《數字信號處理》與《信號與系統》教學方法的探索

于泓博 張微 朱恒軍 李會 劉文禮

摘要：由于《數字信號處理》和《信號與系統》兩門電子信息類信號處理課程具有的自身特點，本科生要先學《信號與系統》，是為學《數字信號處理》的做鋪墊，相對于《信號與系統》而言，《數字信號處理》的內容稍微貼近實際操作，也是為了后續專業課打基礎。針對兩門課具有公式多和計算量大的特點，增加理論課中的MATLAB案例教學，從而達到提高學生對信號處理類課程的興趣與能力，增強應用創新能力和動手實踐能力培養。

關鍵詞：數字信號處理;教學方法;案例教學;動手能力

中圖分類號：G4文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.076

1引言

在系統數字化和智能化的飛速發展的今天，《信號與系統》理論和數字信號處理技術的應用隨處可見。特別是數字信號處理理論的學習對于通信類專業的學生尤為重要。近幾年來，全國很多高校學生擴招，本科學生水平良莠不齊，數字信號處理和信號系統課程對數學能力的要求比較高等，學生學習成績和效果不理想。為了改善目前這種狀況，提高學生理論和實踐的能力，對于該門課程的教學內容、方法也在不斷更新，特別是教學方法。為避免上述的不利因素，提出MATLAB案例實踐教學的方法進行探索，將會具有很強的進步意義。

2課程存在的特點

《信號與系統》和《數字信號處理》兩門課程是歸類于電子類業信號處理課程，在平時教學中要求學生有一定的數學基礎和喜愛，學生才能愛學和喜歡學。

2.1具有一定數學基礎

《數字信號處理》和《信號與系統》與數學基礎有密切關系，具備高等數學和線性代數和微積分運算等知識，信號與系統應用課程和數字信號處理課程有求有強的技術能力和計算思想。信號系統課程主要研究連續時間信號的各種運算和響應，數字信號處理課程主要研究離散時間信號和系統，《數字信號處理》要比研究連續信號的《信號與系統》容易理解和好學，同時《信號與系統》課程如果理論知識理解深刻和學的扎實，就能為《數字信號處理》課程的做好鋪墊，因為這兩門課中有些知識是相通的。

2.2學習缺乏主動性

學生對這兩門課學習缺乏主動性。因為這兩門課程聯系實際應用很難，由于課程本身就具有理論強，與實踐聯系困難，特別是《信號與系統》課程研究的是連續時間信號，與實際嚴重脫軌，相對來說《數字信號處理》中還提到的有限長和無限長數字濾波器設計的方法和基本應用，所以大部分本科生在學習這門信號處理課程中，反應難點大，不愛學，學習缺乏主動性，存在及格就行的不良思想，尤其有產生對未來就業和考研毫無用處的錯誤思想。同時再學課程之前沒有復習相關數學，對課程中的表達式就不理解和分析，學生不會，就會導致興趣缺乏和沒有主動性，這樣就形成了惡性循環，課程掌握的難度就越來越大和越難了。

根據以上問題，提出在理論課程中增加案例教學，引入MATLAB應用案例，對這兩門課程的教學方法進行探索。

3案例教學的引入

頻域采樣信號與連續頻率信號的頻域、時域關系;時域混疊效應;有限長序列頻域采樣的不失真條件;原連續頻率信號的恢復、內插函數及其物理意義;時域采樣與頻域采樣的對偶關系。

3.1數字信號處理課程案例分析

經過數字信號和信號系統課程相關理論學習，引入MATLAB應用案例教學，能夠加深對快速傅里葉變換的理解程度，特別是在快速傅里葉變換對信號頻譜分析的過程中，能夠加深理論的理解，將實踐和理論有效的結合。例如在給求給定的高斯序列的頻譜，繪制時域波形及頻譜圖，并簡要分析其頻譜的特點。高斯序列信號如式1所示。

4總結

通過案例增加學生對理論知識的理解，信號與系統和數字信號處理理論課程的學習要在MATLAB軟件中加以分析，加深學生的動手能力和理論印象。

參考文獻

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