教学手段的数字信号论文

1衔接相关课程,优选教学内容

数字信号处理理论性强、概念抽象、公式推导多,因此学习过程就变的枯燥乏味。为了让学生能够在有限的学时中对数字信号处理的基本知识点有更好的理解和掌握,我们不只是需要对授课内容有一个更精心的选择和安排,还需要重点的讲授该课程中的基本概念、关键的结论和物理涵义,并与实际应用紧密结合,多以实例形象讲解,而不是只进行大量的公式推导。另外,还需要注意课程各知识点之间、课程与课程之间、各个专业之间所存在的交叉和渗透。如,“信号与系统”是数字信号处理的先修课程,该课程中大量存在离散信号与系统的内容。那么,在制定数字信号处理课的教学内容时,即要避免与“信号与系统”课内容的大量重复,又要避免课程的不完整,那么可以压缩与“信号与系统”相重复的内容。可以先简单的复习一下第一章离散信号与系统理论,然后再讨论数字信号处理中存在的具体问题。另外,为了让学生把所学的知识更好的系统化,还需要铺垫好后续课程[2]。例如:“帕塞瓦尔定理”与能量守恒原理相呼应,并且是现代信号处理中功率谱估计的基础;线性系统中有一重要运算方式—“卷积”,而“自相关/互相关”是雷达信号处理中信号分离的基础;“离散Fourier变换(DFT)”则是时频信号分析或窄带信号分析的基础。这些内容的良好掌握可以为后续专业课程的学习及毕业设计提供坚实的基础,还可以让学生学会融会贯通,从而形成发散性的思维,用辩证发展的观点来理解所学知识,培养学生开发探索的能力。因此,加强数字信号处理技术的实际应用,优选课程的相关内容,兼顾学生之前的课程学习和未来的课程安排,做好课程内容之间的衔接,提高学习的效率。

2结合实际问题使教学手段形象化

学生对数字信号处理课中很多抽象的概念和公式不容易理解。因此,教学手段的形象化,可以使学生更感性和直观地体会概念、公式及其原理的意义,更全面透彻地理解所学内容。教学手段的形象化主要分为下面两个方面。第一,结合含义学习数学公式。数字信号处理课程中许多概念是用数学公式来描述的,其推导过程也比较复杂,涉及数学符号多,学生容易仅针对符号来推导符号,容易忘记数学符号和公式背后的含义[3]。从而,在教学过程中,不仅要训练学生用口语表述数学公式,而且要着重理解公式所表示的物理含义,促进学生紧密结合实际应用开展学习。第二,在课堂教学中,大量使用仿真软件展示结论或结果。MATLAB是数字信号处理课程中的常用的教学仿真软件,配有功能非常全面的ToolBox,能轻松完成数字信号的分析和复杂处理,如:可以设计滤波器并进行统计分析、显示DFT结果的幅度谱、计算离散卷积等,也可以形成教学所用的多媒体素材。还可用MATLAB仿真某些抽象的公式和概念[4,5],利用图形形象化的说明这些定理和概念,既生动形象,又调动了学生的兴趣。此外,让学生进行探究式学习,提高其探索精神和动手能力;结合实际应用中的问题,设计开放性实验课题,使学生主动地探索和研究,把学生按小组划分,通过组内协作和组间竞争的方式,让学生在团结合作中完成一个实际题目,增强学生的团队合作精神和创新意识。

3培养工程思维,加强实验教学

工科院校的学生即需要扎实的理论基础,还需要培养解决实际问题的能力。从而,在实验教学环节中应不断加强,培养学生将知识应用于工程的能力。应根据信号类专业基础课程和专业课程的相关联性,对实验内容进行设计和编排,既兼顾到前课程—“信号与系统”中各实验间的联系,还要为后续课程—“DSP原理与应用”打下基础,即将本科四年的课程学习看成一个系统,“数字信号处理”课程实验作为其中承上启下的一个必不可少的环节存在,应达到加深之前知识的理解和铺垫后续将要学习知识的目的。基于此,把初步了解和学习DSP的软件环境CCS(CodeComposerStudio)加入到了“数字信号处理”的MATLAB仿真实验中,并将实验课程划分成两个层次,即基础性实验和进阶性实验。基础性实验主要包括常见离散型号的产生和实现实验、FFT算法的应用实验、无限脉冲响应数字滤波器的设计实验、有限脉冲响应数字滤波器的设计实验等,使用工具主要为Matlab编程环境,主要目的是重现课本上的概念、定理等,加深学生理解,为后续的进阶性实验奠定基础;进阶性实验主要是面向工程应用和实际问题的设计型实验,如:CodeComposerStu-dio的入门实验、音频信号发生实验、特定波形的信号产生实验等,在实验设计过程中注意结合常见错误设计相应的问题,让学生自主解决,老师在这一过程中仅起到指引解决问题方向的作用,不给出具体的解决方案和步骤,培养学生的独立解决工程问题的能力。

4结语

数字信号处理课程不仅是电气信息类专业一门极为重要的专业基础课,对其它电子类专业课程也起到一个连接的作用;在学习过程中,既要掌握基础的理论,还要掌握专业的技术。从而,在广泛应用数字信号处理技术的未来,才具有解决实际问题的能力。对于数字信号处理课程所具有的特点,以应用为牵引进行教学改革,在教学内容、教学手段和实验上进行优化和创新,培养学生对数字信号处理课程的兴趣,在老师的方向性指导下,提高学生自主学习和解决实际问题的能力。

作者：刘宁波宋杰简涛何友王国宏单位：海军航空工程学院信息融合研究所