MATLAB在《数字信号处理》课程教学中的应用

2015-03-18刘媛媛李士军徐艳蕾

产业与科技论坛 2015年16期

□刘媛媛李士军徐艳蕾

一、引言

随着科技的高速发展，通信中对信息处理的要求日益苛刻，《数字信号处理》课程在广大理工科中的地位亦随之显著，尤其成为电子及通信领域学生的必修内容。然而，对于刚刚修完专业基础课程还未涉及专业课程的本科专业的学生来说，这门课程似乎与以往学习的数学相关度很大，而对于课程真正相关的专业应用毫无理解，同时，呆板枯燥的课程教学推导和抽象的算法应用使学生对该门课程一脸困惑，不知所以然，对于很多学生来说课程非常难于理解，更别提活学活用了。

MATLAB是由MathWorks公司于1984年推出的一套具有强大数学运算能力、实用性强，绘图能力超群的面向科学与工程的计算机软件。其中数字信号处理工具箱靠其大量完备的函数和直观准确的绘图功能使《数字信号处理》这门课程如虎添翼，将抽象直观化，关联明朗化。

二、《数字信号处理》课程的特点

《数字信号处理》课程以其计算量大、抽象难于理解、理论与实际应用紧密等特点，需要有强大的数学计算作为依托，公式推导繁琐，逻辑性极强，算法应用抽象难懂，前后课程相关度大，而学生往往对所学习的数学和前续课程知识仅限于表面理解、机械计算层面，对于其与信号处理课程的理论应用还处于脱节状态，经常是“只知其一，不知其二”。同时，由于课程学时有限，教师课堂进度较快，对学生逻辑思维是非常大的考验，很多学生都是越学越反应不过来，越学越没有兴趣，到最后是机械学习，甚至是放弃这门课程的学习。而在学时少、任务重的教学过程中MATLAB软件处理的引入在很大程度上为《数字信号处理》这门课程增添了不少生机。

三、将MATLAB融入《数字信号处理》课程提高学生学习主动性

(一)优化设置MATLAB与《数字信号处理》课程体系。只有全方位、多元化、多角度将MATLAB与《数字信号处理》课程相结合，从理论到实践、从基础到应用因素考虑周全，才能发挥MATLAB在《数字信号处理》课程中的真正魅力。

(二)合理安排绪论课，紧抓学生兴趣。绪论课是每门课程的第一节课，教师往往因为课程内容没有多少知识点，从而忽略了它，其实不然，上好绪论课是上好这门课程的关键。对于计算类的专业基础课程，学生最重要的兴趣点在于它用了哪些已学过的知识、要解决生活生产中什么问题。因此教师在准备课程时需要做两方面的准备，一是用最浅显易懂的语言描述出整门课程的脉络，让学生知道他们将要学什么，对课程有个整体的了解。二是用最直观的方法交代学生所要学习的知识的应用范围。

(三)生动课堂，努力加强师生互动性。课堂教学是整个课程教学的重中之重，对于大学生而言课堂学习占一门课程学习的80%以上，而对于专业教师而言，面临的是学时少、任务重，尤其是像《数字信号处理》这类课程，繁琐的公式、冗长的推导、大量的数学计算，给课堂带来的直接冲击就是乏味枯燥，但这些理论知识学生还必须掌握。因此，在讲相应的知识点之前，将做好的应用展示给学生，比如可以在课上随即抽取一名男生和一名女生，用手机当场录音，然后传到电脑上，直接进行处理比对，这样课堂上不再单纯是教与学，学生也成为课堂主体，课堂氛围异常高涨，在不知不觉中也拉近学生和教师的距离，相比呆板的课堂更有利于学生学习。

(四)课后承上启下，保留住学生的兴趣。研究表明，若课后合理复习和预习，课堂效果会增加30%以上，那么，想抓住学生的课后时间，首先需要将其对本门课程兴趣扩大化。一般在授课过程中给学生留一些与课程内容相当的附加兴趣内容，鼓励学生提出与课程内容相关的问题，利用所学的知识，以MATLAB软件为辅助进行仿真，指引学生寻求答案，带着结论或问题理解课堂内容。同时教师需要和学生密切联系，可以通过网络、电话及时联系，有效互动。

(五)以MATLAB为主体，高效实践。利用MATLAB软件辅助《数字信号处理》课程实践，加强学生自主学习主动性。在实验课程中，要求合理设置实验题目，循序渐进，由验证性到设计性，由单元性到综合性。课程设计中需注意题目的多元性和梯度性，设计要求由易到难，学生需要逐步完成，同时可以根据学生情况适当调整题目难度，可适当增加附加题目。在实验课程范围内学生可自由选择音视频、图片等数据处理的内容，学生实验内容一旦“自由”，效果也随之明显。课程设计前，先设计出所需要设计的整体算法框架，然后集思广益，向学生征集题目，为避免学生完全抄袭，教师需严格审核，可酌情增减参量等细微变化更改学生的自主命题，保证教学严谨的同时，学生成为命题主体，做起来当然也会努力很多。

(六)多元化考核，促进考试改革。考试是考查学生对课程内容掌握的情况，其宗旨在于促进学生课程学习，以达到教学大纲的要求。所以考试不是要把学生“考死”，而是希望学生更好地理解课程知识，由于当前网络、书籍等知识来源渠道很多，所以学生学习知识是一方面，另一方面要对所学的知识具备一定的学习能力，因此不能“死学”，必须“活用”，不赞成一张考卷定乾坤的做法，因此尝试包括课堂表现、作业、测验、考试、实验、论文等多方面多元化考核方式，因此在期末试卷中主张灵活试题的考查。