《数字信号处理》的信息化教学模式研讨

徐莹　葛亚坤　厉力华

摘要：本文主要分析了本学院研究生《数字信号处理》课程在教学过程中出现的一些问题，可大致分为三个阶段，基础知识概念、实践应用项目和国内外动态拓展内容，使学生在自主学习、工程实践、科研立新、文案撰写以及团队协作等方面的能力有了很大提升。同时，本文针对信息化和双语教育两个方面进行了重点探讨，对本专业研究生课《数字信号处理》利用原版教材的教学方式和方法进行探讨，对教与学两个方面存在的问题进行了研究和讨论，在实践中不断摸索使双语教学更加有效的途径和方法。

关键词：数字信号处理；研究生教育；课程改革

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）27-0250-02

《数字信号处理》这门课程是工科类院校的研究生不可不学的一门学位基础课，它与多个研究方向的课程都有紧密的联系，如人工智能等[1]在多年的教学实践中发现，本门课程对基的要求较高，课程内容比较抽象，理论较深且对应用能力要求较高。但是本专业研究生生源本科期间所学专业较杂，对数字信号处理知识框架的理解差异较大，研究生课题研究对本课程有着多元化的要求。我们针对这些特点，对课程进行了教学改革。

一、课程教学实施中的问题

（一）对教学工作有很高要求

该课程对学生的数学基础有较高的要求，需要数学建模来分析问题，对所获得的信息进行整理分析。同时该门课程又与工程问题联系紧密，缺少直观性，与实践联系紧密都给教学带来了极大的挑战。没有合适的教学方法，便很容易出现“讲不清，学不明，用不上”的情况。[2]

（二）生源参差不齐

我院主要生源來自通信专业、测控专业、光电专业等。只有极少量的学生系统地学习过数字信号处理，学生之间的个体差异较大，数字信号处理的理解水平和实践水平参差不齐。

（三）欠缺工程背景

数字信号处理技术有很强的实践性，研究生缺乏扎实的工程实践背景，对Labview、Matlab和DSP等相关仿真实践工具基础知识缺乏，导致学习过程和实践环节非常被动。

（四）课程时间较少但是课程内容多且深

《数字信号处理》所包含的内容较多且理解难度较大，学生学习起来比较艰难，但课程所分配学时很有限，有限的学时和丰富的教学内容构成难以解决的矛盾，给教学增添了不小的难度。

（五）研究生课题研究所需给课程教学迎来挑战

由于我院研究生课题主要是针对各类测控仪器展开研究，各专业仪器技术差异大，需针对具体信号在处理算法的理论和实践上进行拓展，以满足不同方向的研究生的课题需求，如何妥善安排理论和实践的内容，关系到课程内容的结构系统性和实际有用性。

二、课程教学内容设计与实施

本课程的原有问题是知识点多，且课程体系较分散。因此，在新一轮以“信息化”为主题的课程改革中，我们考虑课程特点，对数字信号处理器教学中出现的问题，将课程内容进行整合梳理，形成以理论为基础、实验项目相辅相成的课程教学体系，分别占总课时的70%、30%。改革思路主要贯彻为以下几点。

（一）努力提高课程实施水平

保证课程安排的科学性、系统性和合理性；增强课程内涵扩大应用外延。

（二）有效开发课程资源

根据往届的教学资料和学生的反馈建立相关的课程资料数据库，并相应补充国内相关课程数据拓宽课程资料及课程成果的共享渠道；利用图书馆、实验室等场地资源，用好教材、网络等素材性课程资源。

（三）探索课程改革评价制度

探索理论和实践体系的共同评价和操作方法；搭建促进教师课程创造力，执行力全面升级的新平台。

为贯彻以上三点改革思路，本学期授课主要包含理论课与实践课两部分，理论课包含讲授与研讨；实践课包括基础性经典案例和应用性编程综合实验。因此，如何组织课堂形式，增加研究生的互动性和授课效果，成为授课过程的主要内容，主要采用了以下一些方法。

1.课内实验展示环节，将与数字信号处理应用密切相关的小型家用器械带入课堂，讲解芯片原理及应用效果，融合在相应的导论课部分，让学生有直观感受。

2.以此为例，逐步讲解数字信号处理的工作原理、设计思路等。以具体的实际运用的例子作为课程的线索，最终归纳为一条从信号采集到系统的最终实现的体系链。

同时在教学过程中，应相缩减一部分晦涩难懂的理论推导，而注重在理论数学性与物理性的对应关系上进行论述，突出结论在工程应用中的意义。

3.让学生分组市场调研，发散学生思维，查找各种最新的数字信号处理应用实例，提高学生总结和分析能力。

面对复杂的实际工程问题，学生需要的不仅是解决面临问题的方法。能够在相互交织的工程问题中找出主要的矛盾，对次要的矛盾进行简化，分析出问题的本质并建立简明有效的数学模型是关键所在，并能引导工程后续进行。本课程的教学中心应该由基本理论转向实际工程，突出理论源于理论而又反服务于理论。

为丰富教学形式，添加“信息化”互动教学平台，在每一章课程结束后介绍平台上的3—5题典型习题，并让学生课堂答题的形式进行，都取得了较好的效果。

为了让研究生有更好的参与“信息化”教学体验和互动的课堂组织形式，课堂组织形式要求分为“课前—课中—课后”三段式进行；即在开学初要求学生观看网站课件资料，要求学生在课前预习网站资料、书本和PPT知识，带着问题来上课；课堂上少看书，多看PPT，记好笔记；课后做重点标记及使用网站的习题资料，为讨论课做准备。

“信息化”教学模式的引入，使学生的互动程度有大幅度的提高。在原来的理论考试为主的基础考核方式上，我们增加了“亮考帮”等以学生自主概况和总结为主的讨论课，完成报告并上传网站，积极发挥学生的互动性和积极性，提升其相关的科研能力。同时，信息化教学模式的开展，也为下一步——双语教学打好了前瞻储备知识。双语教学离不开信息化教学的发展。大量的互联网教学资源是现代化教学资料的一大来源，信息化教学体现了一个学校的办学水平和教学质量丰，使得教学不仅仅教授课本上有限的知识，使得学生接触到更加丰富的教学内容，对课程有更加进一步的了解。

对教师来说，实施双语教学后可以更新和掌握最新的学科知识和国内外的课程动态，拓展了外文专业词汇库，更加深一个层次来说，课程引入了国外先进的教学模式，提升了教学质量，使得本课程的教学走向国际化。

三、结语

经过本轮“信息化”的《数字信号处理》课程改革形式，学生的学习积极性及教学互动性都有了明显的提高。原来被动的“接受知识点”，能转化为主动的“搜索知识点”；并且能将所学到的传感知识与现实中的应用性相结合，更好地达到“能动式学习”的目的。

参考文献：

[1]梁高翔.数字信号处理的发展与应用思考[J].电子技术，2017，（8）：81.

[2]王再见.信息化环境下师范院校《数字信号处理》教学方法探索[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2008，（6）：192-193.

[3]邓立新.数字信号处理课程双语教学初探[J].中国电子教育，2006，（6）：38-41.

[4]姜艳玲.运用多媒体教学课件优化课堂教学[J].中国电化教育，2001，（4）：20-21.