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【摘 要】 数字信号处理是信息类专业的专业基础课，本文根据自动化专业卓越工程师应用型人才培养模式的要求，从教学内容、教学方式、考核方式、实验教学等多方面对数字信号处理课程的教学模式进行了研究。通过实现课程内容的整合，加大了课程的容量;采用结合实际案例、学生讲课，讨论等方式激发了学生的学习兴趣;采用“连贯式”的实验教学，提高了学生的动手能力;加入口试环节，客观评价了学生能力。
【关键词】 数字信号处理;教学模式;探究
【中图分类号】G643.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）25-00-01
在自动控制领域，数字信号处理技术的应用正在逐步普及。我院自动化系为本科生在大三下学期开设了“数字信号处理”课程作为专业限选课。由于自动化专业以控制为核心，信息为基础，着眼于系统，所以其教学内容与其它专业有不同的侧重点。同时我院自动化专业在2013年入选卓越工程师计划，为实现“应用型人才能力培养”这一核心目标，课程的教学内容及方法需要全方位的改革。本文将对“数字信号处理”课程从教学内容、教学方式、实验教学、考核方式四方面来进行研究和探讨。
一、教学内容的改革
我院自动化专业在大三上学期开设“信号与系统”限选课，“自动控制原理”必修课，大三下学期开设“数字信号处理”限选课。这几门课程有部分内容重叠。所以，将几门课程进行资源整合，势必会提高授课效率。
经过整理，“信号与系统”与“数字信号处理”在信号的概念、系统的定义、分类、采样定理等方面有重叠，只不过一个是模拟信号，一个是数字信号。所以这部分内容只作为回忆性知识点，不作为重点。“自动控制原理”与“数字信号处理”在Z变换的定义和性质方面是重复的。所以只要对此稍加复习即可，重点放在利用Z变换对系统进行频域分析。基于以上分析，确定了课程内容如下：
1、时域离散信号和时域离散系统：复习性的内容。
2、时域离散信号和系统的频域分析：离散信号的傅里叶变换、Z变换（复习）、利用Z变换对系统频域特性进行分析。
3、离散傅里叶变换及其应用：定义、性质、应用。
4、快速傅里叶变换：时域抽取法、频域抽取法。
5、数字滤波器的设计：无限脉冲响应数字滤波器的设计，有限脉冲响应数字滤波器的设计，增加滤波器稳定性分析的内容，使之更符合自动化专业的需求。
6、Matlab应用：每一章的理论，都配合Matlab的应用。
经过上述的调整，可以将有限的时间节省下来，对数字滤波器进行更详细的讲解，避免了以前数字滤波器学时紧张的弊端，同时增加了Matlab的应用，使学生学会理论之后，能够用Matlab实现，使课程更贴近实际应用，更符合对卓越工程师教育的要求。
二、教学方式的改革
数字信号处理课程理论性强、概念抽象，涉及大量数学公式的推导，学生学习时缺乏整体把握，各知识点之间联系不上，不了解理论在生产中有何实际应用。同时“数字信号处理”不是自动化专业的考研课程，学生学习积极性不高。导致学生考前突击背公式应付考试，由于没有真正学懂，使得该课程的合格率不高。针对目前存在的这些问题，必须对教学方法进行改革。
1、培养学习兴趣
兴趣是最好的老师。在授课过程中，如果一味的理论推导，必然导致课程乏味无趣。所以首要任务就是提高学生学习兴趣，可以采用以下方法：
（1）可以适时地将科技事件和授课内容联系起来，既可以拓展学生的学术视野，又可以提高学习兴趣。如将“神州六号”涉及信号传输问题与课程频域滤波联系起来;在讲授信号延迟时，将其与回声联系起来;讲频谱概念时，与旋转机械的故障诊断结合起来等等。
（2）调动学生的主动性。由于授课内容上的调整，一些内容是复习性的知识，这部分内容完全可以让掌握较好的学生来讲解或者学生来讨论。但在讲解的过程中，需要老师的点评和补充。
通过以上方法，将学生充分调动起来，让学生知道，学习这门课程是非常有实际意义的，势必会激起学生浓厚的学习兴趣和欲望。
2、合理运用多媒体技术
多媒体教学是一种先进的教学方式，目前大部分课程都采用多媒体技术来辅助教学。多媒体技术可以图片、视频、音频、动画等技术提高课程的直观性和兴趣度，可以浓缩教学内容、减轻教学负担，但是对于“数字信号处理”课程来说，公式推导居多，如果将公式都放在多媒体讲解，要求学生高度的注意力集中，而往往学生初学，思路跟不上多媒体的进度，时间一长，就会导致学生厌学，严重影响教学效果。所以在教学中，多媒体应该只是辅助（比如一些实际的应用等），而更多的应该是板书。
3、即时解决问题
目前高校教学中，普遍存在“一言堂”现象。教师占用整整一节课的时间讲授课程，可是学生又能理解多少呢？所以，每节课最后要留出十分钟左右，使教师充分地与学生交流，了解学生学习的薄弱点和难点，并及时进行内容调整和解答。当然，这对教师也提出了更高的要求。
三、实验教学的改革
1、本课程实验，学习Matlab在数字信号处理中的应用。要求理论课的老师也要带实验课。这样利于课堂上要事先对理论知识点与实验内容进行关联，引起学生的兴趣，同时也避免理论与实验脱节。
2、精选实验内容。避免单纯的Matlab函数学习和验证，尽量挑选综合性的实验项目，每次实验完成其中一部分内容，直至最终完成。比如语音信号的滤波及处理。理论课讲完信号的基本操作之后，可以让学生录制一段语音，实现语音信号的延时、叠加处理产生回声效果。而讲完滤波器之后，还是对这一语音信号，可以让学生完成信号的去噪和语音的分离。这种“连贯式”的实验一环扣一环，且与实际生活密切相关，大大提高了学生的实验兴趣。
四、考核方式的改革
为了使学生注重平时的学习过程，提高学习质量，培养学生的综合运用能力，我们逐步对该课程进行考核方式的改革。（1）平时过程考核具体化，含有随堂测试、考勤、作业、课上回答问题情况等。（2）增加实验成绩的比例，注重学生实践动手能力。（3）增加口试环节，教师可以和学生面对面的沟通，学生的实际能力和综合素质可以更确切的表现出来，同时学生也可以提出自己对教学内容的看法，对教师也是一个促进。
五、结论
培养“知识、能力、素质”复合型高级工程技术人才一直是我专业卓越工程师人才培养的目标和专业教学改革的方向。本文对“数字信号处理”课程从教学内容、教学方式、考核方式、实验教学四方面进行了探讨，通过实际教学的验证，确实能够激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新能力。该方法也值得其它课程借鉴。
参考文献
[1]卢铁兵等，电气工程及其自动化专业数字信号处理课程建设，第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文，2014
[2]王秋生等，基于知识比较的“数字信号处理”课程教学方法，电气电子教学学报，2010
[3]王恩亮，“数字信号处理”课程的教学方法及考核方式改革与探索，中国校外教育杂志，2014
[4]赵琰，面向“卓越工程师”培养的数字信号处理教学改革，科技创新导报，2015
【关键词】 数字信号处理;教学模式;探究
【中图分类号】G643.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）25-00-01
在自动控制领域，数字信号处理技术的应用正在逐步普及。我院自动化系为本科生在大三下学期开设了“数字信号处理”课程作为专业限选课。由于自动化专业以控制为核心，信息为基础，着眼于系统，所以其教学内容与其它专业有不同的侧重点。同时我院自动化专业在2013年入选卓越工程师计划，为实现“应用型人才能力培养”这一核心目标，课程的教学内容及方法需要全方位的改革。本文将对“数字信号处理”课程从教学内容、教学方式、实验教学、考核方式四方面来进行研究和探讨。
一、教学内容的改革
我院自动化专业在大三上学期开设“信号与系统”限选课，“自动控制原理”必修课，大三下学期开设“数字信号处理”限选课。这几门课程有部分内容重叠。所以，将几门课程进行资源整合，势必会提高授课效率。
经过整理，“信号与系统”与“数字信号处理”在信号的概念、系统的定义、分类、采样定理等方面有重叠，只不过一个是模拟信号，一个是数字信号。所以这部分内容只作为回忆性知识点，不作为重点。“自动控制原理”与“数字信号处理”在Z变换的定义和性质方面是重复的。所以只要对此稍加复习即可，重点放在利用Z变换对系统进行频域分析。基于以上分析，确定了课程内容如下：
1、时域离散信号和时域离散系统：复习性的内容。
2、时域离散信号和系统的频域分析：离散信号的傅里叶变换、Z变换（复习）、利用Z变换对系统频域特性进行分析。
3、离散傅里叶变换及其应用：定义、性质、应用。
4、快速傅里叶变换：时域抽取法、频域抽取法。
5、数字滤波器的设计：无限脉冲响应数字滤波器的设计，有限脉冲响应数字滤波器的设计，增加滤波器稳定性分析的内容，使之更符合自动化专业的需求。
6、Matlab应用：每一章的理论，都配合Matlab的应用。
经过上述的调整，可以将有限的时间节省下来，对数字滤波器进行更详细的讲解，避免了以前数字滤波器学时紧张的弊端，同时增加了Matlab的应用，使学生学会理论之后，能够用Matlab实现，使课程更贴近实际应用，更符合对卓越工程师教育的要求。
二、教学方式的改革
数字信号处理课程理论性强、概念抽象，涉及大量数学公式的推导，学生学习时缺乏整体把握，各知识点之间联系不上，不了解理论在生产中有何实际应用。同时“数字信号处理”不是自动化专业的考研课程，学生学习积极性不高。导致学生考前突击背公式应付考试，由于没有真正学懂，使得该课程的合格率不高。针对目前存在的这些问题，必须对教学方法进行改革。
1、培养学习兴趣
兴趣是最好的老师。在授课过程中，如果一味的理论推导，必然导致课程乏味无趣。所以首要任务就是提高学生学习兴趣，可以采用以下方法：
（1）可以适时地将科技事件和授课内容联系起来，既可以拓展学生的学术视野，又可以提高学习兴趣。如将“神州六号”涉及信号传输问题与课程频域滤波联系起来;在讲授信号延迟时，将其与回声联系起来;讲频谱概念时，与旋转机械的故障诊断结合起来等等。
（2）调动学生的主动性。由于授课内容上的调整，一些内容是复习性的知识，这部分内容完全可以让掌握较好的学生来讲解或者学生来讨论。但在讲解的过程中，需要老师的点评和补充。
通过以上方法，将学生充分调动起来，让学生知道，学习这门课程是非常有实际意义的，势必会激起学生浓厚的学习兴趣和欲望。
2、合理运用多媒体技术
多媒体教学是一种先进的教学方式，目前大部分课程都采用多媒体技术来辅助教学。多媒体技术可以图片、视频、音频、动画等技术提高课程的直观性和兴趣度，可以浓缩教学内容、减轻教学负担，但是对于“数字信号处理”课程来说，公式推导居多，如果将公式都放在多媒体讲解，要求学生高度的注意力集中，而往往学生初学，思路跟不上多媒体的进度，时间一长，就会导致学生厌学，严重影响教学效果。所以在教学中，多媒体应该只是辅助（比如一些实际的应用等），而更多的应该是板书。
3、即时解决问题
目前高校教学中，普遍存在“一言堂”现象。教师占用整整一节课的时间讲授课程，可是学生又能理解多少呢？所以，每节课最后要留出十分钟左右，使教师充分地与学生交流，了解学生学习的薄弱点和难点，并及时进行内容调整和解答。当然，这对教师也提出了更高的要求。
三、实验教学的改革
1、本课程实验，学习Matlab在数字信号处理中的应用。要求理论课的老师也要带实验课。这样利于课堂上要事先对理论知识点与实验内容进行关联，引起学生的兴趣，同时也避免理论与实验脱节。
2、精选实验内容。避免单纯的Matlab函数学习和验证，尽量挑选综合性的实验项目，每次实验完成其中一部分内容，直至最终完成。比如语音信号的滤波及处理。理论课讲完信号的基本操作之后，可以让学生录制一段语音，实现语音信号的延时、叠加处理产生回声效果。而讲完滤波器之后，还是对这一语音信号，可以让学生完成信号的去噪和语音的分离。这种“连贯式”的实验一环扣一环，且与实际生活密切相关，大大提高了学生的实验兴趣。
四、考核方式的改革
为了使学生注重平时的学习过程，提高学习质量，培养学生的综合运用能力，我们逐步对该课程进行考核方式的改革。（1）平时过程考核具体化，含有随堂测试、考勤、作业、课上回答问题情况等。（2）增加实验成绩的比例，注重学生实践动手能力。（3）增加口试环节，教师可以和学生面对面的沟通，学生的实际能力和综合素质可以更确切的表现出来，同时学生也可以提出自己对教学内容的看法，对教师也是一个促进。
五、结论
培养“知识、能力、素质”复合型高级工程技术人才一直是我专业卓越工程师人才培养的目标和专业教学改革的方向。本文对“数字信号处理”课程从教学内容、教学方式、考核方式、实验教学四方面进行了探讨，通过实际教学的验证，确实能够激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新能力。该方法也值得其它课程借鉴。
参考文献
[1]卢铁兵等，电气工程及其自动化专业数字信号处理课程建设，第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文，2014
[2]王秋生等，基于知识比较的“数字信号处理”课程教学方法，电气电子教学学报，2010
[3]王恩亮，“数字信号处理”课程的教学方法及考核方式改革与探索，中国校外教育杂志，2014
[4]赵琰，面向“卓越工程师”培养的数字信号处理教学改革，科技创新导报，2015