《数字信号处理》课程教学实践与探索

作者：高静王凤文舒冬梅

来源：《科技创新导报》2011年第04期

摘要:数字信号处理是电子信息类专业非常重要的课程,具有实用性强、理论内容丰富但概念抽象难懂的特点。本文从教学内容、实验教学和数字信号处理的应用等方面进行了探讨和尝试,通过考试和问卷调查深入分析教学实践的效果,不断进行完善和改进。实践表明教学改革对提高课堂教学效果、提升学生综合能力和素质起到良好的促进作用,能满足素质教育对电子信息专业人才培养的要求。

关键词:数字信号处理教学实践仿真工具

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0153-02

数字信号处理技术广泛地应用于通信与电子工程、航空航天、工业现场、生物医学及现代国防等诸多领域,已经成为推动现代社会和科技发展的最重要的应用技术之一。伴随着对DSP 工程技术人才大幅增长的需求,国内外各大学的电子信息类学科和专业,纷纷将数字信号处理列为必修课程,并加强了课程的建设与改革。

通过对社会需求的调查和分析,本校在国内外知名院校教学实践的基础上,对数字信号处理课程的改革进行了初步探索,内容包括:自主编写难易程度适中、针对性强的教材;组建高水平的梯队型课程组;全面使用现代化教育手段,包括采用电子教案,网上答疑等;加强实验环节;改革考试和考核方式,促进学生的研究型学习和创新能力的培养等。我们在课程改革方面所做的努力,得到了学校的大力支持和肯定,得到了教师和学生的广泛认同,也在国内的高校同行中产生了一定的影响。2006年,本课程被河北省教育厅评为“省级精品课程”。

1 编写针对性强的教材

课程的创新与改革,很重要的一方面是教材的创新与改革。教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是教师和学生进行教学活动的凭借材料,可以说好教材的重要性不亚于教师的作用。

本科层次的数字信号处理,其基本内容既是比较经典的,也是在不断地发展与前进着的。我们希望通过本课程的学习,使学生既能掌握基本的理论和方法,也能了解技术发展的前沿,还要通过实验初步掌握基本的数字信号处理算法的实现。基于这一出发点,课程组通过认真反复讨论,确定了编写教材的原则:1)内容要新,反映本领域当前的发展;2)在高校及研究院所有较宽的覆盖面;3)内容明晰,重点突出,能为学生所接受。

在教材编写过程中,课程组大量研究了国内外相关课程教材的选用情况,参考了许多数字信号处理领域的经典著作,例如美国Mitra教授的《Digital Signal Processing-A Computer Approach

Sec2ond Edition》和英国Emmanuel教授的《Digital Signal Processing A Practical Approach》在认真阅读和研究教材的基础上,讨论教学大纲和教材内容的取舍。通过近一年的认真准备,编写了国家“十一五”规划教材《数字信号处理》,以主要的篇幅讨论了经典内容,介绍了近年来数字信号处理领域较活跃的研究课题,并编写了许多应用实例。教材在我校自动化工程系、电子信息系相关专业大三学期供学生使用(约一千人),目前已经完成了三届(2006级～2008级),由于教材将经典内容和新近发展结合得比较好,受到了学生的普遍认可和好评。

2 建设合理的教师梯队

师资队伍的建设是教学改革的关键,基于该理念,我们组建了由8位老师组成的课程组,主讲教师队伍共有3位副教授、3位讲师,均具有博士或硕士学位,还有1位有经验的实验室管理及实验指导教师,课程组教师的年龄、学历、职称结构合理。

在队伍建设过程中,课程组建立健全了课程体系的研究和讨论机制,做到分工明确,以保证课程教学改革的实施。主讲教师要了解国内外在相关领域的发展趋势,对前修和后续课程都有较深入的了解,同时要善于引导学生进行研究型的学习。实验指导老师能够指导学生完成规定的基本实验、综合实验和带有创新性的实验,应注意引导、启发学生,注重对学生的实际动手能力及独立解决实际问题能力的培养。同时课程组特别注重培养青年教师参与课程建设,鼓励他们在教学的同时,积极从事科研项目的研究和开发,积极参加教学方法研究,以提高学术水平,掌握最新的相关领域的理论和技术,使教改能够持续地进行。

课程组成立后,先后开展了多次教学研究活动,包括组织教学法研究和讨论,互相观摩教学;开展问卷调查及网上意见反馈,了解学生的反映与需求以及他们对教学改革的意见与建议;分析考试的结果和问卷调查的统计结果,并对本轮课程的情况进行总结等。从改革开始以来的三届教学情况来看,组建好一支热爱教育工作、热爱学生、结构合理、数量足够的优秀教师队伍,努力探索好的课程组激励机制和管理方式,积极开展活动,从整体上保证了教学水平和教学质量的提高。

3 多种辅助教学手段并用

在教学中积极采用现代教育手段信息技术的发展和广泛应用,为教学手段的变革、教学资源的共享、以及教学效率的提高,提供了良好的平台和工具。

(1)利用因特网，广泛收集各种教学资源，包括各著名大学开设数字信号处理课程的情况，所使用的教材、教学大纲和要求，各种电子教案和计算机辅助教学课件以及设计的各种实验等。教学资源的共享，使我们的视野大大扩展。

(2)数字信号处理理论抽象、公式多而繁,如果不采用灵活有效的教学方法,很容易使教学过程变成纯数学性教学,从而影响学习兴趣和教学效果。我们在教学过程采用课件、投影等教学