数字信号处理论文数字信号论文

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1、数字信号处理论文数字信号论文“数字信号处理”课程教学改革与探索摘要：数字信号处理课程理论性强，公式较多。为了加深学生对理论知识的理解，文章以测控技术与仪器专业培养目标为中心，从教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了改革与探索，取得了良好的教学效果。　　关键词：数字信号处理；教学改革；教学方法；教学手段　　“数字信号处理”是电气信息类专业一门重要的技术基础课。课程理论内容与工程实践相结合，利用数学语言对工程实践中的数据采集、分析处理等问题的基本原理进行描述，[1]涉及的数学公式较多、概念抽象。若单纯

2、就课程的理论和结论进行讲解，学生会感到理论与实际脱节，认为该课程学习比较困难、枯燥、难以理解。很多高校对该课程进行了改革和建设，有的通过案例导学和科研项目同教学内容结合的方式帮助学生理解抽象理论；[2]有的从教师队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实践教学等方面对“数字信号处理”进行全方位的改革和建设，建成了精品课程；[3]有的强调多元化实践教学体系，增加FPGA实践教学平台提高实践教学水平。[4]本文在吸取各方经验的基础上，结合测控技术与仪器专业培养目标，从教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了

3、改革与探索，取得了良好的教学效果。　　一、合理设置教学内容　　东北石油大学电气信息工程学院测控专业在课程安排上先设置了“信号与系统”和“复变函数”，之后开设“数字信号处理”课程。该课程共48学时，其中理论教学40学时，实验上机操作8学时。为使学生能够在有限的学时内“多”而“精”地掌握数字信号处理的知识，在教材选取和课程内容安排上都做了精心的设置。　　在教材选取方面，选用《数字信号处理教程》为主要教材，[5]选用《数字信号处理》为辅助教材，[6]对两本教材的不同章节进行交叉融合使用，既有利于学生夯实基础，又有利

4、于拓宽知识面。　　在教学内容设置方面，以信号的离散傅里叶变换（DFT）和数字滤波器的设计为两大主线，具体内容安排如图1所示。为突出教学的重点和难点，把不同教学模块中各知识点分为自学、了解、理解、掌握等层次，精简课程内容，将理论与实际应用相结合，加强学生创新意识和实践能力的培养。　　二、采用将抽象内容形象化的教学方法　　教师在熟悉课程内容的基础上，精心设计每一节课的内容，突出重点、分散难点，将抽象内容形象化，采用启发式、讨论式和研究式的教学方法，加强教师和学生的互动。对部分内容采用“设置悬疑”、“分层讲解”、“

5、实例分析”、“结论描述”的步骤讲解。以线性卷积和圆周卷积关系为例，给出两个序列x1（n）和x2（n），长度分别为N1、N2，先用MATLAB程序演示x1（n）和x2（n）线性卷积结果，之后分别演示x1（n）和x2（n）的L点（L≤N1+N2-1、L=N1+N2-1、L≥N1+N2-1）的圆周卷积结果，比较线性卷积与不同点圆周卷积结果，设置“线性卷积和圆周卷积是否具有某种联系”的悬疑；之后进行分层讲解：分别利用公式推导出两序列的线性卷积和圆周卷积具体表达式，推导出圆周卷积是线性卷积以L为周期的周期延拓序列的主值

6、序列；以简单的两个序列为例，由学生分别计算线性卷积和圆周卷积，根据计算结果能够进一步明确这一结论的正确性，从而说明“这就是利用DFT计算线性卷积的方法和要求，即可以选择长度大于等于线性卷积的两序列长度之和的DFT运算计算线性卷积”。　　将公式、性质与图形描述相结合，将理论内容与实际意义相结合，帮助学生感性、直观地体会公式、概念和原理的意义，更好、更容易地理解所学内容。例如在讲解数字滤波器设计时，分别演示不同设计参数下滤波前后的效果，使学生清晰地了解合理设计滤波器的意义。在讲解FFT时，由MATLAB程序演示利

7、用FFT进行频谱分析和数据压缩的应用，使学生在掌握FFT基本变换形式的基础上，了解实际应用领域。　　三、多种教学手段并用　　1.多媒体教学、课堂板书和网络教学相结合　　充分利用多媒体把抽象的概念和枯燥的学习内容形象化、具体化的优点，把基本概念、基本理论及需要形象理解、图示举例及仿真演示等部分的内容利用声音、图像、视频、动画等多种形式进行互动教学，直观生动，便于学生理解和记忆，激发学生的积极性和学习兴趣，拓展学生的思维空间。课程幻灯片设置两个不同的版本，一个供教师课堂讲解使用，主要是课堂讲解提纲及基本概念、基本

8、理论及图示举例、动画演示等；一个供学生课下自学使用，详细介绍课程的各章具体内容及公式、结论推导过程。　　对于一些基本理论和基本方法的证明和推导及习题课，采用课堂板书的方式，以便学生跟上教师的思路，调动课堂气氛，充分发挥学生学习的主动性和积极性。例如在讲解按时间抽取基-2FFT的基本思想、基本原理时，利用板书推导使学生紧跟教师的思路，充分理解有限长序列的N点DFT分解为两个点DFT的过程；在点DFT的