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现代数字信号处理课程的教学改革与实践

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《数字信号处理》理论和实验教学改革探讨

《数字信号处理》理论和实验教学改革探讨

概 率 论 与 数 理 统 计 课 程 的 教 学 改 革
用于 概 率 统 计 的 学 习 。在 概 率 论 尤 其 是 脱 离 了其 深 刻 的 实 际 应 用 背 景 。 我 们 应 是 ～ 项 长 期 的 工 作 ， 们 只 是 做 了 一 些 微 我
古 典 概 型 问 题 中 ， 学 的 抽 象 思 维 在 那 些 当 从 教 学 方 法 和 教 学 手 段 上 改 变 这 种 情 不 足 道 的 探 索 ， 需 要 不 断 地 学 习 和 研 数 还 首 兼 实 实在 在 的 问题 面 前 全 无 用 武 之 地 ， 摆 况 。 在 教 学 方 法 上 ， 先 注 重 理 论 知 识 和 究 。针 对 高 师教 育 的 特 点 ， 顾 学 生 未 来 而 事 例 、 场 景 则 较 为 得 心 应 手 。 但 在 以 后 问 题 实 际 背 景 的 结 合 ， 实 例 切 入 讲 解 概 升 学 和 从 教 的 不 同 选 择 ， 论 讲 解 与 案 例 设 从 理 的 学 习 中 ， 率 的 公 理 化 以 及 现 代 数 学 工 念 、 质 、 理 等 ， 过 既 简 单 又 能 反 映 实 教学 并 重 ， 注 重 知 识 的 完 整 与 深 入 ， 概 性 定 通 既 又 在 这 具 的 引入 使 概 率 统 计 的学 习 又 回 到 了数 质 的 问 题 引 发 学 生 思 考 ， 自然 而 然 中 进 要 强 调 问 题 的 背 景 和 实 际 应 用 ， 样 就 不
《 字 信 号 处 理》 论 和 实 验 教 学 改 革 探 讨 数 理
文 ／郑 海峰
摘 要 ：数 字 信 号 处 理 》 统 教 学 手 段 已 经 不 能 适 应 现 代 科 学 技 术 的 发 展 趋 势 ， 学 改 革 势 在 必 行 。 作 者 根 据 独 立 学 院 学 生 的 《 传 教 实 际 特 点 ， 结 合 自 身 多 年 的 教 学 实 践 经 验 ， 行 了 教 学 方 法 和 教 学 手 段 的 改 革 ， 要 体 现 在 精 选 教 学 内 容 ， 富 教 学 手 段 ， 强 并 进 主 丰 加 实验 教 学 ， 层 次 教 学 等 多 方 面 的 尝 试 。 实 践 证 明 取 得 了 良 好 的 教 学 效 果 。 分 关 键 词 ： 字 信 号 处 理 教 学 改 革 数

“数字信号处理”课程教学改革探索与实践

“数字信号处理”课程教学改革探索与实践
融 合
年之 际在于春 ， 天之 际在 于晨 ” 一 。好 的 开
始往往 都会有 事半功倍 的效 果 ， 因此上好 第一 堂课 ，
作为数字信号处理 的前 导课程， 信号与系统 已 经对离散信号的基本概念、 性质进行 了初步讲解 ， 因 此 ， 排授课 计 划时 ， 定要 避免设 置过 多 的课 时讲 安 一
墨
Ｑ 塑鱼
长春工程学院学报 （ 社会科学版 ）２ １ 年 第 １ ０１ ２卷 第 ３期
ＪＣ ａｇｈｎＩｓ Ｔ ｃ ． Ｓｃ ＳｉＥ ｉ）２ １ ， ｏ．２ Ｎ ． ． ｈ ｎｃｕ ｔ ｅｈ （ｏ ．ｅ． ｄ． ，０ １ Ｖ １１ ， ｏ３ ｎ．
３ ／４ ９４
１５１７ ２ ．２
设计一次精彩的绪论讲解就显得尤为重要。 对于初学者来说 ， 数字信号处理这门课就其本 身而言， 繁琐的公式推导、 口的专业术语会让很多 拗 学 生的学 习热情骤 减 ， 至产生 畏难情 绪 ， 甚 此时 一堂 解这一部分内容 ， 把握重点以离散信号 的分析和处 理为 核心 内容展 开教 学 。例如数 字信号 处理第 一章 精彩 的绪论课 会恰 如冬 日暖 阳一般 。那么 如何 才能 一定要 中， 系统 的 四大特 性— —线 性 性 质 、 不 变性 、 时 因果 讲好绪论课呢？我觉得应该在思想上重视 ， 性和稳定性在信号与系统的课程中已经做了详细的 摒弃绪论课 没什么可讲 ， 只需简单介绍 的旧观念。
讲解 ， 在这里应 以回顾为主 ， 过多地讲解会让学生产 同时增加具体实例并加 以动画演示 ， 如选取不同的 生厌烦情绪 ， 失去学习兴趣。所 以合理分配学时 ， 重 采样率对同一段语音信号进行处理 ， 获得不同的声
点把 握 “ 离散 ” 个 概 念 ， 出重 点 ， 好课 程 之 间 这 突 做

《数字信号处理》课程教学改革与实践

《数字信号处理》课程教学改革与实践
生 。因此 ， 着教学 的 展开和 深入 ， 随 教学 中有 们在 教学 方法上 主要 从以 下两 方面进 行 了改
生学 习起来 有一 定 困难 。为了帮 助学 生 系统 求 ， 小 波变 换 为 代表 的 现代 谱估 计 应运 而 导作 用 ， 给他们 创造 宽松 的环境 。为 此 ， 以 应 我 理解和掌 握该课程 中的基本理论 和分析 方法 ， 培养 综合应 用所 学知识 独 立解决 实 际问题 的 意 识地 介 绍 本学 科 的新 进 展 ， 阔学 生 的思 革。 开 能 力 和 工 程 实 践 创 新 能 力 ， 们 课 程 组 对 路 ， 我 激发 学 生学 习的积 极 性和 求 知欲 。 数 字信 号 处理 课 程 进 行 了有 针对 性 的 改
展 动态 的引 入 。数 字信 号处 理理论 和 应用在 教 学活 动是 师 生双边 活 动的过 程 。教 师
类本科 院校 电子 信息 工程和 通信 工程 等专 业
的一 门重要 的专 业基础 课 。但这 门课 程理 论 有很 多科学 方法 ， 涉及 的数 学知识 非常 多 ， 学
性很 强 ， 象概 念多 ， 点 高 ， 度大 ， 抽 起 难 又包 含 近 年来 发展很 快 ， 用 领域 不断拓 宽 ， 应 传统 的 对待 学生 和学科 的态 度直 接影 响他们 学 习的 经 典谱分 析 已无法 满足 人们 对信 号处理 的要 兴趣 和动机 。教 学 中教师不 要忽 视学 生的 主
学 概念 为学 生易接 受和 理 解的 生动 实例 。在 轮廓 和 完整 的认识 ， 以增 强学 生逻辑 思维 ， 进
课 堂上 多注 重利 用 ＭＡＴＬＡＢ程序 演示 实 际 体化 。 而掌握 本课程 的理 论体系 ， 后续课程的学 习 为

“数字信号处理课程”的改革探索与实践

“数字信号处理课程”的改革探索与实践
ｉ ｊ ２ 圆
—而嚣。 ． 。 。 。 。 。
科 技 教 育
‘ 字信 号 处 理 课 程 ＂ 的改 革探 索与 实 践 ① ‘ 数
金海红 吴东升 汪莉 丽 周 春 （ 徽建筑 工业 学院 电子与信 息工程 学院 合肥 ２ ０ ０ ） 安 ３ ６ １
摘 摹： 本文介绍了 数字信号处理” “ 课程教学改革中 教学内 容的处理、 － 教学Ａ法的改善、 实践环节的训练等方面的研究和分析。 已实
施 的部分教 学改 革措 施在提 高教 学效果上卓 见成 效， 通过进一 步实施 完善的教 学改革 策略 将对全 面提 高教 学质量及提 升学生综合 能 力和 素 质 起 到 良 好 的促 进 作 用 。 关键 词 ： 字信号处理 教 学方法 ＭＡ Ｌ Ｂ 实践 数 Ｔ Ａ 中 图分类 号 ： Ｎ １ ． ２ Ｔ ９ １ ７ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ １ （ 一０ ９ － １ １ ７ — ７ １ ２ １ ） ｌ ｃ １ ０ ） ６
如 利 用 数 字 信 号 处 理 技 术 实 现 数 字 振 荡 素 质 教 育 的 要 求 。 此 除 考 核 基 本 原 理 和 因 器 ， 于 电 话 机 的 双 音 多 频 信 号 的 产 生 与 技 术 的 理 解 和 掌 握 外 ， 注 重 考 核 学 生 分 用 应 Ｄ Ｐ） 成 为 一 门 重 要 的 高 新 技 术 学 科 ， Ｓ 已 是 检 测 ， 用离 散 方 法实 现 信 号 谱分 析 ， Ｇ 利 ３ 通 析 、 解决 问题 的 能 力 和 研 究 型学 习的 成 果 。 现 代 通信 、 音 、 语 图像 、 纳 等技 术的 基 础 ， 信 中扩 频 通信 的 应用 ， Ｐ Ｇ 频压 缩 以 及 声 Ｍ Ｅ 音 由于 概 念 抽 象 ， 值 计 算 繁 琐 ， 数 布置 作 在 通信 、 电力 电子 、 机械 及 力学 等 领 域具 有 语 音 信 号 保 密等 具 体 应 用 。 业和 完成 作业 都 受 到限制 。 可以借 助Ｍａｌｂ ｔ ａ 广 泛 的应 用 。 为 一 门理 论 性 、 术 性 和应 １． 采 用符 合 现 代教 育理 念 的教 学 方法 和 在 计算 机 上 做 题 ， 可 以提 高 学 习 效 率 ， 作 技 ３ 既 又 用 性 都 很 强 的 课 程 ， 容 多 、 时 少 ， 重 手 段 内 学 偏 可 以直 观 、 确 地 理 解 基本 理 论 。 视过 程 准 重 理 论 与 公 式 推 导 ， 果 也 缺 乏 可 视 化 的 直 结 深 入 研 究 符 合 现 代 教 育理 念 的 教 学 方 考 核 ， 加 实 际 能 力 的 测 试 。 于 考 试 内 增 对 观 表现 ， 生 从 纯 数 学 的 角度 学 习 ， 解 抽 法 ， 用 多 元 化 的 教 学 手 段 ， 富 教 学 过 容 ， 保 留 原 来 基 本 概 念 和 知 识 点 的 问答 学 理 采 丰 除 象 ， 遍 反 映 课 程 难 学 、 容 枯 燥 、 会 应 程 。 重 以 学 生 为 主体 的参 与 式 教 学 ， 普 内 不 注 通过 用 。 何 在 开 放 教 育新 型 教 学 模 式 下 ， 如 积极 传 统 教 学 启 发 式讲 解 ， 合 多媒 体 教 学 图 结 探索 ， 进 方 法 ， 高 教 学 质 量 ， 实 践 和 像 对感 官的 刺激 ， 改 提 使 灵活 运 用 互 动式 、 论 式 讨 理 论 两 个 方 面 的教 学 和 谐 统 一 ， 每 个 从 等 多 种 教 学 方 式 ， 效 改 变 学 生 单 纯 听 课 是 有 事 理 工 科 教 育 工 作 者 所 面 临 的课 题 。 的学习方式 ， 充分 调 动 学 生 参 与课 堂 教 学

“数字信号处理”课程的分层教学模式改革与实践

“数字信号处理”课程的分层教学模式改革与实践

“数字信号处理”课程的分层教学模式改革与实践作者：李磊杨洁郑国恒赵书俊岳学东来源：《中国电力教育》2013年第23期摘要：在对“数字信号处理”课程教学改革的实践中，采用分层教学模式对学生进行全方位的课程内容训练，有机地结合了理论和实践部分的内容，探索出更加符合学生们接受知识和应用知识学习规律的教学方法，提高了学生的创造能力、分析和解决问题的能力，效果良好。

关键词：数字信号处理；MATLAB仿真；教学改革作者简介：李磊（1981-），男，河南南阳人，郑州大学物理工程学院，讲师；杨洁（1983-），女，河南商丘人，郑州大学物理工程学院，讲师。

（河南郑州 450001）基金项目：本文系2012年度教育部大学生创新创业训练计划课题（项目编号：1210459084）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0056-02“数字信号处理”课程是电子信息、通信工程、自动化工程及相近专业必修的专业课，在电气工程、测控技术、计算机技术等领域得到了广泛应用。

[1]当前国家越来越重视大学生的创新意识和实践能力的培养。

通过实施教育部大学生创新创业训练计划和卓越工程师计划，促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的工程实践能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。

为了提高学生的创新意识和应用知识解决实际问题的工程实践能力，需要调整“数字信号处理”课程的教学内容，引入新的教学手段和教学方法来提高学生学习的积极性，这是专业基础课教师所面临的重要课题。

笔者介绍了一种针对本科生教学的分层教学模式，突破单一的理论灌输的教学弊端，显著提高学生们学以致用的能力，并运用实例介绍了这种分层教学模式。

一、“数字信号处理”课程教学现状数字信号处理是一门理论性很强的课程，内容抽象，公式繁多，课程内容涉及很多数学推导与计算。

“数字信号处理”课程教学改革与实践

“数字信号处理”课程教学改革与实践

媒体教学、实验辅助教学等方法启发学生的学习积 极性 ，并提出了教改的具体思路 和方法。从教与学 两个角度对如何提高教学质量进行研究 ．并取得了
较好 的成 效 。
１ 教 学方式 的改进
和反变换在语言信号处理 、地震 以及数值分析等各
个 领域 应用 的讲解 ，可 以使学 生深 刻 的理解 和 掌握 其概 念 。
课 程 中大量 的理 论 和结 论都 是 通过 数学 推 导方 式得 到 的 ．所 以在 多数 教学 中往 往 过 于注重 公 式推 导 或证 明 ，而 不能 理解 其 实质 和用 途 。针对 这种 情
况 ，笔者 将 在课 程 中更 加 注 重 实 际 意义 。教 学 中 ，
应 减 少 数 学 推 导 过 程 ，着 重 讲 解 实 际 意 义 和 应 用 等 ，以此 加 深学 生理 解 。例 如在 讲解 离 散傅 立 叶变 换 时 ．假 如 单 单 讲 解 离 散 傅 立 叶 变 换 的定 义 和 特 性 ，学生 会很 难 理解 。但 是通 过 对离 散傅 立 叶变换
［ Ｃ ＴＣ Ｎ Ｖ Ｔ Ｎ Ｐ Ｏ Ｕ Ｔ Ｉ ＳＩＥ ＨＩ Ｏ Ａ Ｉ ＆ Ｒ Ｄ Ｃ Ｉ Ｔ － Ｎ Ｏ ＶＹ
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研究与探 簟
请 学 生发 表见 解 ，并进 行 讨论 。这 样 可 以使得 学 生
介绍数字信号处 理器 （ Ｓ ）的硬件结构及软件系 ＤＰ 统。给学生具体设计任务 ，即在具体设计 中提高动 手 能力 ，反 过来 也达 到 “ 中学 ” 的 目的［ 做 ３ ］ 。
容 、侧重兼顾 ， 同时本课程内容较多 ，授课时间 但
有 限 ，这 两者造 成 了冲突 ，为解 决好 这个 问题 ，主 要 有两种方 法 ：一是把 授课 的重 点 内容放 在基本 概 念 物 理 意 义 的讲 授 ，一 般 性 了解 内容 留给 学 生 自 学 。算法 的推导仅 引入思 想 ，具体 推导 过程 启发 学

《数字信号处理》课程教学手段的改革与实践


Ｆ（ （Ｊ Ｉ ）＝ Ｉ （ ）－ ｔ＝ ． ｔｅ 厂 ｄ
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ语 言 非 常适 合 数 值 分 析 、 阵运 算 和 矩 图形绘制 。并 且 ， Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ语 言 提供 了丰 富 的 函 数
［ 收稿 日期 】 ２０ —１ —０ ０５ １ ６ ［ 作者简 介】 陈
【 文章编 号 】 １０ —３０ ２ ０ １２０９ — ０ ５０ １ （０ ６ ０ —０ ３０ ４
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ语言 是 一个 面 向科 学 与 工程 的优 秀 、
高效 、 方便 、 快捷 的科 学计 算 与可 视 化应 用 软件 ， 并
且 还 有 直 观 的 Ｓｍ ｌ ｋ 动 态 系 统 仿 真 环 境 。 ｉ ｕｉ ｎ Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ已在 众多领 域 ， 如数 值 分 析 、 号 处理 、 信 自 动控 制 、 经 网络 、 神 系统仿 真 等有 着 广 泛 的应 用 ， 因 此， 深受 广大教 学 和科研 人 员 的喜 爱 。 目前 世 界 上 许 多 高校 已采 用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ语 言 作 为 重要 的教 学 与 科研 手段 ， 借鉴 国外 的经 验 ， 结 合 多 年 以来 教 授 并
形 。当信号 参 数改 变时 ， 手工 画 图很 难 对多 种 变 化 波形 进 行 快 速 准 确 的描 述 ， 号 复杂 时 更 是 如 此 。 信 尤其 频域在 大 多数 情况 下是 复 函数 ， 幅 频 和相 频 其 的理论 推 导 困难 ， 工 也 不 宜 画 出其 准 确 的 图形 ， 手 给讲 解带 来 了很大 的难 度 。
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ｃ ｓ（ ｔｅ ‘ ｔ＝ ｏ（Ｉ ） ｄ Ｊ ０
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新工科背景下研究生“现代信息与信号处理”课程教学改革与探索

新工科背景下研究生“现代信息与信号处理”课程教学改革与探索摘要：本文面向“新工科”建设的内涵和发展要求，针对电子信息类研究生学科基础课“现代信息与信号处理”的教学改革展开初步探索。

首先，从课程自身特点、内容学时安排、考核组织形式等方面分析了该课程在以往教学过程中存在的主要问题。

进而，提出了梳理课程体系、优化教学内容、增设实验环节、丰富教学方式以及强化过程性考核等多个维度的教学改革的具体措施与路径，由此不断强化该门课程在电子信息类研究生培养过程中的基础性作用。

关键词：新工科；研究生；现代信息与信号处理；教学改革1 概述为主动应对新一轮科技革命和产业变革，加快培养新兴领域工程科技人才，改造升级传统工科专业，主动布局未来战略必争领域人才培养，自2017年以来，教育部积极推进新工科建设，指出工科优势高校要对工程科技创新和产业创新发挥主体作用，并先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等指导性文件，提出了面向工程教育的“新理念”“新结构”“新模式”“新质量”和“新体系”五大建设内涵。

与此同时，我国为推动创新驱动发展，实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等一系列重大战略，对工程技术人才培养提出了新的更高要求，要求面向产业、面向世界、面向未来建设“新工科”。

根据新工科建设的发展要求，高校人才培养的内涵发生重要变化，加快高等院校的工科专业课程教学改革和实践势在必行。

以功率谱估计、维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器及应用等经典信号处理方法为代表的现代信息与信号处理技术是信息技术领域中发展最迅速的学科专业基础课之一，广泛应用于通信信号处理、雷达信号处理、语音信号处理等领域，涉及信息与通信工程、计算机科学技术、控制科学与工程等多个学科门类，该技术具有理论深、实践强和应用广的特点。

与之对应的“现代信息与信号处理”课程内容丰富，相关理论在信息技術前沿领域有着极为重要的作用，因此，诸多高校将该门课程作为电子信息类专业研究生的核心专业基础课。

《数字信号处理》教学改革


＠ 现 计 机 ２１． 代 算 ０１８ ０
教 学 园地
进行课 程 内容 的讲 授 本课 程公 式推导 较多 且复杂 ．
因此 有 些 推 导 可 以淡 化 处 理 ． 需 记 住 结 果 即 可 ． 复 只 把 杂 的 内 容 简 单 化 。课 程 的 概 念 较 多 ．并 且 是 课 程 的 重
下 ，数 字 信 号 处 理 》 程 教 学 改 革 就 显 得 尤 为重 要 。 《 课
３ 教 学 内容 改 革
整 个 课 程 的 教 学 内容 包 括 三 部 分 ： 堂 教 学 、 验 课 实 教 学 、 程 设 计 。这 三 部 分 之 间 的 关 系一 定 要 搞 清 楚 。 课
兴趣培 养、 实验 教 学 法和 评 价 体 系的 改 革 方 案 。 实践 证 明这 些措 施 可 以 改善 教 学 效 果 。 关 键 词 ： 字信 号 处理 ；教 学 改 革 ；理 论 教 学 ；实践 教 学 数
１ 课 程 的地 位 和 特 点
《 数字 信号处理》 高等学校 电子 与电气信息类 专 是
识到课程 的重要性 ． 学生才会认 真去学。 在实际教学过 程 中， 还要重视一个 问题 ． 就是绪论 、 引言的应用 。 多 很
教 师 认 为 这 部 分 内容 不 太 重 要 不 做 过 多 介 绍 ． 际上 ． 实
里叶级数 、 傅里 叶变换 、 数字滤波器结 构和设计 等。通 过本课程 的学 习 ， 应该 掌握数字信号 处理的基本理论 、
论联 系实际 ， 告诉本课 程 的一些具体 应用 ． 培养 学生兴
收 稿 日期 ：０ １ ７ １ ２ １ —０ —１ 修 稿 日期 ：０ １ ８ １ ２ １ —０ —１
本着 淡化 推导 、 繁求 简 、 去 着重 概念 、 抓住 主线 的原 则

“数字信号处理”教学改革与实践探索

１ ． ３教学 互 动 ， 养 学 生 主 动学 习 的能 力 培
力， 开发 了综合 性 ， 计 性 实验 并 在课 程 教 学 中加入 讨 论 式课 题 。 实践表 明教 学 改 革Leabharlann 得 了 良好 的效 果 。 设
关 键 词 ： 字信 号 处 理 ； 革 ； 数 改 实践
数字信号处理是电子信息类专业的重要专业课 ，在各个 学校的专业教学 中都是十分重要的教学环节 ，受到相当的重 视。由于该课程具有概念抽象 ， 理论性强和 内容枯燥等特点 ，
在讲 授 数 字 滤 波 器设 计 的过 程 中 ，我 们 更是 大 量 地使 用 了实 际生 活 中 的应 用 实例 ， 如去 噪声 等 ， 取 得 了较 好 的教 学 亦
制、 语音音频、 无线电通信 、 生物医学、 消费应用 、 数字 、 便携移 动 电话、 多功能移动通信系统、 数字 电视等 ） 进行介绍， 以提高
２１ ０ ２年 １ 月
湖北 经 济 学 院学 报 （ 文 社 会科 学 版 ） 人
ｏ ｍ ａ ｆ ｂ ｉＵｎｖ ｒｉ ｆ ｏ ｏ ｃ（ ｍａ ｉｅ ｎ ｏｉｌＳ ｉｎ ｅ ｕ ｌｏ ｅ ｉｅｓｔ ｏ ｎ ｍｉｓＨｕ ｎｔ ｓａ ｄＳ ｃａ ｃｅ ｃ ｓ Ｈｕ ｙ Ｅｃ ｉ
Ｊｎ２ １ ａ ．０ ２
般 学生 很 难学 好 。 多 数 初 学 者在 学 习这 门课 时 ， 大 对一 些 重
要 的 理论 常 常 一 知 半解 。进 而 不 能 深 刻 领 悟 理 论 的实 际 意 义 和 工 程应 用 。 以 教师 教 什 么 ， 何 教 ； 生 学 什 么 ， 所 如 学 如何 学 是
例如 在 讲 授 Ｆ ｕ ｅ 变 换 时 ， ｏｒｒ ｉ 我们 不 但 给 出一些 典 型 序 列 的 Ｆｕ ｅ 变 换结 果 ， 以语 音 信 号 、 ｏｒｒ ｉ 还 图像 信 号等 为 例 ． 学 生 使 能 够更 直 观 ， 贴 近 实 际地 感 受 数 字 信 号处 理 中 的技 术 。 更 以往 学 生普 遍 认 为 Ｆｕ ｅ 变 换 是 学 习 中 的难 点 。 们 经 常会 提 出 ｏｒｒ ｉ 他 这 样 的 问 题 ：ｏ ｒ ｒ变 换 究 竟 是 在 做 什 么 ？ 为 什 么 要 求 解 Ｆｕ ｅ ｉ
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现代 数字 信号处 理课 程具 有数学 理论 推导 较 多 、 内容广泛 、 概念抽象等特 点。由于工科研究生 的数学理 论水平普遍 不高 ， 同时课程 的学时有 限 ， 教学方 法不 若 当 ， 生一方面在学 习过程 中常感到枯燥 乏 味 ， 以理 学 难 解和掌握 ； 另一方面易造成 学生畏惧学 习的心理 ， 失去 学 习兴趣 。现代数字信号处 理同时是一 门 以算法 为核 心， 实践性 很强的课程 ， 法的应用实现 主要基 于计 其算 算机 的数值计算 。 如果 教师采 用传 统的教学方式 ， 主要 讲授基础理 论和算法 的推 导 ，学生则 主要 利用大 量 的 公式 、 算法及推导进行学 习和解题 ， 而忽视让学 生采用 计算 机动手设计 、 调试 和分析课程 中大量 的 、 用性较 应 强的 内容 ， 会使 得学生感觉该课程 是一 门数 学理论课 ，
向研 究型教 学转化 。
关键词 ： 现代数字信 号处理 ； 学； Ｔ Ａ 教 学示例 教 ＭＡ Ｌ 。
文章编号 ：６４ ９２ （ｏ ２ ０ — ０３ ０ １７ — ３ ４ ２ ｌ ）６ ０ ９ － ２
随着计算机和微处理 器技术 的迅速发展 ，学 科 间
【 课题成果】
现代数 字信号处理课程 的教学改革 与实践
高 远， 袁海英 ， 艳 吴 （ 广西工学 院 电子信息与控制工程 系 ， 广西 柳 州 ５５ ０ ） ４ ０ ６
摘要 ： 针对现代数字信号处理的课 程特 点 ， 开展课程的教学改革与实践 ， 建立基 于ＭＡ 实现 的教 学示例 ， Ｔ 并应 用于课 堂与实践教 学 ， 于提 高教 学质 量 ， 学生的研 究能力和创新 能力 ， 进课程 由传 统课 堂教 学 有助 培养 且促
的交 叉与融合 ， 数字信 号处理技术得 到 了飞速 发展 ， 出 现 了以现代滤波器技术 、 现代谱分析 理论 、 能信 息处 智 理方 法等 为标 志的现 代数 字信 号处理 理论及 技术 ， 并 广泛 应用 于现代通 信 、 新型 雷达 、 精确遥 测 、 医疗 等众 多领域 。目前 ， 现代数 字信号处理课程主要面 向研究生 层次学生开设 。由于该课程 的理论性 和实践 性都很强 ， 且其基本 原理和方法 已广 泛应用于各 领域 ，因此 教师 教好和学生学好该课程都很重要 。 课 程特点及传统教 学中存在 的困难
－
－ ＿
标 ， 有确 保后 续课 程 （ 系统 辨识 》 《 字 图像 处 具 如《 、数 理》 （ Ｓ 技术原理及 开发应用》 学 习所 具备的理论知 、Ｄ Ｐ （ ） 识基础 。因此 ， 本课 程选择 的教学 内容包括基础知识简
介、 最佳 线性滤波理论 （ 维纳滤 波和卡尔曼滤 波 ） 自适 、 应信号处理和现代谱估计理论等部分 。 （ ） － 选择恰 当的教材
一
、
革与尝试 ， 取得 了一定成效 。 （ ） 一 精选教学 内容 目前经典 的数字信 号处理具有 比较完善 的课程体 系 ， 现代信号处理 的课 程体系呈 多样化特 点 ， 同的 而 不 教材在 主体 内容上相差很 大。在选择教学 内容 时 ， 结合 控制科 学与工程学科 的实际需求 ，并 考虑我 校双控专 业生源大都来 自地方性 院校 ， 学生 的专 业背景 ， 知识结 构 、 论基 础 、 解能 力 、 理 理 实践能 力等 方面存 在较 大差 异 。选择 的课 程 内容一方 面侧重基础 性 、 完整性 、 系统 性和应用 性 ，另一方面 体现双控专业 研究生 的培养 目
现代数字 信号处理课 程 内容抽象 、 较难理解 ， 同时 作业也具有较 多计算量 ， 纯的笔算较 为繁琐 ， 单 因此仿 真教学 环节非常重要 。同时 ， 该课 程 的实践性 强 ， 因此 将实 际工程问题 以教学 示例 的形 式引人 到授课 过程也 很有必要 。 Ｔ Ａ 软件具有强大 的计算分析 和绘 图能 ＭＡ Ｌ Ｂ 力 ， 以将 繁琐 的推导 过程形象化 ， 仿真手段 直接得 可 用 出重要 结论 ， 可大 幅度 降低理解 问题 的难度 ， 提高学 习 效率 。因此 ， 笔者把知识 内容进行 学科方 向强化 ， 将理 论 知识 与具体工程 问题 相结合 ， 建立 了“ 号有效记 录 信 长 度对信 号频 谱分 析 的影 响 ”“ 、维纳 滤波 器对检 测信 号 的降噪应用 ” “ 、 卡尔曼 滤波 器在直 流伺 服 电机系统 位 置控制 中的应用 ” “ 、 卡尔曼 滤波器 在雷 达 目标 跟踪
不利 于他们 深层 次理解数学概念 中所 蕴含 的物理和工 程 意义 ， 从而造成课 后实践受到很 大限制 ， 不利 于学生 以后从事有 关信号处理领域的研究工作 。因此 ， 如何提 高学 生学 习的兴趣 和主动性 ，增强 他们对 知识的理解 和掌 握 ，培养学生综合应 用所学知 识解决 实际问题 的 实践 能力 是本课程教学所要解决 的关键 问题 。 课程的教学改革与实践 我校的控制理论 与控制工程专 业 （ 以下 简称双控 专业 ） 硕士研究生开设 了现代数字信 号处理课程 ， 该课 程是 学位专业课 ， ２ 共３ 个学 时 。 目前 ， 针对该 门课 程教 学 中所 遇到 的问题 ， 我们 以提高教学质 量为 目的 ， 加强 课程建 设 ， 从课堂教 学和实践环节人 手 ， 精选 和强化与 学科方 向有 关的教 学内容 ， 建设 Ｍ Ｔ Ａ 实现的教学示 ＡＬＢ 例， 并将教学示例 引入到课堂教学 和实践教学 当 中， 改 进教 学方法 ， 积极开展 教学探索与 实践 ； 在教 学过程 中
教材是一 门课 程 的基础 ， 我们根据 教学需求 ， 通过 调研及教材对 比 ，并结合 双控专业学 生 的使用 效果反 馈， 主要采 用姚 天任教 授主 编 的《 现代 数字信 号处 理》 作为课程教材 。该教材一直是华 中科技大学 、 武汉理工 大学 等重点 高校硕士或博 士研究生教 材用 书 ，教材的 系统性 、 知识性特点适于双控专业研究生教学 。在教学 过 程 中推 荐张贤 达教授 的 《 现代信 号处 理 （ 二版 ）、 第 》 高西全等著 的 《 数字信 号处理——原 理实现及应 用》 、 郭仕剑 等编著 的（ Ｔ Ａ ７Ｘ 字信号处理》 为知识 ＭＡ Ｌ Ｂ ．数 作 补充和利用ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 开展实践学 习的参考用书 。 （ ） 三 建设 Ｍ Ｌ Ｂ 现的教 学示例用 于课 堂教学 ＡＡ 实