浅谈“数字信号处理”的多元化教学手段

黄国玉+邓贤君+陈文波+郭玮+杨斌

摘要：根据“数字信号处理”课程多年的教学经验以及该课程的特点，从概念和过程可视化、编写制作精良的课件、跟踪调查学生的学习效果三方面，采用多元化教学手段来完善该课程。

关键词：MATLAB;数字信号处理;多元化

“数字信号处理”是采用计算方法实现信号处理的一门学科。其作为电子信息、通信类本科专业的主干专业课程之一，通常成为同学们专业进阶过程中的拦路虎。主要原因是其牵涉的概念抽象，各种变换以及反变换计算复杂，对应的物理意义不容易把握。对该课程的讲授不能仅仅采用理论教学的方法，必须探索“数字信号处理”多元化的教学方法和教学手段，培养学生分析问题和解决问题的能力。根据“数字信号处理”九年的教学经验，以及对往届生的问卷调查，我们着手从以下方面对该课程进行完善。

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在PC机平台上利用多种软件实现“数字信号处理”课程中主要概念和过程动态可视化的程序仿真

MATLAB是用于科学计算的可视化高性能语言的软件环境[1]。它包含数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体，拥有友好的界面。其信号处理工具箱包含了各种经典的数字信号处理技术。在理论和实验教学中，通常采用MATLAB进行仿真验证。以下是教学过程中的应用举例说明。在MATLAB上验证采样定理：分别取三个不用的采样频率对连续信号xa（t）=（Ae-at）sin（Ω0t）u（t）进行采样，对不同采样频率的采样信号做傅立叶变换求得其频谱。从程序仿真图形上可明显看出，当采样频率大于等于原信号最高截止频率2倍，采样信号的频谱与原连续信号的频谱基本一致;当采样频率小于原信号最高截止频率2倍时，采样信号的频谱与原连续信号的频谱不一致，因为频谱混叠而发生失真。在课件制作中使用的Flash动画具有生动、逼真的模拟效果，广受师生的喜爱。它包含逐帧动画、运动动画、变形动画等[2]。为促进学生对“数字信号处理”中主要概念的丰富内涵和各变换计算过程中的本质物理意义的理解，对其中一些重点、难点做成Flash动画演示。主要内容包括：模拟信号的采样过程、序列的离散时间傅里叶变换和z变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、系统的响应等过程的动态展现;以音频、视频信号为代表的各种数字信号及其频谱的可视化展现。

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编写以概念和过程动态可视化为特征的“数字信号处理”课程课件

本人从任教以来，一直完善并修改课件。课件内容丰富，覆盖了“数字信号处理”的大部分内容，已实际应用到了本人的“数字信号处理”教学活动中。课件色彩生动，清晰醒目，对难点采用动画方式模拟，PPT演示步步深入，逻辑性强，增强了学生的学习兴趣，提高了教学质量，取得了较好的教学效果。

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跟踪已上该课程的学生对课程概念的深入理解及对研究性教学方法的初步体验

运用所编写“数字信号处理”多媒体课件在南华大学通信工程专业进行教学;通过反馈信息完善多媒体课件。采取座谈会、问卷调查和走访调查等方法对实践教学模式教学改革效果调查，并根据调查结果修改和完善教学方案。

“数字信号处理”课程的特点是理论性强、概念抽象、难度大，教学过程中需要严密的数学推导。如何将这些枯燥、难懂数学推导用辅助工具形象化、可视化的表达，是教师教学过程中的重点、难点。采用制作精良、色彩鲜明、步步深入、内容丰富的课件以及多种辅助软件工具对算法进行仿真演示，不但能激发学生的学习兴趣，同时也促进了学生对该课程的学习效果。学生摆脱了单一的文字说明、公式推导的教学方式，从生动、逼真、灵活的教学方式中学习到了该课程的知识点。

参考文献：

[1]赵伶俐浅谈MATLAB在数字信号处理课程中的应用[J]科技信息，2006（33）：28—29.

[2]王燕浅谈Flash课件制作[J]科技教育创新，2008（14）：270—271.