数字信号处理论文范文

数字信号处理论文范文第1篇

摘要：本文介绍了在“数字信号处理”教学中采用让学生参与教学，体验学习的主动性和乐趣，改革“数字信号处理”的实验课的教学模式，探索提高学生创新能力和研究能力的方法，提高了学生学习积极性，得到比较满意的教学效果。

关键词：数字信号处理；教学改革；研究型教学

中图分类号：G642

文献标识码：B

“数字信号处理”是电子、通信、计算机等专业的重要专业基础课。随着数字化和信息化的迅速发展，数字信号处理的地位和作用越来越突出，新的算法层出不穷,有关的器件更是新品迭出，令人目不暇接。无庸讳言，新的算法和新的器件主要来自国外，有关的文献和器件手册，基本上都是用英文撰写。这就要求在本领域从事教育、研究、开发的工作人员，能够用英文熟练地检索、阅读、理解有关的理论、方法、算法、以及各种使用手册，并能用英文娴熟地撰写比较地道的学术论文、技术报告和文档。更为重要的是，我们的课程教学中仍然普遍采用的满堂灌输的教学理念和方法，这与世界一流大学的引导式、启发式、互动式的研究型教学理念和方法之间，存在较大的差距。鉴于此，经过多年的研究、实践和探索，在对数字信号处理课程教学中采用课堂互动、课间讨论、学生讲授习题课、分组论文写作与讲述等新的教学方法和教学手段，得到比较满意的教学效果。

1 “数字信号处理”课程研究型教学的理念

1.1理论教学和实践教学并重，最新科研成果运用到教学过程中

理论教学和实践教学各有侧重，但不是相互独立，而是相互交叉和渗透。实践教学不是理论教学的辅助和补充，而是理论教学的重要延伸。数字信号处理一方面表现出重要专业基础课的特质，另一方面也体现出重要技术基础课的特点。将理论教学和实践教学有机结合，是培养学生综合能力、创新能力的重要手段。 把最新教学和科研成果运用到实际教学的各个环节中，在实践教学中开展综合性和设计性实验，有助于学生开拓视野，加深对本课程基础理论的理解，提高学生的实际动手能力，充分将理论和实际有机结合，最大限度地培养学生的研究能力和创新能力。

1.2注重数字信号处理课程与后续专业知识点的结合

将数字信号处理课程与信号采集和信号检测、数字图像处理、数字语音处理、统计信号处理和DSP原理及应用等课程有机结合，在课堂讲授中注重所学知识的联系及应用，使学生学有所用，学有会用，全面了解数字信号处理中的知识要点，形成发散的思维，从而使所学的知识构成有机的整体，有利于学生对后续专业课程的学习和培养学生的综合能力。

2 “数字信号处理”课程研究型教学采取的措施和方法

2.1改革理论课教学方式，教学内容和教学方法

在教学活动中改革教学方式，改革教学内容和教学方法，注重学生思维方式和能力的培养，修订教学计划，编写适应创新教学的新教材，改革课程设置及其内容，增加实践动手能力的训练，重新设计对学生的评价指标体系，在教学实践中探索创新人才的培养模式，着眼于提高学生的全面素质和创新精神的培养。让同学参与习题课的讲授，充分调动同学的积极性，采取的措施是重点章节同学自己讲述习题，同学把准备好的讲授习题PPT发给老师，这样可以提高课堂同学讲授的效率，老师在每位同学讲授完后进行点评，讲授比较好的不需要再细讲，讲授过程中出现问题比较多的老师可以重点讲解。为保持同学对于讲授习题课积极性，要给讲授习题课的同学一定的奖励措施，如可期末考试总成绩加2-3分。该方法已经连续试验多年，每次同学的积极性都很高。得到的很好的效果，在教学督导组听课中给予积极评价，评价如下：“习题课新颖。由于学生做成的PPT上台讲解，然后老师释疑，调动了学生主动学习的自觉性。”

2.2改革实验课教学模式，提高实践教学的效果和效率

针对目前学生大部分拥有计算机，改革部分实验课的教学方式。学生在实验课开始前根据实验指导书完成实验内容，要求每个学生写出实验报告，包括实验目的、任务、原理、实现思路、实验结果、结果分析以及心得体会和感想。在实验课中主要对学生的疑难问题进行答疑和实验技能考核，这样更能调动学生学习的积极性。同时，在实验课堂中同学可以进行讨论和更进一步的学习，使得同学的动手能力得到较大提高，为毕业论文设计等打下良好的基础。

2.3利用现代网络技术，提高学生自信心和学习动力

利用现代网络技术，让学生访问国外著名大学的相关数字信号处理课程的网站，通过对比学习，寻找差距及时弥补，让学生认识到国内外本课程教学的不同侧重点，了解我们的教学条件并不比国外差，从而提高自信心和学习的动力。同时学习国外课程综合大作业的考核方式，鼓励同学了解数字信号处理发展的最新成果，写一篇关于数字信号处理的综述性论文，做到学以致用。培养学生的写作能力和综合运用能力。

2.4加强实践能力和创新意识培养，提高科学素质、动手能力与创新能力

实验教学具有直观性、实践性、综合性与创新性特点，在教学过程中对培养学生的创新意识、实践能力和创业精神有特别重要的作用。验证性实验、设计性实验和开放性实验的比例科学化和系统化。加强实践环节，重视综合实践训练，培养学生的动手能力；把科学研究和自主开发引入教学过程。让学生拥有更多自我设计的空间和选择学习的机会，使学生始终保持热情和激情去学习。

原有实验课大部分都是同学按实验指导书的所给步骤，进行操作和编程，学生们照猫画虎，即使得到满意结果，也并不了解所以然，达不到对理论课内容加深理解的目的，我们采用综合实验办法，让学生自己设计采集实验数据，完成处理方法的设计，并对设计方法进行论证，使其学生们真正了解所学知识的要点，锻炼学生综合科研能力和独立分析解决问题的实际能力，提高学生的科学素质、动手能力和创新能力。

3 “数字信号处理”研究型教学手段

首先，针对本课程的特点，采取理论教学和实践教学相结合的教学方法，使学生学以致用，提高学习兴趣。通过课堂演示和基于MATLAB的算法仿真实验等多层次的教学活动，帮助同学进一步领会和深化课堂上学到的有关数字信号处理的基本概念、基本原理以及基本的信号处理操作，使学生逐步克服了对DSP的陌生和恐惧心理，激发了同学们强烈的好奇心和求知欲，激发了同学们专业课学习的兴趣。改变传统的灌输式教学为引导启发式教学，理论讲解使学生掌握基本概念和基本原理，例题与习题解答使学生学会分析问题和分析问题的方法，并深化基本理论，而现场仿真实验是调动同学们的参与意识，使学生亲身感受数字信号处理算法的性能，提高学习兴趣，寓教于乐。

其次，开展课堂板书、多媒体教学和网络教学相结合的授课方式。针对一些基本原理和基本方法的推导和证明的需要，我们仍然延续课堂板书的授课方式，让学生一步一步跟上教师的思路，同时在板书的同时留足够的时间让学生领会；而对于一些需要形象理解、图示举例以及演示的部分，我们采用多媒体教学方式，充分利用声音、图像、视频、动画等多种形式进行互动教学；针对课后的复习、相关背景知识的学习以及课堂内容的扩展部分，充分利用网络，建立课程主页，提供相关资源和讨论空间。

第三，加强MATLAB语言与数字信号处理相结合的教学方式。使同学们综合学习科技英语、信号处理和算法语言等课程，使他们在学习过程中融会贯通所学的知识，使学生体会基础课与专业基础课之间的关系，从而明确学习的目的提高学习的自觉性和自主性，提高教学质量。

目前，同学们最大的问题是自主应用知识能力太弱，可以在教学中采取分组完成一个大作业的方法，每个组5-6人，要求同学完成信号处理算法编程，按照的格式每组提交一个报告，最后对所完成的任务进行论文宣讲，小组成员全部上台进行答辩，下面同学可以对每个同学提问。这样可以锻炼学生们自主学习的主动性，锻炼同学们的相互协作精神，培养同学们如何撰写科技论文，也锻炼同学们的表达能力，综合运用前面所学知识，做到个人知识、能力和素质的综合提高，起到事半功倍的作用。对于这样的大作业给予较大的成绩权重，使得把成绩考核分散在教学过程中更多些，而不是最后一个简单的考试决定成绩，这样的考核更加合理，对一些动手能力强的学生更加公平，可以防止高分低能现象的产生，同时也调动同学们的学习积极性。得到比较满意的教学效果。

4结束语

针对“数字信号处理”这门课程特点，在教学中采取许多改进教学方法和教学内容的措施，以提高学生的学习兴趣，做到用中学，学中用，使得学生们大大增加课程学习的兴趣，针对教学内容难于理解接受的问题，展开教学方法、教学措施的改革，得到满意的效果。学生在相关专业研究生考试中，“数字信号处理”专业课及格率提高很大，达到满意的结果。

参考文献：

[1] 胡学友,王颖,胡云龙.“数字信号处理”教学改革与实践[J]. 高教论坛,2007,(3):67-69.

[2] 郭素敏,郭素芳,吴波. 数字信号处理教学改革与实践探索[J]. 教学研究,2006,(5):453-455.

数字信号处理论文范文第2篇

关键词 数字信号处理 DSP 课程体系 渗透

中图分类号：G424 文献标识码：A

Knowledge Penetration and Extension of Digital Signal

Processing Theory and Practice Teaching

CAO Xinli， TIAN Yi

（School of Electrical and Information Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430073）

Abstract This paper takes mathematical principles to the domain transform domain digital signal processing when students are learning in a digital filter network for example， correspond by comparing before and after signal processing algorithms and theory on the actual hardware implementation， allows students to easily from the Z transform， discrete Fourier transform learning theory easy to draw circuits and program their hardware implementation is achieved. In the study of digital signal processing algorithms in the process， to students whose mathematical formulas penetration corresponding hardware circuits and structures， can make subsequent DSP applications while learning courses， easy to understand and design. Theoretical and experimental study by personal experience， feel the penetration and extension of signal processing system in the teaching curriculum.

Key words digital signal processing； DSP； course system； penetration

在电子信息工程学科中，数字信号处理的实现和仿真课程已经很好地融合进来。很多高校的信息类专业相继开设了数字信号处理，DSP应用的相关理论课程，并开设了matlab信号分析与处理等课程设计和实验。如何在理论和实践课程教学中完成对数字信号处理知识的渗透于延伸，让学生更好的认识到数字信号处理技术的理论和实践和有机结合呢？

1 数字信号处理的作用

数字信号处理是研究把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理，提取有用信息便于应用的客观规律性。

在信号处理中，很多信号比如声音信号，在时域上看是杂乱无章的，没有任何规律的，当转化成频域信号后，很容易看出来信号的相关性质，对信号的处理也更为方便。模拟信号在远距离传输时信号衰减大，且抗干扰能力差；数字信号设备灵活、精确、抗干扰能力强、远距离传输速度快且不失真。

数字信号处理可以将有用信号从杂乱无章的干扰中提取出来，恢复原始信号并可以对其增强。它对声音，图像，其他现实中的物理量进行信号调理、信号传输、信号接收还原、信号滤波等作用，保证信号传输质量，在电信和其它学科中具有重要的意义。

数字信号处理算法是对其离散信号与系统的变换和滤波的理论基础，在此算法基础上，用硬件或软件的方法将其实现，这是整个数字信号处理的过程。下面我们来分析变换理论和具体实现之间的对应。

2 数字信号处理中数字滤波网络算法原理

在数字信号处理中，以IIR数字滤波网络为例。对于一个输入输出关系已经给定的系统，其系统函数或差分方程已知，可以用不同结构的数字网络来实现该系统。由Z变换的相关知识，我们可以知道对N阶差分方程进行Z变换，得到系统函数的一般表示式：

（1）

如果要设计IIR级联型数字滤波网络，就要根据级联型网络结构特点，将H（z）变换成级联型一阶节和二阶节的形式。

（2）

这样，就把系统函数分解成了N1个一阶节和N2个二阶节。有了这样的结构，就可以得到IIR级联型网络方框图，如图1。

图1 IIR级联型网络方框图

3 数字滤波网络二阶节的硬件实现

第二节中是数字滤波网络IIR级联型网络结构的算法原理和系统函数分解公式，那么这样的数字滤波网络结构怎样用硬件实现呢？

从图1看出，IIR级联型网络是由M个二阶节组成的，一阶节可以看做二阶节的特殊情况。在每一个二阶节中，有四个加法环节（如图1中的圆圈标示），有两个延时单元，有四个标量乘法环节。其中的加法环节和标量乘法器可以有专用数字信号处理芯片中的加法器和乘法器实现，延时单元可以由触发器实现，比如D触发器。

现在以一个二阶节为例，根据方框原理图（图2）说明其硬件构成。

（3）

（4）

所以从到有两个延时电路——延时一个周期和两个周期，即为，；两个乘法电路，；两个加法电路。用硬件实现如图3所示。同样地，从到的电路结构与前面类似，延时电路可以与前面公用。

图2 IIR级联型网络二阶节方框图

图3 IIR级联型网络二阶节的硬件实现

4 数字信号处理课程理论与实践教学的知识渗透与延伸

学生在数字信号处理的理论课程中了解了相关的算法原理后，并和实际的硬件电路实现对应了解，就掌握了从理论到实践的转换过程。

所以在讲授数字信号处理的每一个知识点时，都应该按照这样的思想去引导学生：（1）清晰透彻的讲授每一章节的离散信号与系统的算法原理，从时域分析到频域分析，到时频变换，快速算法，到数字滤波结构及实现。在每一个知识点上，都把相应的数学原理和对应的硬件结构对应起来，使学生了解知识的实际用途。（2）在学生掌握算法原理的基础上，引导其在相应的仿真工具上进行算法的仿真，得到相应的系数和性能，分析算法的优缺点，并对算法进行改进。（3）根据前面学习的理论算法和硬件实现的知识渗透，使学生能够快速轻松地选择相应的数字信号处理器件，实现其算法原理，从而达到理论和实践的较好结合，使得学生在数字信号处理领域，有了较深入和较高层次的认识，达到学以致用。

5 结论

论文以一个实际的《数字信号处理》教学范例——IIR级联型网络结构的原理，说明了教学的顺序和层次，从理论知识的学习，到具体实现的渗透，使得学生在彻底掌握理论变换算法的基础上，更深层次地与实际动手相结合，很好地对学生进行知识的渗透与延伸，在后续的DSP原理与应用，信号分析与处理中可以较为轻松深入地掌握，达到较好的教学效果。

参考文献

[1] 张洪涛，万红，杨述斌.数字信号处理[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[2] 吴镇扬.数字信号处理（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 程佩青.数字信号处理教程（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2013.2.

[4] 代少升，黄俊，申敏.TMS320C55x DSP原理及其应用[M].北京：高等教育出版社，2010.

数字信号处理论文范文第3篇

关键词：数字信号处理；教学改革；实践教学

作者简介：蓝会立（1975-），男，壮族，广西马山人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师；廖凤依（1977-），女，广西融水人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师。（广西 柳州 545006）

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0050-02

“数字信号处理”课程是电气信息类专业本科生的一门重要专业基础课，它以信号与系统课程的理论为基础，直接面向实际应用，注重算法的研究，是继续学习其它信号处理课程、通信与电子系统课程的必不可少的基础。该课程的特点是使用数学语言对工程实践中的数据采集、分析与处理问题进行描述，内容比较抽象，理论性强，包含大量公式的推导和证明，课程阐述的理论与现代信息技术的发展前沿和应用密切相关。因此，有效提高该课程教学质量，对提高学生专业素质和综合分析解决问题的能力有着重要的意义。在广西工学院（以下简称“我校”），“数字信号处理”作为电子信息、自动化和测控专业的重要专业基础课，在初期教学采用传统教学方式，重视研究教师教法和理论教学，而忽视了实践教学及对学生潜力的挖掘和应用基本理论解决实际问题能力的培养，教学效果不明显。近几年来，课程组对课程教学目标进行重新定位，在积极探索课程课堂教学模式，优化教学内容，改进教学方法和手段，完善课程考核方式等方面进行了全面地改革和实践，取得了较好的成果。

一、调整优化教学内容

“数字信号处理”和“信号与系统”构成了我校电气类学科的信号处理基础理论平台，课程内容既具有明确的分工又紧密关联。“信号与系统”涉及信号分析与系统分析，信号分析是基础，突出信号与系统的时域分析和变换域分析的物理概念和工程概念，而三大变换只是实现时域分析到变换域分析的数学工具。“数字信号处理”课程涉及数字信号分析和数字滤波器设计。离散傅里叶变换DFT是实现信号数字化分析的核心技术，FFT是提高DFT运算效率的重要算法。信号分析是信号处理的基础，而数字滤波器设计则是信号处理的具体实现。其中离散信号与系统分析是信号分析和系统设计的理论基础，也是“信号与系统”和“数字信号处理”课程承上启下的内容，在两门课中都占有比较多的学时，造成教学重复和学生的厌学情绪，同时本门课程的重点内容因学时少而缩减。传统教学计划都强调每门课程内容的系统性和完整性，造成内容多学时少的矛盾，单门课程的教学改革很难收到理想效果，如何优化教学内容，避免重复教学是“数字信号处理”课程教学改革的一个核心。因此，建立了信号处理课程群，即将内在联系较为紧密的“数字信号处理”和“信号与系统”等课程组合起来构成一个课群，作为信号处理基础系列课程，其课程体系和教学内容被作为一个整体进行优化整合。课程群建设实行二级负责制，课程群组长负责各门课程之间的协调，课程负责人负责本课程内部的调整，以便能适应当前教学的改革与发展。根据“数字信号处理”课程在课程群中的任务和地位，以及学生就业应具备的能力，重新规划制定课程教学计划，通过对课程内容进行分解、整合，编写适应应用型人才培养和教学的教学大纲，在强调基本概念和原理的基础上，以突出应用性、实践性为原则，侧重于学生综合分析解决问题和动手实践能力的培养，做好“数字信号处理”课程与其他课程部分重复内容的衔接，避免造成课时浪费，使学生掌握课程的精髓部分，提高学生自主学习的能力。

其次，针对课程理论教学大多只讨论算法的理论及其推导，较少涉及实现方法及相关的软硬件技术，我们对实践性教学内容进行改革，开设了少学时的MATLAB信号处理课程和DSP硬件技术应用课程。通过课堂演示、基于MATLAB的算法仿真实验及分析、基于DSP的硬件算法综合实验等三个层次的实践活动，强化工程素质和实践能力的综合训练，帮助学生进一步领会和深化课堂上学到的有关数字信号处理的基本概念、基本原理以及基本的信号处理操作及滤波器设计方法。使学生逐步克服了对DSP的陌生和恐惧心理，激发了同学们强烈的好奇心和求知欲，培养学生的动手能力，分析解决问题的能力和创新精神。

二、教学方法改革

“数字信号处理”课程的特点是理论性、概念性比较强，涉及到大量的数学公式和理论推导，学生普遍感觉吃力，不易理解，缺乏兴趣。要提高教学效果，必须改进满堂灌的传统教学方法，采用多种教学方法相结合来丰富课程的教学过程。在教学过程中，结合学习的规律性，针对不同阶段、不同知识点灵活运用不同的教学方法，激发学生的兴趣，调动学生参与教学的主动性。

在教学过程的初期主要采用引导式教学法，即通过形象化的成果引导学生去了解理论知识在实践中的应用，激发学生学习兴趣。例如，通过课堂讲授与课外专题讲座形式介绍学科发展前沿，开拓学生视野，激发学习兴趣；或者在开始讲授新的内容体系之前，通过多媒体等形式有针对性地介绍相应技术在数字信号处理领域的工程应用，以调动他们学习的积极性和主动性，以致提高教学效果。

在教学的中间过程主要采用启发式、讨论式教学方法。这是一种以学生为主体、教师为主导的课堂讨论式教学方法，鼓励学生积极投入到课堂教学的过程中，由被动接受知识向主动学习转变，改变单向灌输的教学模式。在课堂上，重视讨论和交流，教师根据授课内容设计一些思考题，在课堂上以设问的方式，引导学生积极思考和讨论，积极引导学生参与到教学过程中来，教师根据学生的分析思路和结果进行点评、纠正和总结，积极鼓励学生形成问题意识、进行批判思维。这种方法可以活跃课堂气氛，重点突出，学生比较容易把握教学重点。

在教学的后期主要采用研究式教学方法。研究式教学就是将科学领域的研究方法引入课堂，通过教师的激励、引导和帮助使学生去主动发现问题、分析问题、解决问题，并在探究过程中获取知识、训练技能、培养创新能力。在教学过程中，组织多名学生为一组，围绕课程中一些主题，独立搜集研究方向，在课外依循一定的步骤开展研究性学习，最终提供一份包含有课题题目、问题提出、程序、调试波形和结果说明的完整研究报告，引导学生运用数字信号处理的知识分析、解决问题，注重学生思维及创新能力的培养，在研究中加深对数字信号处理基础知识的理解，提高利用理论知识解决实际问题的能力。

三、教学手段改革

本课程的特点是大量使用了数学的方法来表示物理的过程，公式较多，计算繁复，学生不容易掌握，因此采用单一的教学手段很难提高教学效果，必须针对授课内容采用多种教学手段相结合的授课方式。其一，采用多媒体课件教学手段，使教案多媒体化、教学过程互动化。多媒体教学信息量大，可以拓展学生的知识面，精简课堂授课学时，激发学生学习兴趣，提高教学效果。例如，在对概念、公式和定理的物理含义阐述和定性分析中，利用声音、图像、视频、动画等多媒体教学手段，使抽象的内容形象化和可视化，令学生理解其物理含义或包含的思想。但是多媒体教学存在不足是授课速度比较快，因此对于基本原理和基本方法的推导和证明，宜配合板书的授课方式，放慢讲课速度，让学生跟上教师的思路和有足够时间领会。其二，通过建设网络教学资源，使教学资源共享化、教学方式多样化和教师答疑实时化。针对课后的复习、相关背景知识的学习以及课堂内容的扩展部分，充分利用网络，建立课程主页，提供相关资源和讨论空间，实现网络辅导、网上课程研讨、网上交付作业与实验报告和优秀作业展示等。

四、完善课程考核方式

成绩评定既是一个重要的教学环节，也是检验教学效果的重要手段，教学模式的改革要求课程考核方式应灵活多样，评价方法由“一考定全局”的传统终结性评价转向形成性评价与终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价，从而体现教学评价的全面性、导向性、实效性、过程性和发展性特点。完善课程考核方式，对素质教育的实施和学生自主学习能力和创新能力的培养非常有利，使学生考试成绩更加具有层次性，更加体现学生的综合素质。教师要加强学生平时学习情况考查，采用笔试、口试和论文答辩等多样化的考核方式，多方面地测量学生的综合素质和能力。课程综合评定成绩主要包括期末考试成绩（50％）、课程论文（20％）、实验（15％）和平时成绩（15％）。期末考试主要考查学生对基本概念的掌握和知识的灵活运用能力，避免过多公式推导与演算。课程论文主要考查评估学生知识掌握程度、文献查阅调研能力、动手实践能力、论文撰写和表达能力。实践表明，这种多模式相结合的考试方式更能检查学生的真实能力，避免了对学生的评价一刀切，有利于学生对考核的认同和接受，促进学生的学习主动性和自觉性，激发学生的潜能和个性的发展。

五、结束语

针对“数字信号处理”课程的特点，结合我校的人才培养目标和学生的总体水平层次，对课程的教学内容体系、教学方法和手段、教学评价方式进行了改革，以提高学生的学习兴趣，激发学生的潜能和个性发展，注重学生思维及创新能力的培养。通过学生的评教及后续课程的评价表明课程的教学改革取得了很好的教学效果，调动了学生学习的积极性和主动性，学生的实际动手能力和综合素质明显提高。

参考文献：

[1]武玉红,刘强.关于研究式教学方法的思考[J].长春理工大学学报,

2010,(6):168-169.

[2]赵洪.研究性教学中的难点与实施重点[J] .中国高等教育,2006,

(19):45.

[3]周小微,金宁,胡建荣.信号处理课程群教学改革的实践与探索[J].中国电力教育,2011,(1):86-87.

数字信号处理论文范文第4篇

关键词：数字信号处理；MATLAB仿真；教学改革

作者简介：李磊（1981-），男，河南南阳人，郑州大学物理工程学院，讲师；杨洁（1983-），女，河南商丘人，郑州大学物理工程学院，讲师。（河南 郑州 450001）

基金项目：本文系2012年度教育部大学生创新创业训练计划课题（项目编号：1210459084）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0056-02

“数字信号处理”课程是电子信息、通信工程、自动化工程及相近专业必修的专业课，在电气工程、测控技术、计算机技术等领域得到了广泛应用。[1]当前国家越来越重视大学生的创新意识和实践能力的培养。通过实施教育部大学生创新创业训练计划和卓越工程师计划，促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的工程实践能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。为了提高学生的创新意识和应用知识解决实际问题的工程实践能力，需要调整“数字信号处理”课程的教学内容，引入新的教学手段和教学方法来提高学生学习的积极性，这是专业基础课教师所面临的重要课题。笔者介绍了一种针对本科生教学的分层教学模式，突破单一的理论灌输的教学弊端，显著提高学生们学以致用的能力，并运用实例介绍了这种分层教学模式。

一、“数字信号处理”课程教学现状

数字信号处理是一门理论性很强的课程，内容抽象，公式繁多，课程内容涉及很多数学推导与计算。目前，传统的教学模式主要存在以下问题：[2，3]

1.教学内容过度重视理论推导，不注重理论和实践相结合

国内大学的很多任课老师往往注重讲授公式性质、定理的由来，注重理论的严谨与正确性，这势必大大占据有限的授课时间。这种教学思路使课程陷于数学推导和计算，而使学生感到枯燥乏味，抓不住重点，教学效果大打折扣。

2.课程实验内容单一，与工程实践还有距离

课程实验内容一般都以MATLAB软件作为仿真平台，对课程中的时域离散信号、系统的时频域理论和数字滤波器设计理论进行仿真实验。诚然，MATLAB仿真软件作为信号处理的实验手段，具有信息量大、形象直观的特点，在很大程度上补充了单一的理论教学模式。但是仿真手段毕竟是理论的数学编程，还是脱离了工程应用的实际背景。仿真不能完全取代本课程的实验和实践内容。算法仿真内容过于形式化、过于简单，只能作为工程实践的前期阶段设计内容。

二、分层教学法原则与内容

传统的数字信号处理课程大多只讨论算法的理论及其推导，较少涉及工程实现方法及相应的软硬件技术。大学的教学应是理论教学、实践教学和科学研究为一体的，实践教学作为理论和科学研究的桥梁，是现有理论的源头，也是未来科研开拓的基础。理论课程应实现教学形式的多样化，包括多种实验、课程设计、科技竞赛和创新活动等。数字信号处理课程可以分为理论学习，算法仿真，数字信号处理工程应用平台实验，课题为导向的数字信号处理课程工程实践拓展训练四个层次。[4]

1.第1层：理论学习

广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。目前本科生只是学习经典的数字信号处理理论，主要包括有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。因为教学时间有限，现代信号处理或者数字图像处理的内容只能根据项目需求有针对性进行学习和研究。教师可以鼓励学生去搜索相关文献，查找资料，激发他们的自学热情和能力。

2.第2层：算法仿真

算法仿真往往是电子信息工程实施以前必经的重要阶段。MATLAB语言具有强大的科学计算和可视化功能。它作为数字信号处理的有力助手，成为教学的重要部分。其以矩阵运算为基础，具有丰富的数值计算功能，强大的绘图功能，更重要的是具有完备的数字信号处理函数工具箱。比如FIR滤波器的设计，包含三种方法：程序设计法、FDATool设计法和SPTool设计法。其中FDATool（Filter Design & Analysis Tool）是MATLAB信号处理工具箱专用的滤波器设计分析工具，操作简单、灵活，可以采用多种方法设计FIR和IIR滤波器。在MATLAB命令窗口输入FDATool后回车就会弹出FDATool界面。SPTool是MATLAB信号处理工具箱中自带的交互式图形用户界面工具，它包含了信号处理工具箱中的大部分函数，可以方便快捷地对信号、滤波器及频谱进行分析、设计和浏览。学生可以采用MATLAB进行电子工程中算法的前期仿真，然后将MATLAB程序转换成C语言移植到硬件平台上。

3.第3层：数字信号处理工程应用平台实验

数字信号处理算法需要借助特有的硬件平台实现工程应用，采用的编程语言一般是C语言。目前数字信号处理系统的硬件实现方式一般有三种：（1）利用通用可编程DSP芯片进行开发的方式。由于是采用基于C语言进行编程，算法实现过程简单，但资源受到限制，并行度差。（2）采用专用集成电路ASIC方式进行开发。虽然效率高，但开发流程长，成本高，开发出来的系统不能更改。（3）采用FPGA芯片进行开发。可以提供高效率和高质量的数字系统。在实际硬件平台选型中，使学生能够对单片机、ARM、DSP、FPGA的应用领域加以区分，从而更加深刻认识到DSP和FPGA实现数字信号处理的巨大优势。

4.第4层：课题为导向的“数字信号处理”课程工程实践拓展训练

课题为导向的教学模式是提高学生实践能力的新型教学模式。它以大学生创新实验项目为平台，以基于案例为教学模式，以科学研究的方式组织和引导学生获取和运用知识，培养学生创新性思维和分析解决问题的能力。这种方式克服了教学和实验中单纯模仿的弊端，发挥学生的主观能动性，拓展学生的眼界，引导学生解决开放性问题，促使学生不断提出新问题、发现新问题和解决新问题。

以上这四个层次并不是单一的顺序递进关系，而是不断交互的关系。比如工程实际问题的解决过程往往促使学生回归理论学习层次去深入研究，反过来能够更好地去解决工程实践中遇到的技术难题。算法仿真采用的MATLAB语言需要转换成数字信号处理工程应用平台实验使用的C语言进行移植，这也需要第二层和第三层内容的不断交互。

三、教学实例

为了实现对学生实践能力的综合培养、潜力开发和工程创新精神的激励，学校积极为学生们搭建工程实验平台，为学生参加“全国电子设计竞赛”、全国挑战杯、大学生创新实验计划项目等活动奠定基础。下面基于教育部大学生创新实验课题“基于麦克风阵列声源定位的动态视频跟踪系统”来例证“数字信号处理”课程的分层教学模式。[5]

首先，学生们经过调研确定项目需求，选取合适的算法模型进行研究。基于课题驱动的教学模式促使学生从需求这个工程项目源头进行考虑。经过广泛的调研，学生们发现在日常生活中，常规的摄像头监控系统的摄像头安装是固定的，监控方位是静态的，只能监控有限的方位区间。这样的监控系统监控方位区间狭窄，难免存在很大的监控盲区，无法很好地实现监控功能。由人类的耳朵和眼睛协调工作的仿生原理得到启发，人类的耳朵相当于一个二元声音传感器阵列，捕捉到声源信息，通过大脑判断，得到声源的方位信息。然后驱动我们的脖子扭转到声源方向，我们的眼睛就可以实时看到声源目标，做出视觉的判断。为此，学生们用微型麦克风阵列来代替人耳，用一个步进电机来代替脖子，用摄像头代替眼睛，用DSP处理器来代替人脑实现信号的运算处理和控制功能，从而实现一个基于麦克风阵列声源定位的动态视频跟踪系统，如图1所示。这样，该视频监控系统通过麦克风阵列进行多传感器联合信号处理，可以首先根据声源的声音有无来判断是否启动监控，再通过声源的方位可以驱动步进电机，自动转动摄像头跟踪实时运动的目标，实现无盲区、全角度实时自动监控。

算法模型的确定促使学生广泛阅读文献，最终找到了阵列信号处理理论作为麦克风阵列数学建模的理论基础。通过MATLAB仿真分别分析了仿真的宽带音频信号和实验采集的音频信号，验证理论模型和实验结果能够很好地匹配。该本科生研发团队把宽频声音信号的特点和传统的远场声源方位估计算法相结合，依据到达时间差的声源定位原理，提出了一种频域波束形成算法，系统框图如图2所示。系统上电后，多路麦克风分别接收音频信号，并进行采样缓存，送入DSP处理器中进行端点检测，如当前信号为噪声或无用信号，则丢掉已采集的信号帧数据；如检测到有用信号，则对其进行频域波束形成和进一步处理，最后采用基于能量值的谱搜索算法计算出声源的方位，从而控制步进电机驱动摄像头转向声源所在方位，使声源出现在摄像头视野范围内。该课题针对当前智能视频监控存在的监控盲区的问题，提出并实现了一种基于麦克风阵列的宽频声源定位系统。通过采用频域波束形成和基于能量值的谱搜索算法，实现了二维空间声源的快速准确定位。经验证该系统在室内及室外对各种声源的实时响应表现良好，在现代视频监控中具有一定的工程实用意义。通过该课题学生们申请了实用新型专利和发明专利各一项，学术期刊论文2篇，了解了电子信息工程设计的步骤和培养了科学研究的基本素养。

四、结语

按照上述的分层次递进教学模式，使学生按照基础理论实验、仿真实验和DSP工程实现理论和实践的交互学习。这一体系从简单到复杂，从理论到实践，循序渐进，逐步提高。经过工程实践的训练，激发了学生们学习“数字信号处理”课程的热情，巩固了课本上的知识，拓展了工程实践的视野。同时，大大提高了学生们独立解决问题的能力和工程实践创新能力。学生在专利申请和论文撰写的训练中，实践了科学研究的方法，为将来的科学研究奠定基础。通过上述的教学实践，取得了良好的教学效果，得到了广大师生的认可。

参考文献：

[1]程佩青.数字信号处理教程[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]王典.数字信号处理课程分类和分层教学模式探索[J].实验技术与管理，2013，（2）：31-32.

[3]魏强，等.课题驱动式教学在《数字信号处理》课程中的探索与实践[J].教育教学论坛，2012，（20）：212-213.

[4]杨述斌，等.数字信号处理实践教学的层次设计[J].实验室研究与探索，2009，28（2）：123-125.

数字信号处理论文范文第5篇

【关键词】测控技术与仪器；数字信号处理；教学内容与方法

【Abstract】The view of comprehension and application of digital signal processing techniques vary with different major. Some discussion is apposed in the paper about the consummation and innovation of digital signal processing teaching contents and methods under the characteristic and demand of the major of measurement & control techniques and instruments.

【Keywords】measurement & control techniques and instruments， digital signal processing， teaching contents and methods

数字化和信息化的迅速发展，使得数字信号处理技术与应用在日常生活中的地位越来越突出，新的算法（或改进算法）层出不穷，新的器件频繁更替。对于仪器科学与技术学科下的测控技术与仪器专业，“数字信号处理”是一门重要的专业基础课程，该课程不仅理论性强，工程应用背景也十分明确。作为一门涉及面广的学科专业基础课程，如何与学科的应用需求接轨、与学生的知识体系融合，改革教学内容与授课方法，全面提高教学质量与效果，与时俱进、科学发展，创建有专业特色的示范性课程是课程组面临的问题。

论文以学校课程体系建设的目标与要求为出发点，结合国防科学技术大学测控技术与仪器本科专业的特点和建设需求，在“数字信号处理”课程教学内容的完善、教学方法的革新等方面进行了探讨，提出了一些观点和看法。

1 学科与专业对数字信号处理的专门需求

仪器是信息获取、处理与应用的工具，而仪器学科与技术则是研究以获取信息为目的的信息转换、处理、传输、存贮、显示与应用等技术与装置的应用科学，其核心内容可以用四个关键词概括，即：计量、测量、仪器和传感器[1]。没有测量就没有科学，仪器科学与技术的领先程度决定了科研和生产的先进程度和竞争能力[2]。从这个角度来看，测控技术与仪器专业更加强调数字信号处理的物理意义，也就是信号对象的物理属性，包括：时间属性、频率熟悉、误差范围、测量精度等。

目前该校仪器科学与技术学科逐渐形成了以现代传感技术及系统、空间仪器工程、无线电测量理论及应用为主要方向，以信息获取与处理为主要内涵的省重点特色学科，本科专业为测控技术与仪器，要求学生掌握信号采集、分析与处理等方面的基础理论与技术，在测控、测量及测试等方面具有良好的理论素养和技术基础。开设了“电工与电路基础”、“信号系统与控制”、“数字信号处理”、“现代测试系统”等一系列专业课程。主要课程见表1。

表1：测控技术与仪器主要专业课程情况

从表中可见“数字信号处理”首当其冲成为一门重要的专业基础课，并且为测控技术与仪器专业服务，有着明显的信号采集、测量、微弱信号检测、仪器系统设计等方面的应用需求。在本专业知识体系中，“数字信号处理”紧密连接传感器的信号调理，与信息转换、处理甚至是传输和存储等有密切的关系，其内涵更加偏向于真实信号物理量的采样与处理，目标更加注重于数字信号的物理意义和应用方向。课程内容包括：采样过程及误差分析、离散时间信号与系统、离散变换及其快速算法、数字滤波器设计、数字信号处理系统的实现、多采样率信号处理等。课程将通过讲授、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法，并能使用软硬件工具进行相应的数字信号处理工作。

2 依据学科专业特点改革教学内容与方法

根据课程体系建设的需求，在教学内容与方法方面尝试提出了如下建设目标：

2.1 结合学科专业特点，吸收国外先进教学理念，与国际著名院校课程内容设置充分融合，以经典“数字信号处理”课程体系为基础，以现代测量系统中备受关注的信号处理方法和技术为导向，紧扣真实信号物理量采样与处理的学科背景，结合国外相关专业知名教材，在专业课程体系内将教学的内容、课程间的关系与教学实践紧密配合一起，积极梳理课程体系之间的关联，根据学科和理论技术的发展，科学地完善教学内容。

2.2 开拓国际化视野，充分采用启发式、交互式、研讨式的教学方法和课堂、网络和实践相结合的教学手段；尝试通过引进国外教学名师开展课外专题讲座，提高学生的兴趣、拓展学生的专业思路，提升授课效果；用仪器科学与技术大专业的通识教育理念，建立典型案例素材库，完善学生的专业知识体系及应用能力；结合科研条件，采用软件仿真和硬件验证相结合实践教学系统，实践环节的比重达到30%以上；网络教学突出互动性，答疑和研讨环节能够通过网络教学平成。

3 开拓思路积极探索改革举措

测控技术与仪器专业学生有着明显的工程技术培养需求，“数字信号处理”课程是专业理论和实践相结合的桥梁，必须结合学科特点，与国际化教学内容融合，与电工技术、信号系统与控制等课程密切配合、融合[3，4]，充分体现测控技术、仪器、传感器对信号处理的更高要求和需求、拓展数字信号处理的广度和深度，在无线电测量、精密仪器信号处理和微弱信号处理等方面突出授课重点，为学科专业打下坚实基础。举措如下：

3.1 结合学科专业特点，与国际著名院校类似专业课程内容设置充分融合，将教学的内容、课程间的关系与教学实践紧密配合一起，充分提升授课效果，结合学科需求，将“数字信号处理”教学内容与国际接轨，并能根据学科和理论技术的发展而动态适应。

优秀教材与普通教材的区别，并不在于内容及其先进性，也不仅仅在于语言，主要在于教学的理念和方法[5]，对于本专业的“数字信号处理”课程更是如此。因此必须融合国外教材和国内教材的特点，合理安排教学内容的讲授方式、时机与深度，引入概念方法时，注重启发性、直观性，可使学生先知其然，而后再知其所以然。在叙述方式上，同一内容由浅入深，在不同章节，从不同层次加以阐述，力图体现各部分间有机联系；同时注意结合自上而下和自下而上的方式，注重启发、实用的同时，多帮助同学拎出主线和脉络[6]，如表2所示。必要时做一些知识补充，以使学生不仅掌握一些具体的原理、实用的方法，还建立起比较系统的认识，以供进一步深造之需。

表2：数字信号处理课程内容分类

3.2 结合“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”课程内容，与之优化整合，使“数字信号处理”课程内容与专业课程体系融会贯通。用仪器科学的通识教育理念，优化“数字信号处理”课程的授课内容、提升授课效果，完善学生的专业知识体系及应用能力。

“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”和“数字信号处理”三门课程构成了专业体系中重要的“电路、系统、信号分析与处理”基础课程体系。“电工与电路技术基础”课程主要学习电路基本理论与分析方法相关的经典理论；“信号系统与控制”课程主要学习确定性信号的时频域分析方法，线性时不变系统的描述方法与特性，以及线性时不变系统的变换域分析方法；“电工与电路技术基础”和“信号系统与控制”是“数字信号处理”的理论基础，“数字信号处理”是“电工与电路技术基础”和“信号系统与控制”在离散域中的深入扩展与应用。

然而，传统情况下“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”和“数字信号处理”课程各自施教，在一定程度上存在授课内容重复、衔接不合理、综合不够等诸多问题，这些问题随着教学计划的修改和课时的减少显得更加突出。如，在 “电工与电路技术基础”课程中，已涵盖了许多“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，而“数字信号处理”课程中也存在“信号与系统”课程中大量离散信号与系统分析内容的重复[3]。各门课程自身内容体系的最优不一定是整个教学计划的最优，因此，有必要结合“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”课程内容，与之优化整合，使“数字信号处理”课程内容与专业课程体系融会贯通，如此才能更好地完善学生的专业知识体系及应用能力。

3.3 仪器科学与技术是一个应用性较强的学科，“数字信号处理”是应用性很强的课程，因此该课程的教学应该是理论、实践和科学研究的三元一体。

理论教学主要是通过课堂教学环节完成的。在教学过程中，应强调基本概念的建立和基本内容的深刻理解，淡化公式的推导和解题技巧，强化所学知识的综合应用能力与创新能力的培养。加大教学内容和课程体系改革，建设形式上理论教学与实践教学独立设课，内容上互相交叉和融合，分层次按需设置的完整的理论和实践教学体系[7]，通过实践教学和简单的科学研究思路，增强学生对基础理论的认识，强化学生理解能力，深刻了解“数字信号处理”与专业相关课程的联系。

配合课程教学预先安排了4 个教学实验，要求学生用Matlab进行原理仿真，通过之后并在采样信号处理综合实验系统上进行调试和运行，从而锻炼学生对理论知识的掌握与应用能力，以及简单的科研能力。如表3所示。

表3：数字信号处理课程的教学实验内容

3.4 将授课效果作为第一评判标准，采用启发式、交互式教学方法、通过多媒体、网络、专题讨论课等方法，提高学生对课程的掌握程度；在支撑学科发展的大视野下，根据课程在学科课程体系中的地位和作用，改革传统教学手段，理论联系实际，培养学生的创新思维和创新能力，加强梳理与其他课程或竞赛之间的相互关联，全面提高学生专业应用素质。

下面以文献[6]中的实例为例，说明教学方法和教学手段的效果。在讲授序列的傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）时，学生很难理解这两种形式傅里叶变换的区别。实际上，DTFT和DFT都是从频谱分析的角度来分析一个序列。对于DTFT，只要该序列满足绝对可和的条件，则它的傅里叶变换一定存在且连续，由于其一个域是连续的，因而不适合在计算机上运算。而DFT是专门针对序列“有限长”的特点而提出的，其频谱也是离散的，因而适于在计算机上运算，同时也可以通过快速傅里叶变换（FFT）实现。为了让学生不产生混淆，在教学过程中，可以利用MATLAB进行现场仿真，让学生通过仿真结果直观掌握二者的关系和区别。实验中，采用矩形序列x（n）=R5（n），N=32。其中图a是序列的波形图及其DTFT变换的连续谱，周期为2π，图中显示的为主值区间（[0，2π]）频谱。图b是通过16点和32点FFT来实现的序列DFT变换，其中图线的包络即为信号的DTFT连续谱，从中明显可以看出，DFT实际上是对主值区间上的DTFT连续谱在频域进行抽样，抽样点数即变换的点数。通过这样的现场仿真分析，学生很容易掌握和理解DTFT和DFT的关系和区别。

图1：一种启发式多媒体教学手段实例[6]

3.5 教师回归“师者”的本位——传道、授业、解惑，加强疏导，发挥学生主动性。所谓传道就是传授其中的基本规律和变化趋势，引领学生入门；授业是传授解决问题的方法和技能，发挥学生主动性；解惑就是答疑，持续发现并消除学生心中的疑惑。通过深入浅出、抓重点、理脉络的方式解答学生在课程学习过程中的疑惑，提高其提出问题、分析问题、解决问题的能力。“授人以鱼，不如授人以渔”。

4 结束语

“数字信号处理”是一个理论实践性都很强的课程，每个学科对其应用和理解都可能会有所偏重，因此在教学内容与方法探索上应该认真分析本专业课程建设需求与现状，不断研究解决教学内容与方法建设中存在的问题，全面归纳、总结经验，在充分研讨的基础上对教学内容与方法进行详细地规划，才持续地推进“数字信号处理”课程建设水平和授课效果，优化学生知识体系结构，满足学科专业对本课程的需求。参考文献

[1] 潘仲明，仪器科学与技术概论[M]，北京：高等教育出版社，2010：1

[2] 殷纯永，仪器科学与技术发展建议[J]，中国机械工程，2000，11（3）：264～266

[3] 李俊生，张立臣，蒋小燕，“电路分析”、“信号与系统”和“数字信号处理”课程的优化整合[J]，常州工学院学报，2009，22（6）：89～92

[4] 谢守清，胡毅，“信号与系统”和“数字信号处理”的优化教学[J]，电气电子教学学报，2009，31（6）：18～21

[5] 王国富，尚小梅，数字信号处理课程建设与实践[J]，桂林航天工业高等专科学校学报，2008，13（3）：84～85

[6] 刘会衡，田玲，数字信号处理课程教学方法改革与实践[J]，教学研究，2008，31（3）：237～239

数字信号处理论文范文第6篇

关键词：信号与系统；数字信号处理；课程整合

作者简介：张瑜慧（1979-），女，江苏盐城人，宿迁学院三系，讲师。（江苏 宿迁 223800）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0100-02

“信号与系统”和“数字信号处理”课程是高等学校信息科学和电气工程等专业重要的基础课程。两门课程的教学内容有着不可分割的内在联系。在“信号与系统”的教学中，连续信号与系统在前，离散信号与系统在后。因此“信号与系统”课程实际上是“数字信号处理”的基础课程。这两者的内容虽然互有侧重，各成体系，但依然出现授课内容重复、衔接不合理、综合不够等诸多问题，因此不少论文针对这些问题进行了探索研究。[1-3]文献[4]指出，在相当长时间内，课程的基本理论内容将保持相对稳定，在课程中不断更新，增加应用实例分析，将成为课程改革的主题。与此相应，必须注重加强综合性大作业练习和Matlab 实验。当然这些观点对于“数字信号处理”课程也是适用的。

结合多年在两门课程的教学经验，论文将对这两门课程的相互关系以及教学思路和方法进行探讨，以期能克服这两门课程在设置和课堂教学实施中存在的一些问题，提升两门课程的教学效果。

一、课程设置弊端

目前在大多数高校的相关专业都开设了“信号与系统”和“数字信号处理”课程，但这两门课程的设置普遍存在一些弊端，主要表现为：

“信号与系统”课程和“数字信号处理”课程内容有部分混叠。现行绝大多数“数字信号处理”教材，对离散信号与系统的分析、Z变换等内容都做了系统的分析，这部分知识点与“信号与系统”中的内容基本重复。正是由于两门课程的主要内容存在一定篇幅的重复，按照课程教学计划实施教学，会使部分内容重复讲授，造成有限课时的浪费。因而在高校缩减课时的总体趋势下，相关专业对课程内容进行优化整合具有现实意义。

“信号与系统”和“数字信号处理”课程中有关离散信号与系统分析，以及Z变换等部分内容缺乏统一性、完整性和系统性。两门课程虽然都是对信号和系统进行讲解，却没有形成有机的整体，在教学过程中经常存在配合不好的现象。而在课程开设时，学校为了课程各自体系的完整，出现授课的重复性和不相关性等问题，对学生系统掌握连续和离散信号与系统的分析人为制造了障碍。

两门课程都具有理论性过强，不易理解，而实际应用较少的特点。厚厚的教材、大量的数学公式及推导过程、众多需要理解和掌握的知识点，加大了学习的难度，使学生在学习过程中形成畏惧心理，又对后续课程的学习丧失兴趣和信心。另外，课程缺乏“新鲜元素”，绝大多数教材没有介绍信号最新的技术和发展趋势，教师在授课时也会因为课时问题而忽略这部分信息，以至于使部分学生认为学习“信号与系统”课程和“数字信号处理”课程缺乏实用性，降低了学生学习的兴趣和动力。

正是课程在设置时存在的这些问题，在某种意义上给教师授课和学生学习带来一定困难。针对这些问题，论文将结合本院课程体系现状，分析这两门课程优化整合的思路。

二、宿迁学院课程体系现状

在本院电子信息工程专业，“信号与系统”课程开设在本科第四学期，“数字信号处理”开设在第五学期，经过长达两个月的假期，学生对很多内容产生遗忘的现状，这就为“数字信号处理”的学习带来困难。因此，“数字信号处理”课程的前几章主要涉及离散信号与系统的时域分析以及Z变换，这部分内容实际在前面课程已经讲授过。文献[5]的作者结合其专业的具体情况，经过3年的对比教学，得出在“数字信号处理”课程的开始前，以8个学时来复习“信号与系统”课程的基本概念和理论是最佳的教学方式的结论。

然而，本院电子信息工程专业的教学计划中，“信号与系统”理论50学时、实验10学时，“数字信号处理”理论40学时、实验5学时，这两门课程的学时较少。由于“信号与系统”课程教学内容多，而课时偏少，在一个学期将本该70课时左右的课程压缩到50课时，具有很大难度。因此，把离散部分的许多基本内容留给后续课程讲解，如离散信号与系统的时域与Z域分析这部分内容主要放置在“数字信号处理”中讲解，将有限的课时用于连续信号与系统的分析讲解，这更有利于提高课时利用率。另外，结合课程特点，为了促进学生对理论知识的理解和掌握，本院将一定数量的习题课改为学生课后习题，并结合课程考核以督促学生独立认真完成，通过这种做法，将有限课时用于课程内容讲授和师生互动。

三、课堂教学方式和方法

1.启发式教学

这两门课程都具有自身内容抽象，仅凭想象难以理解的特点，教师照本宣科将使学生感到烦躁，丧失学习兴趣，在具体教学中运用了以下教学方法：第一，采用“类比”的方法。教师根据“信号与系统”特有的对称特性，按连续时间信号与系统的分析方法，采用类比方法分析离散时间信号与系统。在傅里叶变换的基本性质和拉氏变换的基本性质等的讲解中也采用了该方法；第二，课堂教学尽可能体现“提出问题、分析问题和解决问题”这个过程。在教学中教师通过问题来启发、引导学生积极思考和分析问题，尽量让学生在实践中解决问题，使学生在课程学习过程中逐渐提高学习的兴趣和能力。

2.传统教学与现代电教法的结合

传统教学主要以教师板书，学生记笔记为主，虽然具有思路详细、公式定理推导严谨的优点，但这种“满堂灌”的教学方式在增加教师劳动强度的同时，沉闷的课堂气氛也降低了学生学习的兴趣。现代电教法在授课时虽然能有“声”有“色”，但是过多的感官刺激也会使学生麻痹，另外，电教法在课堂教学中普遍存在信息容量大的问题，相比传统教学法，学生需要接收更多信息，如果课后学生未及时复习整理，将会出现课堂热闹，下课作业困难，学生考试成绩不理想的现象。传统教学与现代电教法为主的教学模式各有优缺点，在教学中扮演着各自不同的角色，教师取长补短、灵活应用不同的教学方法，才能改善授课效果。因此在教学过程中，笔者根据课程的特征灵活应用多种教学方法，如以电教法为主，传统教学为辅的教学模式，以提高教师授课效率和学生学习兴趣。

电教法可以分为“多媒体教学”以及“网络教学”两种模式。多媒体教学主要指教师课堂授课使用多媒体辅助教学，这要求备课时准备课件。图文并茂的视觉演示为抽象概念的讲解提供了方便，另外多媒体教学还可以增加较多的应用示例，拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣。但这种教学方式也存在一些缺点，如过多的视觉冲击会造成学生视觉疲劳。

为了弥补传统教学模式与多媒体教学手段的局限性，本院正在积极建设“信号与系统”网络课程。课程网站为学生自主学习创造了条件，提供了帮助和指导。教师将课程教学大纲和学习要求、教学课件、习题、模拟试题及实验教学等资源放置在课程网站上，可以方便学生自学。而网络课程中的在线交流模块，方便了教师对学生进行教学指导和答疑，加强了师生之间的交流，提高了学生学习的兴趣。当然教师应该引导和督促学生访问课程网站，积极利用丰富的学习资源。比如将传统的纸质作业上网，要求学生登录自己的帐号，完成规定数量的习题并实时由系统打分，在课程考察时将这部分成绩纳入期末成绩。网络课程可以克服传统教学对教学时间、教学地点的限制，促进教学质量的提高。

四、实践教学

实践教学可以使学生对信号及信息处理领域有一个全面的认识，因此实践教学是至关重要的一个教学环节，合理安排实践教学对课程的学习很重要。本课程的实验教学可以结合Matlab 软件应用安排编程练习。目前，这种做法已取得国内、外广大任课教师的共识。[4]本院这两门课程实验主要采用Matlab软件仿真的方式，主要由验证性实验和综合设计性实验组成。验证性实验是为了培养学生的实验动手能力和数据处理等其它技能。比如在“信号与系统”的验证性实验中，设计了用Matlab 软件实现常见连续和离散信号，通过这个实验，学生可以初步了解使用Matlab软件编程实现一些简单函数的方法，为后继设计性和验证性实验打下基础。在进行了一定数量的验证性实验之后，就可以进行综合性实验。综合设计性实验要求学生根据实验要求编写程序，获取仿真结果，并对结果进行分析总结，并完成相应思考题。这能够培养学生分析、解决问题的能力，提高学生设计的能力。

五、结论

结合近几年对这两门课程的教学实践和思考，笔者认为“信号与系统”是“数字信号处理”的基础课程。“信号与系统”的课程重点在于连续信号和连续系统的分析和处理上，强调信号和系统的一些基本概念和傅立叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换三大基本变换的学习，使学生建立起信号与信息处理类课程学习的思维方式与方法。“数字信号处理”课程教学重点是离散信号和离散系统的分析与处理，强化学生工程设计以及工程应用的思想，为后续课程提供理论基础和技术支持。

理顺课程之间关系，明确各课程的任务和地位，统一规划才能使课程之间很好衔接。课程体系的建设以及整合优化是一项系统工程。教师在长期教学实践过程中，只有不断发现和思考问题，积极解决教学中存在的一些问题，进一步改进和完善教学工作，才能取得更好的教学效果。

参考文献：

[1]罗鹏飞，吴京，张文明.信号处理系列课教学改革与实践[J].高等教育研究学报，2009，32（2）：82-84.

[2]周小微，金宁，胡建荣.信号处理课程群教学改革的实践与探索[J].中国电力教育，2011，（1）：86-87.

[3]罗轶.“信号与系统”与“数字信号处理”课程整合的研究与实践[J].吉首大学学报（自然科学版），2011，32（1）：117-119.

[4]郑君里，谷源涛.信号与系统课程历史变革与进展[J].电气电子教学学报，2012，34（2）：1-6.

数字信号处理论文范文第7篇

【关键词】数字信号处理 DSP Builder 教学实践环节

【基金项目】论文由“上海理工大学‘精品本科’系列研究项目”专项资助。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）35-0231-01

数字信号处理是一门的重要专业基础课，由于理论性很强、比较抽象，对于听课的学生和授课的教师均是一个难点。为了能让学生深入的体会和学好数字信号处理的理论知识，教学实践环节是必不可少的。

1.数字信号处理教学实践环节的现状

目前在数字信号处理课程的教学实践环节中，较为普遍的是采用MathWorks公司的数学分析软件Matlab，学生通过Matlab软件编程对数字信号处理的理论知识进行仿真和验证，这种通过纯粹软件编程进行仿真验证的实践方法仍然是比较抽象的，不利于学生对所学知识的深入理解，也不利于理论联系实践。

国内一些高校开始采用Matlab编程与可编程逻辑器件相结合的方法来进行该课程的实践教学，这种将软、硬件平台相结合的方法是一个很好的尝试，但它需要学生在熟悉可编程逻辑器件的基础上，熟练进行硬件描述语言（HDL，hardware description language）的编程，这样就容易使学生在掌握软件使用和熟悉硬件平台等方面花费过多的时间，从而忽视了对数字信号处理课程本身一些重要理论和概念的理解与掌握，达不到教学实践目的。因此，需要对本课程教学实践的方法进行探索和改革。

2.教学实践方法的改革

2.1教学实践方法的思路探索

需要找到一种简单易行的方法，使得数字信号处理的理论算法可以在硬件上得以实现，并且可以通过嵌入式测量软件（如：QuartusII中的SignalTapII Logic Analyzer）对信号的处理结果进行实时在线观测，那么学生必然会对所学的理论知识能有更生动的体会和更深刻的理解，增强学生的学习兴趣，提高学生理论联系实践的能力。

鉴于学生在前期课程中已学习过可编程逻辑器件FPGA的相关知识，而FPGA是一种实现数字信号处理的通用硬件器件，如果能够通过一种简单的操作将数字信号处理的理论算法在FPGA器件中得以直接实现，那么就能起到事半功倍的学习效果。

2.2 DSP Builder工具软件的特点

在数字信号处理中Matlab是用作算法开发和仿真的软件，而DSP Builder通过Matlab中的Simulink模块将Matlab的算法开发和仿真与硬件描述语言（HDL）的综合、仿真和Altera开发工具整合在一起，实现了这些工具软件的集成，从而使学生在进行系统级设计、算法设计和硬件设计时共享同一个开发平台，并且不需要过多关注硬件设计方面的知识和硬件描述语言的编程，同时，DSP Builder是作为Matlab中Simulink模块的一个工具箱出现[1]，使得学生可以通过Simulink图形界面调用DSP Builder工具箱中的提供Altera知识产权核（IP core， intellectual propert core）MegaCore进行DSP系统设计，因此学生只需要掌握Simulink的使用即可，并不需要花过多的精力熟悉DSP Builder的使用。

2.3 DSP Builder应用于教学实践

应用DSP Builder在教学实践中进行基于FPGA的DSP系统开发，整个设计流程是基于Matlab的Simulink模块，DSP Builder和QuartusII的，包括从系统描述到硬件实现都可以在一个完整的设计环境中完成，构成了一个自顶向下的设计流程。它主要分为以下几步[2， 3]：

（1）利用Simulink模块、DSP Builder模块以及IP核模块Matlab的Simulink模块中对DSP系统进行建模，只需双击系统中的模块就可以对该模块进行参数设置，同时可以基于Simulink平台仿真验证所搭建DSP系统的功能。

（2）利用DSP Builder具箱中的Signal Compiler模块，将Simulink模块文件（.mdl）转换成RTL级的VHDL硬件描述语言代码描述以及用于综合、仿真、编译的TCL脚本。

（3）在得到VHDL文件后，设计者仍然可以通过Signal Com？鄄piler自动调用综合工具和编译工具。目前DSP Builder自动流程中支持的综合器有QuartusII， Synplify和Leonardo Spectrum。综合后产生的网表文件送到QuartusII中进行编译优化，最后生成编程文件和仿真文件，即利用生成的POF和SOF配置文件对目标器件进行编程配置和硬件实现，同时生成可分别用于QuartusII的门级仿真文件和Modelsim的VHDL时序仿真文件以及配套的VHDL仿真激励文件，可用于实时测试DSP系统的工作性能。另外，设计者也可以在Simulink外手动调用其他C合工具和编译工具。

（4）针对第二步中生成的VHDL，利用自动生成的Modelsim的TCL脚本和仿真激励文件所做的仿真为功能仿真，而当由QuartusII编译后生成的VHDL仿真激励文件和Modelsim的TCL脚本进行的仿真为时序仿真。

（5）最后将QuartusII生成的配置文件下载到目标器件中，形成DSP硬件系统。

2.4教学实践的实施步骤

（1）教授学生使用DSP Builder进行基于FPGA的DSP系统开发的过程。

（2）设计出利用DSP Builder进行数字信号处理教学实践的典型题目。

（3）让学生将Matlab中编写的数字信号处理算法，直接在FPGA器件中得以实现。

（4）对信号的处理结果进行实时测试，解决数字信号处理中的实际问题，切实做到理论联系实践。

3.教学实践的效果

在数字信号处理的教学实践中，应用DSP Builder在FPGA器件上实现数字信号处理的算法，使学生在设计过程中摆脱了繁琐的具体硬件设计，将更多的精力关注在数字信号处理算法设计的实现上，对所学数字信号处理的理论知识能有一个更生动的体会和更深刻的理解，增强学生的学习兴趣，提高学生理论联系实践的能力，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]杨守良. Matlab/simulink在FPGA设计中的应用[J]. 微计算机信息，2005（8）：[98].

[2]王前，李韬. 基于DSP Builder实《现数字信号处理》实验教学新方法[J].实验技术与管理，2005（9）：[75].

数字信号处理论文范文第8篇

关键词：数字信号处理；研究性教学；实践教学

随着语音信号及图像信号处理技术的快速发展，数字信号处理技术得到了广泛的应用．同时，数字信号处理课程作为工科专业一门非常重要的专业基础课程，上承高等数学、信号与系统等基础课程，下接语音信号处理、图像信号处理等专业课程，在学生构建专业知识体系的过程中起到非常重要的作用[1]．但是，由于该课程理论性与实践性并重、数学公式繁多，学生学习起来难度较大，尤其是在一些应用型本科院校中，学生基础较差，学习能力不强，更容易出现学生怕学、学不好，教师怕教、教不好的怪象．在数字信号处理的教学过程中，如何做到既让学生掌握基本概念和原理，又能帮助学生将所学知识应用于解决实际问题，从而使学生体会到学习的乐趣而激发学生学习兴趣．这一问题的解决必须从实践环节入手，将理论与实验合理结合，帮助学生构建完备的知识体系，使学生学以致用，用以助学．

1研究性教学理论介绍

近年来，研究性教学成为了国内外高校大力倡导的一种教学模式，在高校本科教学中得到了广泛的应用[2]．该方法通过在教学过程中引导学生研究特定选题，实现对所学知识的掌握和提高，并在这一过程中培养学生的创新能力及研究品格[3]．因而，研究性教学不是简单的“填鸭式”教学，而是学生必须在教师引导下对知识进行反思、批判和探究的过程．在研究性教学过程中，教师的作用不再局限于传授学生知识，而要以学生为中心设计教学过程，为学生提供所需的教学资源[4]．在教师讲授过程中，侧重于学习方法的介绍及学生创新思维的培养，同时教师作为主导者控制学生的整个学习过程，对学生的学习效果进行恰当的评价．

2数字信号处理研究性教学的独特性

本文所提出的数字信号处理的研究性教学方法不同于常规课程的研究性教学方法，它特别侧重实践动手能力的提高和创新思维的培养．在该课程中实施的研究性教学要将理论课教学与实践教学结合起来，利用综合设计性实验及大学生全程实践活动来提升理论教学水平，培养学生实践应用能力．

2.1数字信号处理内容体系的独特性

数字信号处理作为电类专业一门非常重要的专业课程，它的重要地位毋庸置疑．但是由于其理论性与实践性要求都很高[5]，而且与信号处理类课程群内其他课程联系紧密等特点，其内容体系具有一定的独特性．

2.1.1学生能力培养的二重性

数字信号处理对于学生能力培养具有二重性，其一是培养学生数学思维能力，利用工程数学相关理论分析信号的生成及变换过程，这有利于培养学生严谨的逻辑思维能力；其二是鼓励学生学以致用，将理论课所学知识应用到解决信号处理实际问题中，如FIR滤波、语音信号采集等．

2.1.2理论教学与实践教学的并重性

数字信号处理课程理论课概念繁多、公式推导复杂[6]，学时紧张（仅为51学时）而内容多的矛盾比较突出．实践教学作为理论课的合理补充及有效升华，其地位显而易见，但其学时数仅为15学时，还承担DSP器件的基本技能训练．所以，二者在教学中的并重地位和学时紧张的问题都同时存在．

2.2研究性教学与数字信号处理结合的独特性

在数字信号处理的研究性教学过程中，必须将理论课与实践课紧密结合，课内学时与课外活动结合起来，这是其他课程的研究性教学中很少采用的方法．这种教学方法的独特性在于对教师的理论与实践教学水平的要求都比较高，要求在教学过程采工程数学、信号与系统、DSP和EDA等多门课程知识，帮助学生在学习本门课程的同时开拓视野．

3理论与实践并重，课内与课外结合的研究性教学实施

以FIR滤波器的设计为例，展开研究性教学过程．

3.1理论课教学过程

在理论课上，教师首先为学生传授数字滤波器，特别是FIR滤波器的理论和设计方法．其次，向学生提出一些具有实际意义的滤波器设计要求．让学生分别从理论与实践的角度设计数字通信系统中常见的截止频率为8000Hz的低通滤波器．学生按照学习小组的模式，多人合作设计该滤波器．设计过程要求学生采用数学推导、查表法及MATLAB软件实现FIR滤波器的仿真设计[7]，最后要求学生形成设计报告．最后教师利用课堂时间，对比分析学生的不同设计方案，指出学生在设计过程中的可取之处及待改进的地方．同时，为学生进一步利用DSP实验系统设计该滤波器做知识上及思路上的铺垫．

3.2课内实验教学过程

由于课内实验仅有15学时，其中前6学时用于CCS3.3软件及TI公司5416芯片系统的学习．因而，留给理论知识点的实践反馈学时很少，但诸如快速傅里叶变换、圆周卷积、FIR滤波器及模拟信号数字化等知识点都需要在实践环节加以巩固．所以，常规的基础验证类实验项目无法达到全面培养学生实践能力的目的．采用综合设计类实验代替原有实验项目，力争一个实验项目能从多方面培养学生动手能力，提升理论知识掌握程度．如FIR滤波器的设计要求学生完成语音信号的采集、模/数转换、低通滤波和数/模转换等工作，而不局限于滤波的实现[8]．同时，为了激发学生的学习兴趣，增加实验项目的生动性，实验项目选择一些流行乐曲作为语音材料，要求学生经过实验设计完成乐曲的重低音化，滤掉高频分量．

3.3全程实践教学活动过程

为了弥补课内实践学时的不足，充分利用学校开展大学生全程实践活动的有利契机，在学生的全程实践环节开设“基于EDA技术的FIR滤波器的设计”这一实践题目．学有余力的学生可以利用前续课程EDA相关知识在实验室SOPC1C12的平台上实现FIR滤波器的设计．同时，鼓励学生将所设计滤波器应用于程控交换系统中说话人语音的提纯过程．

4结语

数字信号处理是电子信息类专业非常重要的专业课程，本文依据数字信号处理理论与实践并重的特点，将研究性教学方法引入到教学中，并且提出了一些独特的教学方法．这类理论与实践并重、课内与课外结合的方法，符合工科类专业实践性和创新能力培养要求高的特点．在2012—2015年的3个学年，针对电子信息科学与技术和通信工程2个专业开设的数字信号处理课程进行了教学实践，通过学期末教学反馈及毕业设计检验得到了比较满意的教学效果．实践证明，研究性教学方法能充分调动学生的学习积极性，引导学生带着问题学习，提高学生学习效果的同时培养学生创新能力及团队协作精神．同时，通过研究性实验报告及小论文的撰写，为学生后续毕业论文的撰写及研究生学习奠定良好的基础．

作者:任国凤 孙颖 单位:忻州师范学院 太原理工大学

参考文献：

[1]杨智明，彭喜元，俞洋．数字信号处理课程实践型教学方法研究[J]．实验室研究与探索，2014，3（9）：180-183

[2]毛伊敏，钟文涛．《数字信号处理》课程研究型教学方法研究[J]．中国电力教育，2008（11）：79-80

[3]肖江，张鸿存，费诺，等．数字信号处理实验系统的结构与应用[J]．实验室研究与探索，2001，20（4）：36-38

[4]杨文龙．虚拟仪器及其在信号处理教学实验中的应用[J]．实验室研究与探索，2007，26（12）：297-300

[5]林连冬．数字信号处理研究型实训课程的教学探索与实践[J]．实验室研究与探索，2014，33（6）：219-222

[6]马永奎，高玉龙，张佳岩，等．“数字信号处理”课程设计导向型教学初探[J]．电气电子教学学报，2012，34（4）：96-97

[7]FinderS，PetreM．Project-BasedLearningPracticesinComputerScienceEducation[J]．FrontiersinEducationConferences，1998，28：1185-1197

数字信号处理论文范文第9篇

【论文论文摘要】《数字信号处理》是电子信息类专业的一门重要专业基础课。本文通过对多媒体教学、实验教学、双语教学三个方面的教学研究打破了传统的纯理论讲授方式，在保证专业教学质量的前提下提高了学生的实验能力和外语应用能力。

0引言

《数字信号处理》是电子信息类专业的一门重要专业基础课。它是多门课程相互连接的桥梁和纽带，实现了从理论到实践的相互过渡，对于培养学生理论分析和综合应用能力有非常重要的作用。随着电子技术及计算机技术日新月异的飞速发展，数字信一号处理的新理论和新技术层出不穷，它的地位和作用越来越突出。我们的课程教学中仍然普遍采用的满堂灌输的教学理念和方法，与世界一流大学的研究型教学理念和方法之间，存在较大的差距。如何通过教学改革，让它具有高科技数字时代的特色是一个值得探索的课题。

1 多媒体教学

由于《数字信号处理》课程理论比较抽象，概念、公式较多，传统的教学手段和方法是教师在讲台上讲授课程的内容，主要讨论算法和理论的推导;学生在教室里听课和学习，学习活动很大程度上需要依靠检测考试。多媒体教学改进了传统教学模式，以图文并茂、声像具全、化抽象为具体的方式，优化整个教学过程和实践过程。

为了增强教学的互动性，任课教师在课堂上一边使用MATLAB图形演示，一边在黑板上讲解推导相关公式，并鼓励学生把课堂学习的重点放在理解概念和解决问题的思路上。使学生在接受枯燥理论知识的同时，可以看到相应知识点的验证演示，从而使课堂教学更加直观、生动和紧凑。平时以书面形式难以完成的作业，让学生利用MATLAB软件完成，加深对所学知识的理解，提高学习兴趣。

为了保证学时和良好的教学效果，授课要主次分明、详略得当。比如对FFT算法的讲解，由于基2-DIT-FFT与基2-DIF-FFT算法具有对称关系，因此可详细讲解前者的算法，而对照性简要说明后者的算法原理，无需再进行详细的公式推导了;再比如IIR滤波器设计内容，由于巴特沃斯低通滤波器和其它几种滤波器在设计原理方面类似，因此可以巴特沃斯低通滤波器为例，详细推导和讲解设计过程，而对于另外几种滤波器可简要说明，给出结论性的设计过程即可。这样，可节约许多授课学时，同时可达到重点突出、举一反三的效果，有利于学生对内容的掌握和理解。

教师设计的课堂教学型教学内容，一般水平的学生能理解和接受。学生自主学习型教学内容既要反映教学大纲要求，兼顾不同水平和基础的学生学习，学生根据自己学习速度和理解、掌握能力选择学习内容、学习顺序。采用多媒体教学，教师从传统的以讲授变为为学生准备、设计资源和提供个性化的帮助。同时，制定出学习效果、学结、学习反思、网上答疑等评价监督策略，激发学生学习兴趣，实现教学目标。

2实验教学

在以往的教学模式中，实验教学仅要求学生了解所学知识的应用。近年来，国内外先进的信号处理教学模式要求实验教学提升到新的高度，即用实验演示辅助学生理解课程中的重要概念，让学生了解所学知识的应用，在实验中引导学生由被动学习转变为主动学习。为此，教学也需相应的变革:采用基于MATLAB演示、大量增加数字信号处理的应用实例，使实验教学真正成为培养学生实践能力的重要环节。

针对该课程的特点和教学目的，数字信号处理的实验教学内容分为数字信号处理理论基础实验、数字滤波器设计实验和数字信号处理的实现与应用。将教学内容中比较抽象的理论和方法制成模拟软件，比如《数字信号处理》中的时域和频域抽样定理、离散傅立叶变换、频谱分析、快速傅立叶变换、滤波器的设计等内容，学生可以通过网上的虚拟实验室，验证这些信号处理的理论和方法，加深对这些知识的理解和掌握。

实践中要求同学们带预习报告进实验室，并通过抽查提问的方式了解学生预习的程度。采取这样的方法同时也提高了实验设备的利用率和实验的课堂效率。然后将实验成绩的评定拿到实验现场，把实验过程的各个环节纳人考核要素中，采取现场打分的方式，这样，实验成绩就基本上反映了学生实验的真实水平，最大限度地保证了实验成绩的客观公正。

教师在实验前准备充分，精心设计实验内容，采用启发式、讨论式开展实验教学，注重培养学生严谨的科学态度、相互协作的团队精神和勇于开拓的创新意识。通过实践，学生反映良好，既培养学生理论联系实际及数字信号处理的能力，又提高了的实际工作能力和创新能力。

3双语教学

随着信号处理技术的飞速发展，国际上《数字信号处理》课程的教学内容、教学手段和教学方法都发生了巨大变化。国内多数中文教材没有及时反映这些变化。在教学诸多方面与国外教材相比存在较大差距。为了使教学内容与国际先进水平接轨，该课程引进英文原版教材，实行双语教学。

双语教学必须考虑学生的外语水平，采用合适的教学模式。在教材选取上，我们采用一本英文教材、一本电子版的中文教材和一本中文参考书。英文教材为授课内容的主要来源，选用的是清华大学出版社引进的国际知名大学原版教材—AV.奥本海姆(A. V. Oppenheim)等著的《Discrete-Time Signal Processing))。这本书是奥本海姆在数字信号处理方面的的一本力作，其概念清晰、阐述严谨、内容安排合理、例题习题丰富，是一本很好的基础教材。该教材也有相应的中译本，中英文版本二者相辅相成，使学生能够更好地体验其精髓并付诸实践。电子版的中文教材为英文教材的翻译版，选用的是西安交通大学出版社出版的《离散时问信号处理(中文版第2‘版)》。中文参考书在内容上覆盖、超越课程内容，选用的是由清华大学出版社出版的《MATLAB在数字信号处理中的应用》。该书通过工程中的具体实例，将MATLAB的工具应用和数字信号处理的基础知识有机地结合起来，给用户的学习带来了极大的帮助，每章最后给出富有针对性、实用性的练习题，便于用户对知识的学习与掌握。

讲课过程是以英文开场(概括介绍本讲内容)，然后对于重要专业词汇进行讲解;主要内容分为若干模块，以中文讲解为主、辅以英文术语，最后用中文进行总结。对中等以下难度的英文题目作业和英文考试题用英语答题，高难度的则用汉语答题。

但教学中一部分学生反映英文原版教材看不懂、生词多、效率低;而有的学生反映本来数字信号处理就难学，用外文教材就更难了。任课教师针对学生的问题认真分析后认为:一是学生缺乏自信心，担心专业课使用英文教材难以理解;二是学生没有恰当的学习方法和技巧。为此，任课教师采取积极措施鼓励学生树立信心，同时在学习方法上加以引导和帮助，并反复强调双语教学是培养学生用英语学习专业知识的有效手段，使学生真正从思想上重视双语教学。通过努力，大多数学生现已接受英文原版教材了。

实践证明，双语教学只有采用合适的教学模式，才能较好的保证学习效果。学生既较好的理解了课程中的专业内容，又提高了英文文献的阅读能力，同时克服了采用英文进行学术交流的恐惧感，逐步提高了英语的应用能力。

4结束语

数字信号处理论文范文第10篇

关键词：《数字信号处理》；教学方法；Matlab；多媒体教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）37-0057-03

《数字信号处理》是电子信息类专业重要的专业基础课，它是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。它的任务是使学生获得数字信号处理方面的基础理论、基本算法和DSP软硬件开发的基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。

《数字信号处理》一般是在大三的第一个学期或第二学期开课，它的先修课程是信号与系统，学生掌握了连续信号与系统的时域、频域及复频域分析方法，进一步掌握和了解数字信号与系统的分析方法，特别是数字滤波的设计以及在MATLAB中的实现。教师在教学过程中，需要把凝聚在课本上的知识、方法、技能深入浅出地传授给学生。同时，为了提高教学效果，教师需要善于抓重点，知识结构层次要分明，对不同的学生，要因材施教。针对这门课程的应用性、创新性、实践性等特点，以及数字信号处理本身的飞速发展，需要对教学大纲的内容进行修改和完善，在不动摇基本理论、基本概念、以及基本分析和设计方法的前提下，优化理论知识结构，加强实验操作技能训练，特别是诸如数字滤波器设计等综合能力的训练。

另外，利用多媒体教学手段和校园网络数字化平台的建设为教学提供新的活力，从而使课堂教学内容更加丰富，增加上课信息量的传递。在课时不断压缩的情况下，提高学生的主观积极性，从而使教学质量和教学效率得以提高。具体可从以下几个方面进行改进。

一、多种教学手段结合使用

1.《数字信号处理》是一门实践性和理论性都很强的专业课，在教学过程中，为提高学生学习的积极性，采取理论教学和实验实训教学相结合的教学方法，使学生真正做到学以致用。传统的理论教学，是以灌输式方法为主要方式进行教学的，为了赶学习进度，老师整堂课都是不断地讲解，这样使学生的积极性得不到充分发挥。为充分发挥学生的主观能动性，应采用启发式教学方式，即老师讲解只占课堂时间的40%，学生和老师的互动（如例题与习题的解答）占30%，课堂上现场实验操作与仿真占30%。通过对基本原理知识的讲解、习题的解答、以及实物仿真操作训练，使学生在掌握基本理论知识的基础上，学会分析和解决问题的方法、能力，同时也调动同学的主动参与意识，让学生亲自享受到自己的学习成果，真正发挥教学相长优势。

2.开展黑板板书、网络资源共享和多媒体课件教学相结合的多形式授课方式。对《数字信号处理》中一些基本定理和基本结论，如DFT的性质，FFT算法原理等，需要利用黑板板书进行推导和证明，让学生一步步沿着老师的思路得以理解和说明；而对于一些需要图示举例、演示、以及形象理解的知识点，如循环移位、循环卷积等，可通过多媒体（声音、图像、视频、动画等多种形式）形象生动的教学方式进行互动教学；而对于课后的习题、相关背景知识的介绍以及课堂内容的扩展部分，则充分利用校园网络教学平台，建立《数字信号处理》课程的主页，上传相关课程资源，建立答疑和讨论空间。

3.将数字信号处理、Matlab语言以及DSP技术有机地结合起来，使同学们在学习了有关信号处理的理论知识后，通过算法语言进行软件仿真，并在DSP硬件平台上得以实现。这样，学生在学习过程中能将所学的知识融会贯通，并将基础课、专业基础课和专业课有机地关联起来，使学生摆脱大学各课程独立性的错误观念，从而提高教学质量。

二、理论算法与工程实践紧密结合

1.实验教学是培养学生理论联系实际，提高自身基本操作技能的重要手段，是培养与就业结合的适用型人才不可缺少的重要部分。在完成了课堂的理论教学内容的学习后，要想真正做到学以致用，学生就必须进行实验学习和训练，把课本中学到的知识用到实际的设计和工程中。实验项目是以工程案例为背景，如：用FFT对信号作频谱分析、人体心电图信号的噪声处理、数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用等，充分发挥学生的主观能动性。实验训练可加深学生对所学课本知识及原理的理解，同时也培养了学生独立分析问题能力，提高编程设计和调试的基本技能，增强学生的动手能力。

2.加强课程设计中数字信号处理与DSP技术的紧密结合。学生灵活运用所学的数字信号课程知识，通过对一个较小的数字信号处理去应用系统的设计与开发，如语音信号的滤波、语音信号频谱分析、电力系统的谐波分析等。在课程设计尾声阶段，教师现场检查学生设计的硬件和软件调试结果，根据学生完成课程设计任务的情况，以评分细则依据公平、客观地评价学生成绩。学生通过某个工程案例的设计、调试和撰写设计报告，掌握信号处理算法设计和DSP软硬件设计的完整过程，学会Matlab和DSP开发坏境的操作、程序编写与调试。对学生进行信号处理方面的工程综合训练，训练学生的综合设计能力、程序设计及调试能力和产品设计的创新能力，培养学生运用所学的理论知识独立地解决实际问题的能力。为学生发挥创造思维能力、解决实际问题提供了广阔的设计舞台。

3.着力培养学生创新实践能力。进行基于DSP处理器的信号处理系统软硬件设计培训，并与全国大学生电子设计竞赛结合，培养学生创新精神及工程设计实践能力。课程由教师讲授、学生课外自学、竞赛实战题目制作、论文写作、题目测试点评等环节组成。

三、现代教育技术的应用

1.让学生通过先进的网络技术学习国外著名大学的相关数字信号处理课程的一些相关知识，同时学习国外课程综合大作业的考核方式，鼓励同学利用业余时间选择合适的课题，利用所学的知识提出问题、分析问题并解决问题，最后写出综合报告，真正做到学以致用。

2.设置不同理论层次和不同知识模块的课程班。在基本要求不降低的条件下，把Matlab仿真语言引入课程中，使学生以一种生动形象的方式练习学到的理论知识，深刻领会基本概念和基本原理。实践课上，分别开设了软件实验项目（以Matlab语言仿真为主的软件实验）、硬件实验项目（以DSP开发为主的硬件实验）以及软硬结合的综合实验（Matlab语软件仿真和DSP硬件开发）等几个层次，保证不同基础的同学能有更好的选择。

四、改革课程的考核方式

改革课程考核方式中的单一性以及先教授再考核的传统方式，变笔试考核为理论考核和设计实践考核的结合，采取边教授边考核的办法。

《数字信号处理》课程教学内容多、时间短，除离散信号与系统的时域、频域、复频域分析外，还重点阐述了数字滤波器设计等综合性知识，这些都需要学生了解、掌握并能利用MATLAB进行仿真试验。要在课堂教学中完成教学大纲要求的基本知识点的训练和应用有一定难度，教学任务很重。如何在有限的教学时间内完成基本教学内容，又兼顾该门课程的专业性、综合性及工程实践性，同时又能考核学生对专业难点、横纵向知识点的逻辑掌握是核心关键的问题。为解决课程教学中的矛盾，在课程考核中，带领学生把部分课堂搬到具体的实际设计中，让学生亲历课程中的理论内容和实际的结合，由此轻松记忆教学中的难点和重点。再从学生“教”和“学”的过程中，解决教学中专业性、综合性及实践性的问题，同时亦可解决时间短、教学内容多的问题。《数字信号处理》是综合性和理论知识特别是数学知识很强的课程，该课程前小半部分的内容已在前修的《信号与系统》中涉及过。但《数字信号处理》是以时域离散信号为处理对象，与连续信号与系统中的计算方法大相径庭。例如，《信号与系统》中大量用到了积分，而在数字信号处理中就是迭分（累加求和），信号与系统中的微分，在数字信号处理中就变为差分等，很多学生很难一下子转变观念。此外，《数字信号处理》中的DFT、DTFT、FFT三者变换之间的联系和区别更是难中之难。

该课程传统的考核办法常常是先讲授所有的知识点再统一综合考核——闭卷考试。这种方法虽能在最后的考试成绩中反映学生对该课程某些难点和重点知识的掌握，却忽略了《数字信号处理》知识多样性的特点，特别是实际设计部分。因此，在考核时，只顾及所谓的“重点、难点”而舍弃“综合性、多样性”是不够完善的。我们应该每讲解一个独立知识点就进行及时的考核检验，这种边讲授边考核的方式既能更好地检验每位学生对小知识点掌握的深度，又不影响该知识点与整个课程的联系。

参考文献：

[1]张丽丽，贾亮.“数字信号处理”课程教学的改革与实践[J].中国电力教育，2012，（34）：70-76.

[2]蓝会立，廖凤依，文家燕.“数字信号处理”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（3）：86-87.

[3]殷海双，王永安.“数字信号处理”课程教学改革与探索[J].课程教材，2011，（194）：75-76.