信号处理系列课程的教学改革

2014-08-15张雪英李鸿燕史健芳刘建霞

电气电子教学学报 2014年1期

张雪英，李鸿燕，史健芳，刘建霞，白静

(太原理工大学信息工程学院，山西太原 030024)

信号处理相关课程是大多数电子信息类相关专业的核心课程，但目前这些课程在教学实践中已显现出不相适应的问题。一方面，课程体系以系统分析为主，信号分析为辅，重在介绍一般原理与方法。该课程的内容、分析方法和处理技术方面的基本观念、基本体系逐渐与学科技术进步不太相适应，教与学的过程中存在原理、方法与应用方面有脱节的现象。另一方面，由于课程所涉及的内容多、概念抽象和设计复杂等特点，学生在学习这些课程时，感到概念抽象，对基础理论不能很好地理解与掌握。因此，对信号处理系列课程的理论与实践进行改革就显得十分必要。

本文讨论在我院现有信号处理类课程的教学基础上，创建一套以课程改革创新为平台，以课堂教学创新为核心，以教学管理创新为基础，以工程实践创新为重点的信号处理类教学与课程改革体系。

1 创新型课程体系建设

在创新型课程体系建设中，信号处理系列课程应强调以信号分析和处理为基础，以应用为目的，将系统分析和设计服务于信号处理的需要，建立一套具有特色的信号处理系列课程体系［1］。

1)“信号与系统”等课程模块建设

我们建立的“信号与系统”、“数字信号处理”与“DSP硬件技术”课程模块，可以将理论与实践相结合，让学生真正理解基础理论，同时掌握工程实现的基本技能［2］。我们在教学中，已将“数字信号处理”与“DSP硬件技术课程”这两门课程合并为“数字信号处理及应用”。新课程分为理论篇和应用篇，理论篇注重算法的原理介绍，应用篇侧重算法在硬件上的实现。我们授课时注重加强学生动手实践环节训练，在课程设计和实验过程中，学生自己完成设计，编写相应程序，并在DSP硬件上实时实现。

2)“信号检测与估计”等课程模块建设

我们建立的“信号检测与估计”、“语音信号处理”与“图像信号处理”课程模块，将信号检测与信号处理的理论在语音和图像上得以实现。学生通过这一模块对语音信号处理和图像处理的学习，可以完成一些任务型课题，比如车辆号牌识别系统研究，要求对车辆号牌识别并合成语音，进行语音提示。

2 创新型人才培养建设

人才培养建设重点在于教学方法的改革，建立课堂教学夯实基础，实验课程注重创新，网络教学巩固知识，科研实习提升能力的教学改革思路。我们既要注重基础理论知识的传授，还应及时将科研最新成果及本领域中的新理论和新方法引进到教学中，建立一套完整的信号处理理论与实践教学方法，并将该教学方法应用于教学实践中。

1)理论与实践相结合

我们将实验教学与科研相结合，观察性、验证性实验与综合性、设计性实验相结合，课内教学与课外实验相结合，建立由基础实验、课程设计和科研训练等模块组成的实践教学体系。

2)开展课题式研究

我们以基础理论为指导，以课程设计实习为基础，利用学校现有的实验条件，学生在教师指导下进行课题式研究［3］。课题式研究内容来自于:①学生在学习过程中发现的具有研究深度、题材新颖的信号处理内容;②学生通过参加与信号处理有关的学术讲座，从中受到启发确定的研究课题;③学生通过查阅资料，上网发现的新课题;④由教师给出适合学生研究的小课题。

课题式研究不宜过分看重研究成果，关键在于锻炼学生的独立钻研精神和科学思维能力，为将来进一步深造打下良好的基础。

3)将虚拟仪器应用到教学中

LabVIEW自带的信号处理套件可用于完成信号产生、信号分析、信号处理、联合时频分析、数字滤波器设计、超高精度的频谱分析以及小波与滤波器组设计等。将LabVIEW应用于教学中，可以将书本上理论性较强的知识转换成直观的图形，加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣。同时将Matlab程序设计应用于理论仿真过程中。

4)建立网络教学平台

借助网络对传统教学方式进行补充，通过网络教学平台，我们公布实践教学的教学大纲和教学日历，学生下载教学讲义、授课课件和演示案例，并开设问题讨论专栏和教师答疑信箱。教师可以通过网络教学平台，给学生提供实验项目库和给出实验要求，发布各种消息，答疑并批改作业;学生可以登陆网络教学平台，浏览各种资源，收看教学视频，提交实验报告，进行成绩查询。

5)搭建优秀学生科研训练平台

在信号处理课程实施阶段，选拔一部分优秀学生参与科研项目，承担与课程相关的科研任务。

3 创新型教学团队建设

1)师资队伍的梯队建设

梯队建设内容包括:优化教学团队的年龄结构、职称结构、学缘结构与知识结构。有针对性地引导教师加强自我学习，以教师专业素养的追求和提高来促进教育教学质量的提高，把教师业务档案作为教师评选优秀和推荐晋升的重要依据，促进教师提升业务水平。资助青年教师接受高水平的出国留学培训和各种专业教学技能培训，尽快提高青年教师教学素养和能力。

2)形成团队管理模式

信号处理系列课程教学团队由课程负责人、骨干教师和任课教师组成。课程负责人承担课程建设的总体规划和人员安排等宏观工作，提出课程的教学改革规划，制定课程建设方案;骨干教师除协助负责人进行总体规划等工作外，还负责对课程群内的课程按照相互协调的原则进行内容和体系的改革;任课教师应了解课程群内所有课程的基本内容，能胜任课程群内课程的教学，并做好课程的教学文件和试卷等资料的收集、整理和存档工作。课程负责人应不定期地跟踪听课，根据听课情况、学生反馈和学生评教成绩对任课教师进行指导。

在科研上，课程负责人还应在青年教师申请课题上给予帮助和指导，并吸收没有课题的教师参与科研工作，使青年教师的专业能力和水平得到提高的同时，丰富课程的教学内容。

3)深化校企合作

我们在制定专业发展方向时，应听取企业一线专家的意见，讨论交流，学习调研。定期举办专业技术培训，传授企业文化，并通过鼓励青年教师进修或下企业锻炼，让教师了解行业技术发展形势，紧跟技术发展动向，提高自身的专业技术能力。