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【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)12-0065-02
【摘要】为适应电子信息工程专业工程实践性能力培养的需要,针对数字信号处理课程的特点,构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系。通过对此实验体系的教学实践,不仅能有效地加深学生对数字信号处理的基本理论、原理的认识和理解,而且能很好地激发学生的学习兴趣和创新意识,提升学生的工程实践能力。
【关键词】数字信号处理;实践性;实践能力
Discussions on Practical Teaching of Digital Signal Processing
Wu Dongsheng
【Abstract】In order to meetthe needs about ability of engineering practice for electronic information department students, the digital signal processing practice teaching system constituted of the basic experiments (confirmatory test), curriculum design, comprehensive experiment based on the features of the digital signal processing coursewasproposed. The practice of using this practice teaching system to teaching shows that students not only can gain further understanding of basic theories,the principles, but also can stimulate students interest in learning and innovation consciousnessand enhance the practical ability of students .
【Key words】Digital Signal Processing; practice teaching; practical ability
1引言
数字信号处理(简称DSP)是一门正在生气勃勃迅速发展的学科,其基本原理已经比较成熟,在越来越多的应用领域中迅速替代传统的模拟信号处理方法。基于高速数字计算机和超大规模数字集成电路的新算法、新技术、高速器件、多维处理和新的应用成为DSP学科发展方向和研究热点,并且DSP应用非常广泛(如,生物医学工程,声学,雷达,地震,通信等)。今天数字信号处理应用随处可见,从CD唱盘机、PC 机中的声卡到数字化电影、数码照相机甚至手持电话等等,我们每天均会接触到各种数字信号处理系统,数字信号处理成为一个热门研究领域.
“数字信号处理”课程是我校电子信息工程专业的一门专业基础课,这门课程理论性强,抽性概念多,公式繁,对数学基础要求也比较高,特别是其中的分析方法与基本理论难以很好地理解与掌握,因此,良好的实践性教学体系尤为重要,一方面帮助学生充分理解与掌握课程中的基本概念、基本分析方法,激发他们的学习兴趣和创新意识,另一方面充分锻炼他们综合应用所学知识来独立地分析问题和解决实际问题的能力,培养他们工程实践能力。
2实践性教学体系
为适应于电子信息工程专业工程实践性能力培养的需要,针对数字信号处理课程的特点,坚持以理论联系实际,教学科研结合,强化工程素质和实践能力的综合训练,培养学生的动手能力,分析解决问题的能力和创新精神为指导思想。构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系,同时建设DSP创新实验室,供学有余力的同学在老师的指导下,进行创新性实验和工程设计,鼓励学生在老师的指导下参加科技竞赛,参与老师纵、横向科研任务。将DSP技术与数字信号处理基本理论相结合,培养学生理论联系实际,学以致用,从而提高工科大学生分析问题、解决问题的能力、实验和创新的能力,从而,使数字信号处理教学提高到新的高度和层次。较为完整的数字信号处理实践性教学体系如下图所示:
2.1数字信号处理课程基本实验:为了使学生深入理解和掌握“数字信号处理”的基本理论、基本原理和基本分析方法,开设数字与信号系统基本实验。基本实验每个实验对应课程的一部分基础理论内容,实验教学与理论教学同步进行,实验包括:时域离散信号和系统时域和频域分析;用快速傅利叶变换(FFT)作频谱分析;IIR数字滤波器设计;FIR数字滤波器设计。其目的是:加强理论与实践结合,通过实验加强对理论知识的理解,锻炼学生利用计算机和Matlab语言及其工具箱函数解决数字信号处理算法的仿真和滤波器设计问题的能力。
2.2数字信号处理课程设计:为了达到对知识的融会贯通,培养学生的实践动手能力,提高学生的综合、分析能力和解决实际问题的能力,我们在数字信号处理课程结束后,开设两个星期的数字信号处理课程设计。课程设计题目尽量与实际结合,比如,针对医疗设备信号在测量过程中往往受到工业高频干扰的问题,设计合适的滤波器滤除工频干扰;对一段语音信号进行采样、分析、处理(滤波)、回放等;提供多个题目供学生选择,这些与实际密切题目容易调动学生学习的积极性,激发学生钻研科学的兴趣。在课程设计实施过程中,教师在介绍实验的内容、难易程度、必要的参考书和文献后,学生根据自己的兴趣,选择设计任务,查阅有关资料,提出设计方案,并与任课教师进行讨论,最终确定设计方案。教师参与整个设计过程,始终发挥学生的主动性,以学生为主,教师为辅,教师只是把握方向性,起引导作用。师生共同对设计全面总结。
2.3数字信号处理综合性实验:我校在大三下学期开设《电子信息工程设计与综合实验》独立实验课程,它是理论教学的深化和补充,具有较强的实践性,是电子信息工程专业的一门重要的实践环节必修课,涵盖《Computer Control Technology》、《线性电子线路》、《脉冲与数字电路》、《数字信号处理》、《DSP Technology Application》等课程知识。要求学生运用所学知识,结合设计与综合性实验题目独立地进行设计和实验。通过实验来加深、巩固和融合所学理论知识;增强学生综合运用上述等课程的知识来分析和解决实际问题的能力;主要目的是提高学生综合设计能力、动手能力、开拓创新能力、文献检索能力,激发学生的学习的主动性与创造性。
《电子信息工程设计与综合实验》课程共编排了若干个实验项目。比如:学生能够综合利用DSP技术、自动控制理论、机器人技术等课程的相关知识,借助TMS320F2812 DSP自制实验系统及自制电路板实现对机器人的控制,为今后从事电机控制及机器人方面的研究及机电一体化设计打下基础。授课老师可指导学生在三部分分别选1-2个实验项目进行实验。为提高实验的效果,每个实验中规定了学生实验之前必须完成的内容,另外还提供了难度不等的思考题和实验题若干,供学生学习时选择。
2.4数字信号处理拓展型实验:为满足学生创新热情,我校建设DSP创新实验室,供学有余力的同学在老师的指导下,进行创新性实验和工程设计。指导学生申请并实施学校大学生创新基金项目;组织并指导学生参加科技竞赛,选拔优秀学生参与老师纵、横向科研任务。
3效果与总结
我们采用分层次、循序渐进的实践性教学方式,构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系,不仅使学生加深对理论知识的理解以及培养学生的动手能力起到了良好的教学效果,而且更重要的是激发了学生的学习兴趣和创新意识,提升了学生的工程实践能力。培养出一些理论知识扎实、动手能力强、勇于创新的优秀学生。近四年电子信息工程专业的学生在大学生电子设计大赛中获得全国二等奖一项,安徽省一等奖二项,二等奖七项,三等奖五项。在国智能机器人大赛灭火机器人组二等奖、三等奖各一项。
参考文献
[1]丁玉美等.数字信号处理(第二版).西安:西安电子科技大学出版社,2001
[2]程佩青.数字信号处理教程(第三版).北京:清华大学出版社,2008
[3]朱金秀等. 数字信号处理课程实验教学研究与实践. 实验室研究与探索,2008.27(5)
[4]胡学友,王颖.“数字信号处理”教学改革与实践[J].高教论坛,2007,(3)
[5]张庆荣等.如何进行数字信号处理课程的学习.北京:中国科技信息,2007(4)
【摘要】为适应电子信息工程专业工程实践性能力培养的需要,针对数字信号处理课程的特点,构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系。通过对此实验体系的教学实践,不仅能有效地加深学生对数字信号处理的基本理论、原理的认识和理解,而且能很好地激发学生的学习兴趣和创新意识,提升学生的工程实践能力。
【关键词】数字信号处理;实践性;实践能力
Discussions on Practical Teaching of Digital Signal Processing
Wu Dongsheng
【Abstract】In order to meetthe needs about ability of engineering practice for electronic information department students, the digital signal processing practice teaching system constituted of the basic experiments (confirmatory test), curriculum design, comprehensive experiment based on the features of the digital signal processing coursewasproposed. The practice of using this practice teaching system to teaching shows that students not only can gain further understanding of basic theories,the principles, but also can stimulate students interest in learning and innovation consciousnessand enhance the practical ability of students .
【Key words】Digital Signal Processing; practice teaching; practical ability
1引言
数字信号处理(简称DSP)是一门正在生气勃勃迅速发展的学科,其基本原理已经比较成熟,在越来越多的应用领域中迅速替代传统的模拟信号处理方法。基于高速数字计算机和超大规模数字集成电路的新算法、新技术、高速器件、多维处理和新的应用成为DSP学科发展方向和研究热点,并且DSP应用非常广泛(如,生物医学工程,声学,雷达,地震,通信等)。今天数字信号处理应用随处可见,从CD唱盘机、PC 机中的声卡到数字化电影、数码照相机甚至手持电话等等,我们每天均会接触到各种数字信号处理系统,数字信号处理成为一个热门研究领域.
“数字信号处理”课程是我校电子信息工程专业的一门专业基础课,这门课程理论性强,抽性概念多,公式繁,对数学基础要求也比较高,特别是其中的分析方法与基本理论难以很好地理解与掌握,因此,良好的实践性教学体系尤为重要,一方面帮助学生充分理解与掌握课程中的基本概念、基本分析方法,激发他们的学习兴趣和创新意识,另一方面充分锻炼他们综合应用所学知识来独立地分析问题和解决实际问题的能力,培养他们工程实践能力。
2实践性教学体系
为适应于电子信息工程专业工程实践性能力培养的需要,针对数字信号处理课程的特点,坚持以理论联系实际,教学科研结合,强化工程素质和实践能力的综合训练,培养学生的动手能力,分析解决问题的能力和创新精神为指导思想。构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系,同时建设DSP创新实验室,供学有余力的同学在老师的指导下,进行创新性实验和工程设计,鼓励学生在老师的指导下参加科技竞赛,参与老师纵、横向科研任务。将DSP技术与数字信号处理基本理论相结合,培养学生理论联系实际,学以致用,从而提高工科大学生分析问题、解决问题的能力、实验和创新的能力,从而,使数字信号处理教学提高到新的高度和层次。较为完整的数字信号处理实践性教学体系如下图所示:
2.1数字信号处理课程基本实验:为了使学生深入理解和掌握“数字信号处理”的基本理论、基本原理和基本分析方法,开设数字与信号系统基本实验。基本实验每个实验对应课程的一部分基础理论内容,实验教学与理论教学同步进行,实验包括:时域离散信号和系统时域和频域分析;用快速傅利叶变换(FFT)作频谱分析;IIR数字滤波器设计;FIR数字滤波器设计。其目的是:加强理论与实践结合,通过实验加强对理论知识的理解,锻炼学生利用计算机和Matlab语言及其工具箱函数解决数字信号处理算法的仿真和滤波器设计问题的能力。
2.2数字信号处理课程设计:为了达到对知识的融会贯通,培养学生的实践动手能力,提高学生的综合、分析能力和解决实际问题的能力,我们在数字信号处理课程结束后,开设两个星期的数字信号处理课程设计。课程设计题目尽量与实际结合,比如,针对医疗设备信号在测量过程中往往受到工业高频干扰的问题,设计合适的滤波器滤除工频干扰;对一段语音信号进行采样、分析、处理(滤波)、回放等;提供多个题目供学生选择,这些与实际密切题目容易调动学生学习的积极性,激发学生钻研科学的兴趣。在课程设计实施过程中,教师在介绍实验的内容、难易程度、必要的参考书和文献后,学生根据自己的兴趣,选择设计任务,查阅有关资料,提出设计方案,并与任课教师进行讨论,最终确定设计方案。教师参与整个设计过程,始终发挥学生的主动性,以学生为主,教师为辅,教师只是把握方向性,起引导作用。师生共同对设计全面总结。
2.3数字信号处理综合性实验:我校在大三下学期开设《电子信息工程设计与综合实验》独立实验课程,它是理论教学的深化和补充,具有较强的实践性,是电子信息工程专业的一门重要的实践环节必修课,涵盖《Computer Control Technology》、《线性电子线路》、《脉冲与数字电路》、《数字信号处理》、《DSP Technology Application》等课程知识。要求学生运用所学知识,结合设计与综合性实验题目独立地进行设计和实验。通过实验来加深、巩固和融合所学理论知识;增强学生综合运用上述等课程的知识来分析和解决实际问题的能力;主要目的是提高学生综合设计能力、动手能力、开拓创新能力、文献检索能力,激发学生的学习的主动性与创造性。
《电子信息工程设计与综合实验》课程共编排了若干个实验项目。比如:学生能够综合利用DSP技术、自动控制理论、机器人技术等课程的相关知识,借助TMS320F2812 DSP自制实验系统及自制电路板实现对机器人的控制,为今后从事电机控制及机器人方面的研究及机电一体化设计打下基础。授课老师可指导学生在三部分分别选1-2个实验项目进行实验。为提高实验的效果,每个实验中规定了学生实验之前必须完成的内容,另外还提供了难度不等的思考题和实验题若干,供学生学习时选择。
2.4数字信号处理拓展型实验:为满足学生创新热情,我校建设DSP创新实验室,供学有余力的同学在老师的指导下,进行创新性实验和工程设计。指导学生申请并实施学校大学生创新基金项目;组织并指导学生参加科技竞赛,选拔优秀学生参与老师纵、横向科研任务。
3效果与总结
我们采用分层次、循序渐进的实践性教学方式,构建了数字信号处理课程基本实验、课程设计,综合性实验的实践性教学体系,不仅使学生加深对理论知识的理解以及培养学生的动手能力起到了良好的教学效果,而且更重要的是激发了学生的学习兴趣和创新意识,提升了学生的工程实践能力。培养出一些理论知识扎实、动手能力强、勇于创新的优秀学生。近四年电子信息工程专业的学生在大学生电子设计大赛中获得全国二等奖一项,安徽省一等奖二项,二等奖七项,三等奖五项。在国智能机器人大赛灭火机器人组二等奖、三等奖各一项。
参考文献
[1]丁玉美等.数字信号处理(第二版).西安:西安电子科技大学出版社,2001
[2]程佩青.数字信号处理教程(第三版).北京:清华大学出版社,2008
[3]朱金秀等. 数字信号处理课程实验教学研究与实践. 实验室研究与探索,2008.27(5)
[4]胡学友,王颖.“数字信号处理”教学改革与实践[J].高教论坛,2007,(3)
[5]张庆荣等.如何进行数字信号处理课程的学习.北京:中国科技信息,2007(4)