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【摘 要】本文针对数字信号处理基础课程教学改革中教学内容的处理、实践环节的实施、考核方式的改革、网络建设的完善等方面进行了研究和分析。实践证明，该方法取得了较好的教学效果，在激发学生探索积极性的同时，提升了学生的综合素质和专业应用能力。
【关键词】数字信号处理基础 实践环节 考核方式 网络建设
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）05－0016－02
【Abstract】According to the characteristic of the course of digital signal processing, the innovation of the teaching, such as the contents, the methods, and the exam of teaching, network construction and improvement are presented in this paper. Facts have shown that this method has achieved a better teaching effect, it not only stimulate students to explore, but also and enhance the enthusiasm of the students’ comprehensive quality and designed.
【Key words】Digital signal processing Practice The exam of teaching Network construction
一、引 言
随着计算机和信息学科的飞速发展，“数字信号处理”已成为一门重要的高新技术学科，是理论与实践、原理与应用紧密结合的课程。目前数字信号处理课程已成为大多数电子、计算机、通信等相关专业的主干课程。但是该课程内容多、学时少，偏重理论与公式的推导，缺乏可视化的直观表现，学生从纯数学的角度学习，理解抽象，普遍反映课程难学、内容枯燥、不会应用。如何在有限的时间内提高教学质量，使实践和理论两个方面的教学和谐统一，是值得探索的。因此，为了提高教学质量，我们注重对其物理意义和实际应用的讲解，并适当使用多媒体与具有计算功能和绘图功能的Matlab相结合的教学方式，将抽象的数学以可视化的形式展示给学生，让学生更易理解抽象的概念。
二、教学方法与实践改革的探讨
针对数字信号处理的学科特点和教学现状，在现有教学工作的基础上，提出以下教学方案：
1．合理选择教材，尝试双语教学。
选择一本内容和形式都好的教材是进行课程改革的基础和关键。我们采用清华大学程佩青编著的《数字信号处理教程》。在教授过程中，尝试采用双语教学模式，以帮助学生更多的了解英语专业词汇，为阅读英文资料奠定基础。
2．合理安排教学内容
该课程经过多次修订教学大纲，逐步完善教学内容体系，加强基础能力和实践动手能力的培养，把与该课程相关的新技术及热点研究课程及时充实到教学中，同时加强教学内容与工程实际的联系，使学生更好地掌握技术原理，提高自主学习的热情。
深入研究符合现代教育理念的教学方法，采用多元化的教学手段，丰富教学过程。注重以学生为主体的参与式教学，结合多媒体教学图像对感官的刺激，运动互动式、讨论式等多种教学方式，充分调动学生参与课堂教学活动的热情。引导学生进行研究式学习，培养创新意识和能力。利用网络电子资源、网上答疑等信息化教学手段，提高学习效率。
3．实践环节改革
数字信号处理课程与实践密切相关，只通过理论教学难以使学生理解数字信号处理的原理。实践教学环节可以弥补学生对理论知识的感性认识不足的缺陷，建立理论联系实际的概念，是培养学生分析解决问题能力、创新意识、实践技能和提高综合素质最有效的途径。通过实践教学，可以锻炼学生的动手能力，培养学生的研究方法和钻研精神。
Matlab是美国Math Works公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。特别是它具有数字信号处理软件包，可很方便地进行数字信号处理方面的有关运算和系统设计、仿真，极大地提高了设计的效率。将其用于数字信号处理课程当中，通过加入一些综合性、设计性实验，不仅把理论知识与实际应用联系起来，更有利于培养独立思考、综合运用知识的能力，还可以锻炼协作意识。
在实验教学任务的制定和实施上，在加强基础实验的同时，增设综合性、设计性实验项目或课程设计，用以训练学生综合分析问题和解决问题的能力。以信号频谱分析及IIR数字滤波器的设计这一综合实验为例，实验指导书给出基本步骤：首先采集语音信号，对采集的语音信号进行采样并混进加性噪声，然后用FFT进行频谱分析，根据含噪信号的频谱，用双线性变换法设计相应的IIR数字滤波器进行滤波，得出滤波前后的频谱，分析信号的变化。具体实施和调试由学生借助Matlab实现。
另外，在设置设计内容时，鼓励学生自拟设计题目。如将数字信号处理课程中的FIR滤波器设计、音频信号处理课程中的音频信号采集与回收通过DSP硬件平台实现，对软件实验利用Matlab语言和DSP汇编语言实现算法仿真或设计，硬件实验通过实验平台完成。这些课程设计培养了学生的工程实践能力。总之，在教学过程强调理论与实践并重，促进理论与实践紧密结合。
4．创新作业形式、考核方法和手段
目前的考核方式只是对课堂教学的“检查”，缺乏实践和创造性的内容，不能适应素质教育的要求。我们将卷面考试与实验情况以及撰写有关课程内容的小论文相结合，将传统的单一考试方式改为多种模式相结合的形式。考核内容除保留原来基本概念和知识点的问答计算外，增加一些对实践问题的分析、判断及解决方法，加强对实验结果分析的考察，促使学生深入思考和分析问题。这样既可以更好的检验学生的综合能力和创新能力，又能将学生的学习重点从应试转移到应用上。
5．建立和完善教学网站
学校在网络建设上的投入使得数字信号处理基础课程的网络资源建设取得了跨越式的发展。在学校的网页上，提供了本门课程的所有教学资源，包括教学大纲、教学日历、教案、课件、学习指导与习题解答、实验内容等，供学生自主学习参考。此外，还设置网上测试、在线答疑和在线交流等，利于与学生的互动和沟通。
三、评价与思考
经过近两年的教改探索，基本已形成理论与实践并重的教学新体系，在提升实践教学地位的同时，激发了学生探索的积极性，学生的综合素质和专业应用能力得到较大提升。
但是由于受到课时数的限制，一些较多的、较大的实践教学内容无法实施，学生的应用能力培养受到一定影响。因此，应根据具体需要，适当的增加课时数，以便能更好的达到预期目标。
四、结束语
本文结合我校应用型人才培养的教学目标，依托河南工业大学《测控技术与仪器专业信号类课程的多元化实践教学改革》项目，针对信号类课程教学面临的共性问题，从理论、实践与考核方式等方面探讨了教学方法的改革。经过几年的探索，这种教学模式取得了较好的教学效果，提升了学生综合应用素质和核心竞争力。
参考文献
1 金海红等.“数字信号处理课程”的改革探索与实践［J］.科技资讯，2010（33）
2 李灯熬、张海燕、王华奎.“数字信号处理”课程教学改革与实践［J］.研究与探讨，2010（8）
3 张利红、周子昂.高校信号与系统教学改革探讨［J］.周口师范学院学报，2010（5）
4 殷仕淑.数字信号处理课程的实验教学设计［J］.大众科技，2010
5 黄亚飞、曾喆昭、王创新.信号类课程教改的实践与思考［J］.中国电子教育，2010（3）
【关键词】数字信号处理基础 实践环节 考核方式 网络建设
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）05－0016－02
【Abstract】According to the characteristic of the course of digital signal processing, the innovation of the teaching, such as the contents, the methods, and the exam of teaching, network construction and improvement are presented in this paper. Facts have shown that this method has achieved a better teaching effect, it not only stimulate students to explore, but also and enhance the enthusiasm of the students’ comprehensive quality and designed.
【Key words】Digital signal processing Practice The exam of teaching Network construction
一、引 言
随着计算机和信息学科的飞速发展，“数字信号处理”已成为一门重要的高新技术学科，是理论与实践、原理与应用紧密结合的课程。目前数字信号处理课程已成为大多数电子、计算机、通信等相关专业的主干课程。但是该课程内容多、学时少，偏重理论与公式的推导，缺乏可视化的直观表现，学生从纯数学的角度学习，理解抽象，普遍反映课程难学、内容枯燥、不会应用。如何在有限的时间内提高教学质量，使实践和理论两个方面的教学和谐统一，是值得探索的。因此，为了提高教学质量，我们注重对其物理意义和实际应用的讲解，并适当使用多媒体与具有计算功能和绘图功能的Matlab相结合的教学方式，将抽象的数学以可视化的形式展示给学生，让学生更易理解抽象的概念。
二、教学方法与实践改革的探讨
针对数字信号处理的学科特点和教学现状，在现有教学工作的基础上，提出以下教学方案：
1．合理选择教材，尝试双语教学。
选择一本内容和形式都好的教材是进行课程改革的基础和关键。我们采用清华大学程佩青编著的《数字信号处理教程》。在教授过程中，尝试采用双语教学模式，以帮助学生更多的了解英语专业词汇，为阅读英文资料奠定基础。
2．合理安排教学内容
该课程经过多次修订教学大纲，逐步完善教学内容体系，加强基础能力和实践动手能力的培养，把与该课程相关的新技术及热点研究课程及时充实到教学中，同时加强教学内容与工程实际的联系，使学生更好地掌握技术原理，提高自主学习的热情。
深入研究符合现代教育理念的教学方法，采用多元化的教学手段，丰富教学过程。注重以学生为主体的参与式教学，结合多媒体教学图像对感官的刺激，运动互动式、讨论式等多种教学方式，充分调动学生参与课堂教学活动的热情。引导学生进行研究式学习，培养创新意识和能力。利用网络电子资源、网上答疑等信息化教学手段，提高学习效率。
3．实践环节改革
数字信号处理课程与实践密切相关，只通过理论教学难以使学生理解数字信号处理的原理。实践教学环节可以弥补学生对理论知识的感性认识不足的缺陷，建立理论联系实际的概念，是培养学生分析解决问题能力、创新意识、实践技能和提高综合素质最有效的途径。通过实践教学，可以锻炼学生的动手能力，培养学生的研究方法和钻研精神。
Matlab是美国Math Works公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。特别是它具有数字信号处理软件包，可很方便地进行数字信号处理方面的有关运算和系统设计、仿真，极大地提高了设计的效率。将其用于数字信号处理课程当中，通过加入一些综合性、设计性实验，不仅把理论知识与实际应用联系起来，更有利于培养独立思考、综合运用知识的能力，还可以锻炼协作意识。
在实验教学任务的制定和实施上，在加强基础实验的同时，增设综合性、设计性实验项目或课程设计，用以训练学生综合分析问题和解决问题的能力。以信号频谱分析及IIR数字滤波器的设计这一综合实验为例，实验指导书给出基本步骤：首先采集语音信号，对采集的语音信号进行采样并混进加性噪声，然后用FFT进行频谱分析，根据含噪信号的频谱，用双线性变换法设计相应的IIR数字滤波器进行滤波，得出滤波前后的频谱，分析信号的变化。具体实施和调试由学生借助Matlab实现。
另外，在设置设计内容时，鼓励学生自拟设计题目。如将数字信号处理课程中的FIR滤波器设计、音频信号处理课程中的音频信号采集与回收通过DSP硬件平台实现，对软件实验利用Matlab语言和DSP汇编语言实现算法仿真或设计，硬件实验通过实验平台完成。这些课程设计培养了学生的工程实践能力。总之，在教学过程强调理论与实践并重，促进理论与实践紧密结合。
4．创新作业形式、考核方法和手段
目前的考核方式只是对课堂教学的“检查”，缺乏实践和创造性的内容，不能适应素质教育的要求。我们将卷面考试与实验情况以及撰写有关课程内容的小论文相结合，将传统的单一考试方式改为多种模式相结合的形式。考核内容除保留原来基本概念和知识点的问答计算外，增加一些对实践问题的分析、判断及解决方法，加强对实验结果分析的考察，促使学生深入思考和分析问题。这样既可以更好的检验学生的综合能力和创新能力，又能将学生的学习重点从应试转移到应用上。
5．建立和完善教学网站
学校在网络建设上的投入使得数字信号处理基础课程的网络资源建设取得了跨越式的发展。在学校的网页上，提供了本门课程的所有教学资源，包括教学大纲、教学日历、教案、课件、学习指导与习题解答、实验内容等，供学生自主学习参考。此外，还设置网上测试、在线答疑和在线交流等，利于与学生的互动和沟通。
三、评价与思考
经过近两年的教改探索，基本已形成理论与实践并重的教学新体系，在提升实践教学地位的同时，激发了学生探索的积极性，学生的综合素质和专业应用能力得到较大提升。
但是由于受到课时数的限制，一些较多的、较大的实践教学内容无法实施，学生的应用能力培养受到一定影响。因此，应根据具体需要，适当的增加课时数，以便能更好的达到预期目标。
四、结束语
本文结合我校应用型人才培养的教学目标，依托河南工业大学《测控技术与仪器专业信号类课程的多元化实践教学改革》项目，针对信号类课程教学面临的共性问题，从理论、实践与考核方式等方面探讨了教学方法的改革。经过几年的探索，这种教学模式取得了较好的教学效果，提升了学生综合应用素质和核心竞争力。
参考文献
1 金海红等.“数字信号处理课程”的改革探索与实践［J］.科技资讯，2010（33）
2 李灯熬、张海燕、王华奎.“数字信号处理”课程教学改革与实践［J］.研究与探讨，2010（8）
3 张利红、周子昂.高校信号与系统教学改革探讨［J］.周口师范学院学报，2010（5）
4 殷仕淑.数字信号处理课程的实验教学设计［J］.大众科技，2010
5 黄亚飞、曾喆昭、王创新.信号类课程教改的实践与思考［J］.中国电子教育，2010（3）