課程教學(xué)的數(shù)字信號(hào)論文

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一、課程教學(xué)方法和手段的改革

教學(xué)中要注重教學(xué)方法和手段的推陳出新，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，強(qiáng)調(diào)基本概念和原理的正確理解，教學(xué)中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面。

(一)優(yōu)化教學(xué)方法上好“緒論”課，以知識(shí)的應(yīng)用提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前，有相當(dāng)一部分學(xué)生“信號(hào)與系統(tǒng)”學(xué)得不好，主要原因是學(xué)習(xí)積極性不高，看到滿篇的公式就害怕，由此對(duì)課程學(xué)習(xí)失去信心。針對(duì)這種情況，教師要在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性方面下功夫。教師需用啟發(fā)式教學(xué)取代以教師、課堂、課本為中心的灌輸式教學(xué)?？衫谩熬w論”課激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情:利用多媒體著重介紹數(shù)字信號(hào)處理在通信、語音和圖像處理等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如，手機(jī)的DSP芯片、門禁系統(tǒng)、心電信號(hào)濾波、數(shù)字圖像處理、視頻監(jiān)控、微信等，讓學(xué)生明白該課程的重要性及其應(yīng)用領(lǐng)域，提升學(xué)生對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的興趣與學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)過程中靈活設(shè)置教學(xué)情境，增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，多做一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，拓展思維、增強(qiáng)信心。淡化公式推導(dǎo)，著重強(qiáng)調(diào)概念的物理意義和聯(lián)系。由于教材中大部分定理和結(jié)論是通過推導(dǎo)得出的，一些學(xué)生過于注重公式推導(dǎo)或證明。其實(shí)，授課時(shí)只需詳細(xì)推導(dǎo)典型公式，把一些重要的公式講清楚，類似的內(nèi)容可讓學(xué)生課后自學(xué)。課堂上教師要盡可能淡化推導(dǎo)和解題技巧，強(qiáng)調(diào)所得出結(jié)論的物理意義和工程應(yīng)用，將抽樣、頻譜分析、濾波等工程應(yīng)用案例穿插于理論教學(xué)中，讓工程應(yīng)用成為“數(shù)字信號(hào)處理”教學(xué)中的主線，做到數(shù)學(xué)概念、物理意義、工程應(yīng)用三者并重，［4］提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性。突出重難點(diǎn)，靈活采用多種教學(xué)方法。教學(xué)過程中分清主次，重難點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)講、詳細(xì)講，較簡(jiǎn)單的或應(yīng)用不多的內(nèi)容則少講或讓學(xué)生自學(xué)。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活選取不同的教學(xué)方法，如案例法、比喻法、對(duì)比法等，［5］通過分析和歸納總結(jié)的方式優(yōu)化教學(xué)方法，分解復(fù)雜問題。如，講授線性卷積時(shí)，將待卷積的兩個(gè)序列看作站成兩排等待領(lǐng)導(dǎo)接見的群眾，而卷積運(yùn)算過程相當(dāng)于領(lǐng)導(dǎo)和所接見群眾依次握手的過程。教師要善于運(yùn)用幽默形象的語言和高超的藝術(shù)，把抽象而枯燥無味的知識(shí)變得生動(dòng)有趣。巧用對(duì)比法。對(duì)比法能潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生將相近或相似的概念和方法進(jìn)行小結(jié)、比較和分析，不僅能更好地理解不同內(nèi)容之間的共性和個(gè)性，而且能夠培養(yǎng)發(fā)散思維能力，提高學(xué)習(xí)效率，如圖2，將ZT、DFS、DTFT、DFT幾種變換通過圖表來比較，清晰地展現(xiàn)常見變量間的關(guān)系，避免混淆。為了讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系、用途有清晰的認(rèn)識(shí)，可利用“知識(shí)樹”的形式把每個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)層層分解，將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用聯(lián)系起來，便于歸納和總結(jié)(如圖2)。講解IIR和FIR濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，先向?qū)W生講清為什么要設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器、有哪些應(yīng)用、設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器需要用到哪些知識(shí)。這樣，學(xué)生會(huì)自然而然地把所學(xué)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來。關(guān)注師生交流和信息反饋，重視因材施教。教師要根據(jù)不同專業(yè)和學(xué)生基礎(chǔ)等方面的差異，在講課方式和側(cè)重點(diǎn)上有所區(qū)別。教師要及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，幫扶“學(xué)困生”，提升“優(yōu)等生”。

(二)改革課堂教學(xué)模式傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)手段并用。運(yùn)用多媒體教學(xué)能使抽象難懂的教學(xué)內(nèi)容形象化、直觀化，提高教學(xué)效率。［6］但在實(shí)際的“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)中，過多地采用多媒體教學(xué)，教學(xué)效果并不理想。課堂中靈活運(yùn)用黑板板書、多媒體課件、Matlab或LabView軟件演示，可增強(qiáng)師生互動(dòng)。［7］難一點(diǎn)的公式推導(dǎo)和證明，仍然采用傳統(tǒng)板書方式教學(xué)，盡量放慢講課節(jié)奏，留給學(xué)生充裕的思考時(shí)間，達(dá)到深刻理解的目的。對(duì)于比較抽象的概念、原理或結(jié)論，如信號(hào)采樣及恢復(fù)、頻譜分析、循環(huán)卷積等，可借助多媒體技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)、形象、高效地展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生更清晰地理解其物理意義。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)或視頻資源共享平臺(tái)也可避免多媒體教學(xué)課堂容量大、教學(xué)內(nèi)容難消化的問題。課后，讓學(xué)生登陸網(wǎng)絡(luò)課程，彌補(bǔ)大班教學(xué)人數(shù)過多造成的師生溝通不便、信息反饋通道不暢的問題;通過網(wǎng)絡(luò)答疑、討論和激勵(lì)制度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)參與性。建立“學(xué)習(xí)共同體”教學(xué)模式?！皩W(xué)習(xí)共同體”是指由學(xué)習(xí)者及助學(xué)者(包括教師、專家、輔導(dǎo)員等)共同構(gòu)成的團(tuán)體。［8］共同體成員在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常溝通、交流，分享學(xué)習(xí)資源，共同完成特定學(xué)習(xí)任務(wù)，形成相互影響、相互促進(jìn)的學(xué)習(xí)組織。在大班教學(xué)中建立學(xué)習(xí)共同體，在課堂教學(xué)中形成師生互教、互學(xué)的互動(dòng)關(guān)系，教師在教學(xué)過程中給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，學(xué)生根據(jù)所接受的任務(wù)去發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題，增進(jìn)協(xié)作和互動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而改善課堂教學(xué)效果，提高學(xué)習(xí)效率。

(三)強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，高度重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)應(yīng)始終堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重的原則。理論教學(xué)只是學(xué)習(xí)該門課程的一部分，將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，才能達(dá)到學(xué)以致用的目的。為此，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。運(yùn)用仿真軟件教學(xué)。仿真軟件Matlab和Labview以其編程和調(diào)試簡(jiǎn)單、代碼短、效率高等特點(diǎn)深受廣大教學(xué)和科研人員的歡迎，［9］廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域。結(jié)合幾年來“數(shù)字信號(hào)處理”課程的授課經(jīng)驗(yàn)，在課程中引入Matlab和Labview軟件，讓學(xué)生動(dòng)手完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度，有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)成就感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)能力。CCS是TI公司推出的DSP軟件集成開發(fā)環(huán)境，它運(yùn)用圖形接口界面，提供工程管理和編輯工具。教師可以用2學(xué)時(shí)介紹DSP結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、DSP系列及其應(yīng)用實(shí)例。通過了解DSP仿真軟件CCS，為后續(xù)的DSP課程設(shè)計(jì)教學(xué)奠定基礎(chǔ)。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和工程應(yīng)用的融合?！皵?shù)字信號(hào)處理”教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持以實(shí)踐性和應(yīng)用性為教學(xué)目的，分層設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性、開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。革除填鴨式教學(xué)，開展“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)”的教學(xué)模式，結(jié)合學(xué)生情況，創(chuàng)設(shè)情境，教師提出任務(wù)，學(xué)生邊學(xué)邊練，完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)，充分培養(yǎng)學(xué)生的再學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。［10］針對(duì)每一章的具體內(nèi)容，在講授理論知識(shí)之前先給學(xué)生一個(gè)具體的工程應(yīng)用例子，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極開動(dòng)腦筋，督促學(xué)生課后以小組為單位主動(dòng)查找相關(guān)資料，提出解決問題的方法和思路。如，在講授數(shù)字濾波器之前，教師可設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行去噪處理。同時(shí)，教師可以電子設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽為契機(jī)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性課題的研究，深入掌握信號(hào)處理理論，增強(qiáng)工程應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，做到學(xué)以致用。

二、考核方式的改革

學(xué)生普遍反映“數(shù)字信號(hào)處理”有“三多”———概念多、公式多和習(xí)題多。該課程的考試往往強(qiáng)調(diào)考查套用公式的能力和計(jì)算能力，導(dǎo)致部分學(xué)生以應(yīng)試為目的，忽略綜合能力的培養(yǎng)，考試成績(jī)不能有效地反映學(xué)生對(duì)該門課程的掌握程度。因此，應(yīng)對(duì)當(dāng)前考試方式及考試內(nèi)容進(jìn)行實(shí)質(zhì)性改革。在考核方式上，可以提高平時(shí)成績(jī)比重，其中出勤、平時(shí)作業(yè)占10%，課堂互動(dòng)情況占10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%，大作業(yè)成績(jī)占10%;考核內(nèi)容上，在強(qiáng)調(diào)考核基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念的同時(shí)，加大分析與綜合型試題的比重，增加部分創(chuàng)新與拓展題，增加答辯環(huán)節(jié)并將其作為最終成績(jī)的一部分，這樣的考核結(jié)果能比較全面、客觀地反映學(xué)生對(duì)該門課程的掌握情況。五、結(jié)語“數(shù)字信號(hào)處理”課程是電氣信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響后續(xù)課程教學(xué)質(zhì)量的好壞。課程建設(shè)與教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的、不斷探索和完善的過程。本研究旨在讓學(xué)生明確課程學(xué)習(xí)目的和知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。緊緊圍繞應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，理論與實(shí)踐兼顧，堅(jiān)持以工程應(yīng)用為中心，精心選擇和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，靈活采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，采用教師指導(dǎo)下“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式提升工程實(shí)踐能力。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐和探索，教學(xué)效果顯著，教學(xué)質(zhì)量有較大幅度的提高。

作者：羅忠亮單位：韶關(guān)學(xué)院副教授