數字信號處理教學方法探討

[摘 要] 數字信號處理是工科院校本科階段一門重要的專業必修課，課程概念抽象，公式繁多，內容枯燥，傳統教學方法的教學效果較差。為了取得較好的教學效果，從教學方法、培養學生學習興趣等方面進行了探討。這些措施的實施能夠激發學生的求知欲和學習興趣，啟發學生的創造性思維，達到了較好的教學效果。

[關鍵詞] 數字信號處理;教學方法;教學效果

[基金項目] 鄭州輕工業大學第十一批教學改革與研究項目

[作者簡介] 楊永雙，女，河南人，鄭州輕工業大學計算機與通信工程學院講師，研究方向：信息處理。

[中圖分類號] G642.4? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0273-02? ? [收稿日期] 2020-02-05

數字信號處理是工科院校本科階段一門重要的專業必修課，是一門理論與實踐結合性很強的學科，同時也是學生考研的學科之一，因此，數字信號處理在各個學校的專業教學中都具有十分重要的地位，受到相當的重視。該課程總體上概念抽象，公式繁多，內容枯燥，學時間一般較短，導致學生對這門課學習興趣不足，學習效果較差。

一、數字信號處理課程教學方法

1.采用對比的教學方法。由于數字信號處理的知識點包含了時域離散信號與系統的時域與頻域分析，這部分內容與信號與系統中的時域連續信號與系統的時域與頻域分析幾乎是一一對應的，比如，在數字信號處理中的時域離散系統的響應用差分方程來描述和分析，在信號與系統中的時域連續系統的響應用微分方程來描述和分析;在數字信號處理中的頻域分析中包含了序列的傅里葉變換、序列的Z變換、周期序列的傅里葉級數等等，這些知識點都與信號與系統的信號的傅里葉變換、信號的拉氏變換、周期信號的傅里葉級數的學習方法、思路乃至一些性質都完全相同，因此在學習這些知識點的時候，我們可以通過對比的方法去學習這部分知識，從而快速理解掌握這部分知識。

2.強調數字信號處理概念的物理意義和工程應用。數字信號處理課程中含有大量的概念和公式，概念抽象，并且課程中大量的理論和結論也都是通過復雜的數學推導方式得出，因此，繁雜的數學推導和計算使學生感到難學、難懂，并且學了也不知道如何去用，導致學生過于注重公式推導或證明而不去理解其實質和用途。針對上述情況，在課堂教學中，應簡化數學推導過程，著重講解物理意義、實際應用等。例如：序列的單位脈沖分解定理

此式就表明任意一個時域序列都可用單位脈沖序列的加權移位和得到，因此，在時域中，單位脈沖序列就是一個基本序列，它就像我們的任何整數都是由數字1組成一樣。

在時域中有這樣的分解定理，同樣在頻域中也有這樣的分解定理。例如：逆傅里葉變換的定義式

3.案例的導入。由于數字信號處理本身就是一門理論與實際聯系緊密的課程，而且概念抽象，公式繁多，內容枯燥，僅僅從理論上進行對比分析學習來改進教學，有時候學生們仍然不能深入理解，達不到較好的教學效果，因此我們還要理論結合實際。

比如，將我們自己的語音信號引入課程。首先，將我們的語音信號錄入，通過matlab軟件中的讀取函數[x，fs]=audioread（‘A.wav）讀取語音信號，并獲得采樣頻率fs，通過sound（x，fs）函數，把我們錄入的語音信號播放出來，可以直觀地看到我們自己的語音信號（圖1），同時也可以了解采樣頻率以及采樣位數的概念，還可以對語音信號的頻譜進行分析，我們可以知道，我們自己的聲音在那個頻域范圍。

數字信號處理課程的后部分內容是濾波器的設計。我們可以在一個噪雜的環境中錄入自己的語音信號，進行時域頻域分析顯示，之后再通過設計的濾波器，把我們的聲音信號通過所設計的濾波器之后進行頻譜分析，并與之前的信號進行對比，看看前后其頻譜的變化情況，從而來驗證濾波器設計得好壞。因此，通過一個語音信號的引入，能夠將整個數字信號處理的教學過程貫穿起來，從而提高學生的學習興趣以及學習效果。

4.改進課后作業模式。為了讓學生能夠及時掌握每章節所學內容，同時培養學生的歸納總結的能力，除了正常的作業之外，在每個章結束后要求對本章知識進行梳理總結，讓學生除了掌握細節內容之外，對整個章節內容有一個整體的理解，從而了解學生學習的基本狀態。

5.培養學生學習興趣。由于數字信號處理具有概念抽象，公式繁多，內容枯燥等特點，導致學生對這門課學習興趣不足，因此，除了使用上面的教學方法之外，我們還必須培養學生學習興趣，把日常生活中的應用加入課程里面。

二、任務驅動法培養學生學習興趣

任務驅動法是以任務為主線，以教師為主導，以學生為主體的教學方法。例如：我們在課堂上引入了生活中的語音實例，在課堂上直觀看到了語音信號的時域頻域圖形，當然我們還可以對聲音信號進行放大和衰減、對錄音內容倒播放、進行變調處理、實現混音效果、實現回音效果，等等。

這些內容我們可以在課堂上展示其中的一部分，其余的以任務的形式布置給學生，讓學生通過查找資料解決學習的內容，通過這種方式，增加學生的學習興趣以及學生對所學知識的理解，從而提升利用數字信號處理的方法分析問題和解決問題的能力。

三、組織學生參與各種創新項目或者競賽

現在針對大學生的電子類競賽有很多，積極組織學生參與各種創新項目或者競賽，有助于激發自主學習的熱情，在這些項目或者比賽中，學生從過去的“要我學”變成“我要學”，調動了學生學習的積極性。同時，學生要完成這些項目或者競賽需要自己查閱資料，積極思考，認真分析，提出自己的觀點，相互討論，并完成相應的內容。在這個過程中，學生不僅提高了學習主動性，同時也提高了創新能力，這也順應了當前新工科背景下課程教改的發展方向。

四、給學生營造更多的學習和討論空間

在信息化的時代，好的方法也是在不斷變化的，為了給學生營造更多的學習和討論的空間，我們不僅要有學校的精品課程，還要有校內的在線作業、在線測試、在線討論，等等，同時還有專門針對學生建立的qq群、微信群，學生們可以隨時把有疑問的內容提出來，隨時進行解答，從而做到有問題不積累，以便后面更好的學習。

五、結束語

數字信號處是電子通信等工科專業的一門重要專業基礎課，由于其自身的特點，在傳統的教學模式下，學生學習興趣不高，學習積極性較差。為了提高學生學習興趣，達到較好的教學效果，從教學方法、培養學生興趣、鼓勵學生積極參與各種創新項目或者競賽等方面著手，讓學生在學習中獲得的成就感，從而激發學生的求知欲和學習興趣，啟發了學生的創造性思維，達到了較好的教學效果。

參考文獻

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