《数字信号处理》课程的教学体会与探索

来源 :科教导刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:datang0826
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要 本文阐述了在数字信号处理课程教学过程中结合现代化教学平台和MATLAB软件,对传统教学手段的改革与实践的经验和心得。并针对课程内容与实际工程联系紧密的特点,提出应使学生的知识结构到达原理、方法和应用三方面相统一,培养学生解决实际问题的能力。
  关键词 数字信号处理 多媒体 MATLAB
  中图分类号:G423文献标识码:A
  
  近年来,随着计算机的应用和数字技术的迅速发展,信号处理进入了新的发展阶段,诸如优化、自适应、高分辨率、多维和多通道等领域建立的理论和方法日趋系统化,对系统的分析和研究更接近于实际问题,分析和研究的手段也不断得到丰富。数字信号处理作为信息时代最重要的基础技术之一,在现实生活中得到了广泛的应用。
  “数字信号处理”是电气自动化和电子等专业重要的专业基础课程,具有较强的理论性、应用性和实践性。为使高校学生适应信息社会发展的要求,在“数字信号处理”课程的教学过程中,教师不仅要重视学生对理论知识的掌握,更应加强培养学生将理论与实际相结合的综合能力,使学生的知识结构与体系最终达到原理、方法和应用三方面相统一,为学习后续课程打下坚实的基础。
  
  1 改善教学环境
  
  “数字信号处理”课程开设初期,我校还是传统的师范类院校,以师范类专业为主体,工科专业的建设还不够完善。师范类院校的工科意识较淡薄,没有良好学习氛围,学生很难把握自己专业的特点和发展方向,特别是数字信号处理这门课程大多以数学理论为基础,内容复杂难掌握,理论知识与实际的应用又紧密相连,学生对知识的学习比较吃力,兴趣不大。针对上述问题,为改善学生的学习环境,我利用课堂和大量的课余时间与学生进行沟通和交流、举行各种知识讲座,介绍数字信号处理技术在各个领域中的实际应用,鼓励学生通过网络和图书馆等多种信息渠道查阅相关资料,以了解数字信号处理技术的特色以及在信息时代所占有的重要地位,使学生可以对数字信号处理技术有一个准确的理解和合理的定位,帮学生找到适合自己的学习方法。这样不仅开阔了学生的视野,还调动了学生学习的积极性。
  
  2 优化课堂教学
  
  2.1课堂教学
  最初,“数字信号处理”课程采用传统“板书”式的单一教学模式。由于这门课的内容理论较强,大多侧重于算法的理论及其推导,较少涉及实现方法及相关的软硬件技术,学生学习起来感到枯燥难懂,理解困难。尤其是繁杂的数学内容和数学推导结果使学生感到难以掌握,增加了数字信号处理学习的难度。
  为解决以上难题,首先从教学手法上做调整和改进,一方面在讲授过程中把基本的原理和思想对学生进行详细的讲解,并结合学科发展趋势,列举一些工程实例来吸引学生的注意力,把课本知识与工程应用联系起来,让学生感觉学有所用。另一方面,把数字信号处理的发展过程和产生的原因与枯燥的理论知识结合在一起,让学生能够找到各个理论知识的关联与区别,以加深理解。比如,“数字信号处理”与“信号与系统”这两门课程之间有什么区别与联系,很多同学都是一知半解。首先这两门课都是对信号进行分析和研究的,数字信号处理是信号与系统的延伸课程,大家都比较清楚。大部分学生的疑惑在于既然用途一样为什么内容又差别这么大?原因是随着计算机技术的广泛应用,利用计算机处理信号会变得简单快捷,而计算机只能计算数字信号,不能计算连续变量,所以必须把连续的信号通过抽样理论变换成数字信号,计算机才能识别并选择合适的方式进行处理。再比如:“在时域内可以直接得到信号,为什么还要转换到频率域内进行分析?”原因是从时域分析只能看到信号的表面特点,而频域分析可以得到信号的幅频特性和相频特性等方面的特点,通过对信号的基本成分更深一步的研究与分析,有助于我们选择一种最适合的方式来处理信号。
  运用信号处理的发展过程和各种方法、原理产生的原因进行辅助教学,使学生可以把相关的原理和方法连成一个大的知识体系,有助于学生对前后内容的理解并达到融会贯通的效果。
  2.2利用多媒体辅助教学
  由于“数字信号处理”课程与实际应用结合密切,在学习课程的基本概念、基本理论和基本方法的同时,结合多媒体辅助教学方法,将所学知识在计算机环境中模拟实现,从而得到最佳的编程算法和模型设计,并能对结果的合理性进行正确判断,有助于提高课堂教学效率。
  一方面,利用“电子课件”辅助教学,改变传统的板书教学模式,大大增加了课堂知识容量,提高了教学效果和学生的学习效率。结合数字信号处理内容的特点,将一些难以用语言表达的抽象原理通过图片和声音的形式,使其形象化,内容变得生动、直观、富有表现力,有助于提高学生学习的积极性。在数字信号处理课程中有许多概念和公式都是相互联系又有一定的区别的,为了能使学生深入地理解,用文字描述或老师口述讲解并不能达到很好的效果,通过电子课件形象化的图标(如:公式排列、曲线图形、表格、模型、框图等)来进行描述和对比总结,就会达到事半功倍的效果,改变学生(下转第32页)(上接第18页)对数字信号处理难学的印象,变得比较容易接受,大大提高学生学习的积极性和学习的效率,进而提高了课堂的教学质量。
  结合CAI课件的教学资源可以共享的一大优势,学生利用课余时间可以及时有效的复习和巩固课上所学知识,充分调动学生自主能动性和创新能力。
  另一方面,“数字信号处理”课程理论复杂、内容抽象且含有大量的数学推导,又与工程应用紧密结合。运用MATLAB软件辅助课堂教学,可以从大量繁杂手工运算中解脱出来,还可以利用MATLAB强大的图形显示功能演示数学计算结果,使学生直观得到系统特性的可视化结果。运用MATLAB仿真环境,将应用性较强的理论和方法进行模拟设计、调试和分析,并利用计算机的可视化特点,展示信号处理的过程和结果,使学生进一步理解基本理论知识的实质和工程算法的用途,将抽象的概念变为形象、生动、直观的图形,增加学生的感性认识,使教学更具针对性和实践性,达到事半功倍的效果。
  在课堂上以多种教学手段激发学生的学习兴趣,以多媒体设备为平台,结合电子课件和MATLAB软件演示,改善课堂教学环境,有利于学生获取新知识、应用新知识的能力培养,使学生达到原理、方法、应用三统一,奠定宽广坚实的基础。
  
  3 改善实验教学条件
  
  实验教学是课堂教学内容的补充和对理论知识验证的最直接、有效的途径,也是培养学生创新意识和动手能力的重要手段。为了使数字信号处理实验内容与课堂教学很好的结合为一体,我开设了以MATLAB软件为主体的仿真验证型实验。MATLAB软件是一款具有强大的矩阵运算、数据处理和图形显示功能的软件,其输出结果可视化,编程效率极高。尤其是MATLAB语言(又称为“草稿纸式”的语言),其函数名和表达接近于我们书写计算公式的思维表达方式,编写MATLAB程序犹如在草稿纸上排列公式与求解问题,可以快速地验证工程技术人员的算法。此外MATLAB还是一种解释性语言,不需要专门的编译器,可直接在命令行输入MATLAB语句,系统立即进行处理,完成编译、链接和运行的全过程。MATLAB软件具有简单易学、使用方便等优点,用极少的代码即可实现复杂的运行,学生能够很快掌握并且自己编写与理论知识相关的小程序进行仿真验证获得成就感,提高学生的学习兴趣。在学生掌握了MATLAB软件的基础上,又通过设置综合实验课程并增加DSP软件及硬件平台等内容,促使学生向更深层次探索和研究发展。不断创造良好的实验环境,鼓励学生自行设计感兴趣的实验内容,增强实践能力和创新意识,为学生后续课程的学习打下良好的基础。
  
  4 结束语
  
  “数字信号处理”是一门非常重要的专业基础课程,在电子技术、计算机技术和通信技术发展的不断推动下,对信息技术专业新型人才的要求也会越来越高。为了更好的适应素质教育对人才培养的要求并结合自身条件,在数字信号处理课程的教学过程中不断优化改革,注入新思想、新科技来提高教学水平,拓宽学生专业知识面,具有重要意义。
  工科学生动手能力和工程素养的欠缺也是目前教学凸显的重要问题,在以后实践中还应加强对学生自身系统设计能力和自主创新能力的培养和提升,发挥学生学习的积极主动性。
  
  参考文献
  [1] 程佩清.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社,1995.
  [2] 丁玉美,高西全.数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学,2001.
  [3] 李勇,徐震.MATLA辅助现代工程数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学,2002.
其他文献
摘要人地关系间的相互作用,无法逾越和不可忽略。人类的生存和活动,都要受到一定的地理环境的影响。本文试从人地关系的基础上论人口的增长与地区发展的相互关系,主要从广州房地产中的住房问题入手进行分析。  关键词人地关系人口增长广州住房  中图分类号:C913文献标识码:A    1 引言    我国住房市场是拉动国民经济的重要支柱行业。伴随着人口的增长,房地产业逐渐壮大,对整个国民地区发展的拉动作用也日
期刊
摘要博客正在逐渐改变着传统媒介的格局,成为Web2.0时代的典型代表。以博客为媒介进行新闻报道在国内外也已得到普遍应用。它已不再是个人的发布台,而是已经被主流媒体所运用,作为自己发布新闻的渠道之一,本文以去年中国奥运事件为例,分别选取中外两家主流传统媒体的博客报道进行比较分析,以试图了解博客在对国际重大新闻的报道中所扮演的角色和起到的作用。  关键词博客人民网纽约时报网奥运报道  中图分类号:G2
期刊
摘要谢稚柳先生提出了:借鉴是绘画艺术的主要基础之一。尽管有其历史和领域的局限性,但其提出的“借鉴”是一系列活动的概述,包括了博览、融合、比较选择、分析定位等活动。而且当今艺术的多元化潮流更要求我们坚持兼容、博纳加之有效的分析定位的借鉴方式。  关键词借鉴博览比较选择分析定位  中图分类号:J20文献标识码:A    1 谢文简述    “借鉴”在如今已被很多人看作是一种简单而高效并有点卑鄙的行为,
期刊
摘 要 新课改的实施对教师的专业素养提出了越来越高的要求,但是现实中教师的专业成长还存在着诸多问题,暑假的远程研修为教师的专业发展提供了良好的机遇和平台。现在研修结束,广大教师应该继续用好这个平台,在“后研修时代”进一步提升自己的专业素养。  关键词 专业发展 远程研修 研修平台 提高  中图分类号:G451文献标识码:A    山东省从2004年实行新课改已经5年了,为了保证新课改落到实处,省教
期刊
摘要21世纪是以一个知识经济、信息技術为标志的高科技时代,多媒体、互联网等现代信息技术在图书馆工作中广泛应用。中小学图书馆员的素质难以适应现状,因而教育培训显得十分必要。  关键词中小学图书馆教育培训  中图分类号:G252文献标识码:A    1 图书馆员的教育培训是社会发展的要求    20世纪90年代以来,信息高速发展,使得互联网得到了突飞猛进的进步,信息及其技术与产品,已深入到教育、科技、
期刊
近年来,高州市南方工业学校坚持解放思想,以科学发展观作指导,大胆创新,勇创佳绩。据了解,该校的科学发展坚定不移的以“打造一流的师资队伍,铸造一流的教学质量,保障一流的就业效果”作为办学理念,相继获得了“省一级重点技术学校”、“国家科技教育先进单位”、“中国十大杰出创新教育示范单位”奖牌,同时多次被评为“办学先进单位”、“科技教育先进单位”、“人才开发先进单位”、“文明学校”等国家、省、市级荣誉,吸
期刊
摘 要 本文阐述了计算机应用基础课程实验与考核系统设计与开发的过程,并指出了计算机应用基础课程实验与考核系统给教学带来的好处及其优势。  关键词 计算机应用基础课程 教学 上机实操  中图分类号:G434文献标识码:A    目前,中职学校的计算机应用基础课程的教学内容以计算机基础知识、办公软件应用和计算机网络基础知识为主。据了解,该课程的考核均采用无纸化方式:首先让学生使用计算机考核系统完成考试
期刊
摘要信号检测论(Signal Detector Theory)原是信息論的一个分支,研究的对象是信息传输系统中信号的接收部分。本文介绍了信号监测论的原理和方法,并举例介绍了信号检测论在心理实验中的应用。  关键词信号检测论心理实验原理应用  中图分类号:B841文献标识码:A    1 引言    信号检测论(Signal Detector Theory)原是信息论的一个分支,研究的对象是信息传输
期刊
摘 要 幼儿教师经常碰到这样的情况:当老师提问时,有的孩子不知如何开口,有的孩子答非所问,更多的时候是叽叽喳喳争着发言等等。想一想,这些孩子在听老师说话吗?其实,这关系到幼儿的注意力培养问题,所以,本文将对如何培养幼儿的注意力这一问题进行探讨。  关键词 幼儿教师 注意力 培养  中图分类号:G610文献标识码:A    幼儿教师经常碰到这样的情况:老师在组织孩子进行集体教育活动时,有的幼儿在一边
期刊
近期,我社就“以科学发展观统领教育事业健康发展”的专题调研报道,记者在广东省采访调研期间,慕名前往化州市第一中学采访调研,并专访了该校党支部书记、校长陈富云。据了解,该校在化州市委、市政府及教育主管部门的关心支持下,学校领导班子坚持解放思想,以科学发展观统领教育的发展策略,全校师生齐心协力打造了一个又一个辉煌的成绩,学校先后被评为“化州市先进集体”、“化州市教育工作先进单位”、“茂名市文明单位”、
期刊