数字信号处理课程的教学问题探讨

摘要：本文针对电子信息类本科专业的主要专业课程——《数字信号处理》进行关联性分析，按照课程学习的先后顺序，从先修课程的角度和前后关联性、衔接性出发，旨在为学生建立数字信号处理课程整体学习的主要思路为目的。探讨这门主要专业课程的学习的重要性、必要性，指导电子信息类专业的学生更高效地学好数字信号处理这门专业课程，更好地掌握数字信号处理技术这门学科的核心内容，进而能具备更强的专业技能，并有利于激发学生的学习积极性，也能为该课程的教学带来一些指导性建议。

关键词：电子信息；专业课程；数字信号处理

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一、数字信号处理课程的特点

数字信号处理，简称DSP，是Digital Signal Processing的英文缩写，是面向电子信息学科的专业基础课。凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算都可成为“数字信号处理”。对于DSP，狭义理解可为Digital Signal Processor数字信号处理器；广义理解可为Digital Signal Processing译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。

数字信号处理的基本概念、基本分析方法已经渗透到了信息与通信工程，电路与系统，集成电路工程，生物医学工程，物理电子学，导航、制导与控制，电磁场与微波技术，水声工程，电气工程，动力工程，航空工程，环境工程等领域。

数字信号处理课程的学习使学生牢固掌握离散时间信号和系统的基本原理及基本分析方法，深入理解离散傅里叶变换的基本原理，掌握应用快速傅里叶变换方法解决信号分析问题的方法，掌握数字滤波器的设计原理和实现方法，学会信号谱分析的基本方法。为学生进一步学习有关信息、通信方面的课程和今后的科研工作打下良好的理论基础。

二、数字信号处理的先修课程

数字信号处理课程的先修课程有很多，最重要的也是衔接最紧密的一门课程就是——《信号与系统》。简单来说可以将信号与系统和数字信号处理归为同一类专业课程，从内容上看，《信号与系统》主要学习模拟信号的处理分析，《数字信号处理》则负责数字信号的运算处理。

通过《信号与系统》课程的学习，使学生建立起信号及线性系统分析的基本概念，掌握基本的分析方法特别是频域分析方法，为学习后续其它专业课程打下良好的基础。本课程正式引入频率域的概念，打破以往学习中所有信号或变量以时间t为自变量进行分析的传统思维，此时学生会出现一些不适应、不理解，甚至有的学生很长时间才接受理解频率域的概念。因此，信号与系统是数字信号处理课程最重要的先修课程。

三、数字信号处理课程设置知识要求

《数字信号处理》课程是为电子信息类专业三年级学生开设的一门专业基础主干必修课程，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步为学习电子信息类专业本科阶段专业知识打基础的课程。本课程通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理技术这门科学的基本理论和方法。与本科阶段的很多专业课（例如《通信原理》、《通信电路》、《图像信息处理》、《微波原理及技术》、《电子设计自动化EDA》等）有很强的关联性。学习该课程前，学生不仅必须掌握《高等数学》、《复变函数与积分变换》、《微积分》等数学领域的基本运算知识，而且需要掌握《电路分析基础》、《电子技术基础（模拟部分）》、《电子技术基础（数字部分）》、《信号与系统》等专业基础知识。

四、数字信号处理课程设置能力要求

数字信号处理课程设置能力要求以理论基础和工程实践相结合，在学习数字信号处理理论知识的基础上，进行实验训练，加强学生掌握实际数字信号处理系统的专业技能。通过该课程理论知识的学习，学生应能具备数字信号领域相关系统的分析能力；通过该课程的工程实例分析及实验训练，应能具备数字信号处理中信号分析和数字滤波设计的实践能力；通过时域离散系统时域及频域的分析与学习，掌握数字系统对信号的分析处理、识别、滤波的认知能力、设计与开发能力。

五、数字信号处理课程达成目标要求

通过该课程的学习，掌握时域离散信号与系统的时域分析和频域分析、学会利用序列傅里叶变换和Z变换，分别对时域离散系统进行频域分析计算和复频域内的分析计算；掌握数字信号处理学科的核心算法离散傅里叶变换及其快速算法的基本原理，体会数字信号处理领域的奇妙之处；掌握数字信号处理系统网络结构，能借助MATLAB及CCS软件对典型IIR和FIR数字系统网络结构进行设计及仿真；掌握数字滤波器设计中，无限脉冲响应数字滤波器与有限脉冲响应数字滤波器设计过程的不同，以及两类经典数字滤波器各自的特点；掌握数字信号处理系统的实现、多采样率信号处理等。通过实验环节训练，让学生具备对数字信号处理系统的分析處理及设计创新等专业能力。

参考文献：

[1]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版）西安电子科技大学出版社.

[2]姚天任，数字信号处理（第二版）华中科技大学出版社

[3]郑君里，信号与系统（第二版） 高教出版社.

作者简介：

杨小玲（1982-），女，湖北武汉人，湖北工业大学，讲师，博士学历。研究方向：电子信息自动化。