高等院校《數字訊號處理》新教學方法的改革分論文
高等院校《數字訊號處理》新教學方法的改革分論文
《數字訊號處理》是電子資訊類專業重要的專業基礎課，它是將訊號以數字方式表示並處理的理論和技術。它的任務是使學生獲得數字訊號處理方面的基礎理論、基本演算法和DSP軟硬體開發的基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力。
《數字訊號處理》一般是在大三的第一個學期或第二學期開課，它的先修課程是訊號與系統，學生掌握了連續訊號與系統的時域、頻域及複頻域分析方法，進一步掌握和了解數字訊號與系統的分析方法，特別是數字濾波的設計以及在MATLAB中的實現。教師在教學過程中，需要把凝聚在課本上的知識、方法、技能深入淺出地傳授給學生。同時，為了提高教學效果，教師需要善於抓重點，知識結構層次要分明，對不同的學生，要因材施教。針對這門課程的應用性、創新性、實踐性等特點，以及數字訊號處理本身的飛速發展，需要對教學大綱的內容進行修改和完善，在不動搖基本理論、基本概念、以及基本分析和設計方法的前提下，最佳化理論知識結構，加強實驗操作技能訓練，特別是諸如數字濾波器設計等綜合能力的訓練。
另外，利用多媒體教學手段和校園網路數字化平臺的建設為教學提供新的活力，從而使課堂教學內容更加豐富，增加上課資訊量的傳遞。在課時不斷壓縮的情況下，提高學生的主觀積極性，從而使教學質量和教學效率得以提高。具體可從以下幾個方面進行改進。
一、多種教學手段結合使用
1.《數字訊號處理》是一門實踐性和理論性都很強的專業課，在教學過程中，為提高學生學習的積極性，採取理論教學和實驗實訓教學相結合的教學方法，使學生真正做到學以致用。傳統的理論教學，是以灌輸式方法為主要方式進行教學的，為了趕學習進度，老師整堂課都是不斷地講解，這樣使學生的積極性得不到充分發揮。為充分發揮學生的主觀能動性，應採用啟發式教學方式，即老師講解只佔課堂時間的40%，學生和老師的互動（如例題與習題的解答）佔30%，課堂上現場實驗操作與模擬佔30%。透過對基本原理知識的講解、習題的解答、以及實物模擬操作訓練，使學生在掌握基本理論知識的基礎上，學會分析和解決問題的方法、能力，同時也調動同學的主動參與意識，讓學生親自享受到自己的學習成果，真正發揮教學相長優勢。
2.開展黑板板書、網路資源共享和多媒體課件教學相結合的多形式授課方式。對《數字訊號處理》中一些基本定理和基本結論，如DFT的性質，FFT演算法原理等，需要利用黑板板書進行推導和證明，讓學生一步步沿著老師的思路得以理解和說明；而對於一些需要圖示舉例、演示、以及形象理解的知識點，如迴圈移位、迴圈卷積等，可透過多媒體（聲音、影象、影片、動畫等多種形式）形象生動的教學方式進行互動教學；而對於課後的習題、相關背景知識的介紹以及課堂內容的擴充套件部分，則充分利用校園網路教學平臺，建立《數字訊號處理》課程的主頁，上傳相關課程資源，建立答疑和討論空間。
3.將數字訊號處理、Matlab語言以及DSP技術有機地結合起來，使同學們在學習了有關訊號處理的理論知識後，透過演算法語言進行軟體模擬，並在DSP硬體平臺上得以實現。這樣，學生在學習過程中能將所學的知識融會貫通，並將基礎課、專業基礎課和專業課有機地關聯起來，使學生擺脫大學各課程獨立性的錯誤觀念，從而提高教學質量。
二、理論演算法與工程實踐緊密結合
1.實驗教學是培養學生理論聯絡實際，提高自身基本操作技能的重要手段，是培養與就業結合的適用型人才不可缺少的重要部分。在完成了課堂的理論教學內容的學習後，要想真正做到學以致用，學生就必須進行實驗學習和訓練，把課本中學到的知識用到實際的設計和工程中。實驗專案是以工程案例為背景，如：用FFT對訊號作頻譜分析、人體心電圖訊號的噪聲處理、數字訊號處理在雙音多頻撥號系統中的應用等，充分發揮學生的主觀能動性。實驗訓練可加深學生對所學課本知識及原理的理解，同時也培養了學生獨立分析問題能力，提高程式設計設計和除錯的基本技能，增強學生的動手能力。
2.加強課程設計中數字訊號處理與DSP技術的緊密結合。學生靈活運用所學的數字訊號課程知識，透過對一個較小的數字訊號處理去應用系統的設計與開發，如語音訊號的濾波、語音訊號頻譜分析、電力系統的諧波分析等。在課程設計尾聲階段，教師現場檢查學生設計的硬體和軟體除錯結果，根據學生完成課程設計任務的情況，以評分細則依據公平、客觀地評價學生成績。學生透過某個工程案例的設計、除錯和撰寫設計報告，掌握訊號處理演算法設計和DSP軟硬體設計的完整過程，學會Matlab和DSP開發壞境的操作、程式編寫與除錯。對學生進行訊號處理方面的工程綜合訓練，訓練學生的綜合設計能力、程式設計及除錯能力和產品設計的創新能力，培養學生運用所學的理論知識獨立地解決實際問題的能力。為學生髮揮創造思維能力、解決實際問題提供了廣闊的設計舞臺。
3.著力培養學生創新實踐能力。進行基於DSP處理器的訊號處理系統軟硬體設計培訓，並與全國大學生電子設計競賽結合，培養學生創新精神及工程設計實踐能力。課程由教師講授、學生課外自學、競賽實戰題目製作、論文寫作、題目測試點評等環節組成。
三、現代教育技術的應用
1.讓學生透過先進的網路技術學習國外著名大學的相關數字訊號處理課程的一些相關知識，同時學習國外課程綜合大作業的考核方式，鼓勵同學利用業餘時間選擇合適的課題，利用所學的知識提出問題、分析問題並解決問題，最後寫出綜合報告，真正做到學以致用。
2.設定不同理論層次和不同知識模組的課程班。在基本要求不降低的條件下，把Matlab模擬語言引入課程中，使學生以一種生動形象的方式練習學到的理論知識，深刻領會基本概念和基本原理。實踐課上，分別開設了軟體實驗專案（以Matlab語言模擬為主的軟體實驗）、硬體實驗專案（以DSP開發為主的硬體實驗）以及軟硬結合的綜合實驗（Matlab語軟體模擬和DSP硬體開發）等幾個層次，保證不同基礎的同學能有更好的選擇。
四、改革課程的考核方式
改革課程考核方式中的單一性以及先教授再考核的傳統方式，變筆試考核為理論考核和設計實踐考核的.結合，採取邊教授邊考核的辦法。
《數字訊號處理》課程教學內容多、時間短，除離散訊號與系統的時域、頻域、複頻域分析外，還重點闡述了數字濾波器設計等綜合性知識，這些都需要學生了解、掌握並能利用MATLAB進行模擬試驗。要在課堂教學中完成教學大綱要求的基本知識點的訓練和應用有一定難度，教學任務很重。如何在有限的教學時間內完成基本教學內容，又兼顧該門課程的專業性、綜合性及工程實踐性，同時又能考核學生對專業難點、橫縱向知識點的邏輯掌握是核心關鍵的問題。為解決課程教學中的矛盾，在課程考核中，帶領學生把部分課堂搬到具體的實際設計中，讓學生親歷課程中的理論內容和實際的結合，由此輕鬆記憶教學中的難點和重點。再從學生“教”和“學”的過程中，解決教學中專業性、綜合性及實踐性的問題，同時亦可解決時間短、教學內容多的問題。《數字訊號處理》是綜合性和理論知識特別是數學知識很強的課程，該課程前小半部分的內容已在前修的《訊號與系統》中涉及過。但《數字訊號處理》是以時域離散訊號為處理物件，與連續訊號與系統中的計算方法大相徑庭。例如，《訊號與系統》中大量用到了積分，而在數字訊號處理中就是迭分（累加求和），訊號與系統中的微分，在數字訊號處理中就變為差分等，很多學生很難一下子轉變觀念。此外，《數字訊號處理》中的DFT、DTFT、FFT三者變換之間的聯絡和區別更是難中之難。
該課程傳統的考核辦法常常是先講授所有的知識點再統一綜合考核——閉卷考試。這種方法雖能在最後的考試成績中反映學生對該課程某些難點和重點知識的掌握，卻忽略了《數字訊號處理》知識多樣性的特點，特別是實際設計部分。因此，在考核時，只顧及所謂的“重點、難點”而捨棄“綜合性、多樣性”是不夠完善的。我們應該每講解一個獨立知識點就進行及時的考核檢驗，這種邊講授邊考核的方式既能更好地檢驗每位學生對小知識點掌握的深度，又不影響該知識點與整個課程的聯絡。
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