数字信号处理课程可视化教学的研究与实践

2018-10-31 10:29潘玲佼朱幼莲陆毅
科教导刊·电子版 2018年27期
关键词:数字信号处理电子信息教学改革

潘玲佼 朱幼莲 陆毅

摘 要 数字信号处理是一门理论与实践紧密相结合的课程,是电子信息类专业的专业基础必修课程。但学生在学习这门课程时,普遍感到概念抽象,对其中的分析方法和基本理论不能很好地理解与掌握,因此如何帮助学生理解与掌握课程中的基本理论,培养他们综合应用所学知识解决实际问题的能力是该课程教学所要解决的关键问题。本文分析了数字信号处理课程教学的现状和存在的问题,并围绕数字信号处理课程教学可视化改革,从课堂教学、课外教学、实践教学和考核环节等几个方面入手,对本课程的教学改革进行了一系列的探讨和实践。

关键词 数字信号处理 教学改革 电子信息

0引言

《数字信号处理》课程是通信工程、物联网工程和电子信息工程等专业的重要专业基础课,在通信工程和电子信息专业培养计划中占有重要地位。随着数字化与信息化的快速发展,数字信号处理技术也备受关注。将先进的教学手段和更为丰富的教学内容,向通信工程、物联网工程和电子信息工程等相关专业推广,将具有非常重要的实践价值,必定能让教师更快、更好的提高教学水平,能让更多的学生从中受益、学以致用。

1数字信号处理课程教学存在的问题

目前,数字信号处理课程教学过程中还存在以下一些问题。

(1)数字信号处理课程理论性很强,内容较为抽象,涉及的公式繁琐,计算过程较为复杂。如几个主要知识点:Z变换,离散傅里叶级数,离散傅里叶变换,快速傅里叶变换和数字滤波器设计等都设计大量的数学计算。在目前以单一的教学手段为主的传统课堂教学模式下,学生觉得很多知识点难以理解,很容易对教学内容失去兴趣,从而丧失了学习的积极主动性。

(2)数字信号处理课程理论学时较长,教学内容繁多,很多同学上课未做好课堂笔记,或课后未及时复习的话很可能会出現学了后面忘了前面的情况。使得前后知识无法做到融会贯通,给后面知识点的学习掌握也增加了很多负担。

(3)数字信号处理实验课时安排较少,且实验内容较为单一,主要以验证性实验为主。学生做实验往往仅仅满足于得到一个实验结果,而缺乏深入的思考,因此实验报告内容空洞,实验结果分析也不深入。

(4)数字信号处理考核方式通常以期末试卷考核为主。这样,一方面,使得学生学习以考试为导向,导致学生只会做题,不会应用。另一方面,教师在整个教学过程中对学生们的学习情况难以有准确的把握。

2教学改革的思路

课堂教学的改革是为了让学生能适应未来并赢得未来。时代在进步,我们的课堂教学也应该紧跟时代步伐,培养顺应时代发展的人才。

针对以上数字信号处理课程教学存在的问题,我们通过以下几个思路进行了课堂教学可视化的改革,供大家参考。所谓教学可视化总结起来讲就是课堂知识不抽象,课后知识可回放,理论实践相结合,过程考核来帮忙。

(1)兴趣是学习的动力。怎样让学生乐于学习,善于学习是值得我们思考的问题。针对数字信号处理课程理论性强,内容抽象,公式繁琐的特点,在课堂教学中应注意淡化公式的推导,将课程中看似复杂的理论知识与现实生活中的应用实例结合起来讲解。例如,将数字信号处理的对象拓展至语音信号、数字图像等更多实际应用领域,使得课程理论的应用实例更加具体化,锻炼和培养学生综合分析与解决实际工程问题的能力。适当增加当前相关热点研究内容和方法的介绍,引导学生对数字信号处理相关科研前沿的关注,激发和培养学生的科研兴趣与能力。只有让学生们充分了解了课本中理论知识的应用场景,使他们感觉这些东西触手可及,才能拉近枯燥的理论和他们的距离,从而充分激发他们的学习兴趣和学习热情。在数字信号处理理论教学过程中,除了传统的PPT和板书教学外,适当的加入MATLAB,LABVIEW等仿真软件对某些复杂知识点进行仿真演示来辅导理论教学。将这些知识点通过仿真软件实现可视化,有利于提高学生的学习兴趣,培养学生的实践能力。

(2)将课堂现场教学和课外辅助教学有机结合。国内外高校都非常重视数字信号处理课程的建设和改革。国外一些大学,如MIT,为本课程设置专门的网站,为学生提供丰富的网络资源。近年来,国内高校也越来越重视将现代多媒体教学手段与传统教学方法有机地结合起来,利用电子技术与网络多媒体技术,录制课程录像以及微课,使学生在课外可以利用网络资源,随时进行复习和学习,从而进一步提高教学效果。借鉴国内外著名高校的先进经验,结合我校“数字信号处理”课程教学的现状,在教学方式可视化改革中,重点制作并推广使用更加丰富、生动的多媒体课件;及时录制课程重点、难点的微课录像,并利用网络课堂,让学生能充分利用网络资源进行课后自主学习与知识巩固。

(3)理论教学和实践教学相结合,改良实践教学的内容和形式。为了帮助学生更好的理解与掌握课程中的基本理论,基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力,本课程以数字信号处理的两个基本分支:谱分析,数字滤波为基础开设了课内实验。实验设有综合性实验和设计性实验。除了信号谱分析和数字滤波器设计为两个必做实验,培养学生信号分析和信号处理的基本能力外,我们(下转第124页)(上接第122页)还增设了语音信号数字信号处理系统的选做实验。通过学生对自己语音信号进行特征分析,处理并试听处理效果,可以激发学生自主学习专业知识的兴趣和课外科技制作的热情,加强学生创新能力的培养。在实验中强调基本概念的深刻理解,淡化计算公式和计算机语言的编程技巧。强化信号处理实验方案的设计,提高学生综合应用知识与创新能力的培养。

(4)增加过程性考核机制。以往的考核只重结果,不重过程,期末考试成绩往往在课程考核总成绩中占很大的比重。如果期末考试临场没有发挥好,那么也无法取得较好的课程成绩。然而,通过一张试卷来评定学生的成绩是有片面性的,无法全面的反映学生对课程的掌握情况和实际能力。随着教学改革的深入,考核方法的改革也势在必行。增加过程性考核机制,通过多方面的考核来评价一个学生,比如增加作业,小测试,小论文,分组讨论,实验等多样化的考核方式,一方面能更加客观的反映学生对课程的实际掌握情况,另一方面也便于教师及时了解学生对重点、难点知识的掌握情况,能做到及时查漏补缺。

3结语

通过以上几方面的改革探究,使得本课程既有严密的理论体系,又有生动的工程实例,既注重对基本概念和基本方法的介绍,又在理论推导中引出工程应用的概念,在实例分析中强化理论概念,加深学生对数字信号处理理论的认识和理解,激发学生对数字信号处理研究的兴趣与热情。

更进一步讲,授人与鱼不如授人与渔。培养学生良好的学习习惯比教会他们做几道题目更为重要。作为教师,一方面,应注重课本知识的讲授,另一方面,更应该注重学生良好学习习惯和正确学习方法的培养。在今后的教学中,我们将不断的从教学中吸取经验, 但相信教学效果将会在探索与实践中得到稳步提升。

参考文献

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