論《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)
【論文論文關(guān)鍵詞】數(shù)字信號(hào)處理 多媒體教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 雙語教學(xué)
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【論文論文摘要】《數(shù)字信號(hào)處理》是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本文通過對(duì)多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、雙語教學(xué)三個(gè)方面的教學(xué)研究打破了傳統(tǒng)的純理論講授方式，在保證專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的前提下提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屯庹Z應(yīng)用能力。
0引言
《數(shù)字信號(hào)處理》是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。它是多門課程相互連接的橋梁和紐帶，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的相互過渡，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生理論分析和綜合應(yīng)用能力有非常重要的作用。隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的飛速發(fā)展，數(shù)字信一號(hào)處理的新理論和新技術(shù)層出不窮，它的地位和作用越來越突出。我們的課程教學(xué)中仍然普遍采用的滿堂灌輸?shù)慕虒W(xué)理念和方法，與世界一流大學(xué)的研究型教學(xué)理念和方法之間，存在較大的差距。如何通過教學(xué)改革，讓它具有高科技數(shù)字時(shí)代的特色是一個(gè)值得探索的課題。
1 多媒體教學(xué)
由于《數(shù)字信號(hào)處理》課程理論比較抽象，概念、公式較多，傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法是教師在講臺(tái)上講授課程的內(nèi)容，主要討論算法和理論的推導(dǎo);學(xué)生在教室里聽課和學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)活動(dòng)很大程度上需要依靠檢測(cè)考試。多媒體教學(xué)改進(jìn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式，以圖文并茂、聲像具全、化抽象為具體的方式，優(yōu)化整個(gè)教學(xué)過程和實(shí)踐過程。
為了增強(qiáng)教學(xué)的互動(dòng)性，任課教師在課堂上一邊使用MATLAB圖形演示，一邊在黑板上講解推導(dǎo)相關(guān)公式，并鼓勵(lì)學(xué)生把課堂學(xué)習(xí)的重點(diǎn)放在理解概念和解決問題的思路上。使學(xué)生在接受枯燥理論知識(shí)的同時(shí)，可以看到相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證演示，從而使課堂教學(xué)更加直觀、生動(dòng)和緊湊。平時(shí)以書面形式難以完成的作業(yè)，讓學(xué)生利用MATLAB軟件完成，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。
為了保證學(xué)時(shí)和良好的教學(xué)效果，授課要主次分明、詳略得當(dāng)。比如對(duì)FFT算法的講解，由于基2-DIT-FFT與基2-DIF-FFT算法具有對(duì)稱關(guān)系，因此可詳細(xì)講解前者的算法，而對(duì)照性簡(jiǎn)要說明后者的算法原理，無需再進(jìn)行詳細(xì)的公式推導(dǎo)了;再比如IIR濾波器設(shè)計(jì)內(nèi)容，由于巴特沃斯低通濾波器和其它幾種濾波器在設(shè)計(jì)原理方面類似，因此可以巴特沃斯低通濾波器為例，詳細(xì)推導(dǎo)和講解設(shè)計(jì)過程，而對(duì)于另外幾種濾波器可簡(jiǎn)要說明，給出結(jié)論性的設(shè)計(jì)過程即可。這樣，可節(jié)約許多授課學(xué)時(shí)，同時(shí)可達(dá)到重點(diǎn)突出、舉一反三的效果，有利于學(xué)生對(duì)內(nèi)容的掌握和理解。
教師設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)型教學(xué)內(nèi)容，一般水平的學(xué)生能理解和接受。學(xué)生自主學(xué)習(xí)型教學(xué)內(nèi)容既要反映教學(xué)大綱要求，兼顧不同水平和基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)速度和理解、掌握能力選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)順序。采用多媒體教學(xué)，教師從傳統(tǒng)的以講授變?yōu)闉閷W(xué)生準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)資源和提供個(gè)性化的幫助。同時(shí)，制定出學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)總結(jié)、學(xué)習(xí)反思、網(wǎng)上答疑等評(píng)價(jià)監(jiān)督策略，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在以往的教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅要求學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。近年來，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的信號(hào)處理教學(xué)模式要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升到新的高度，即用實(shí)驗(yàn)演示輔助學(xué)生理解課程中的重要概念，讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。為此，教學(xué)也需相應(yīng)的變革:采用基于MATLAB演示、大量增加數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用實(shí)例，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。
針對(duì)該課程的特點(diǎn)和教學(xué)目的，數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)字信號(hào)處理理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。將教學(xué)內(nèi)容中比較抽象的理論和方法制成模擬軟件，比如《數(shù)字信號(hào)處理》中的時(shí)域和頻域抽樣定理、離散傅立葉變換、頻譜分析、快速傅立葉變換、濾波器的設(shè)計(jì)等內(nèi)容，學(xué)生可以通過網(wǎng)上的虛擬實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)證這些信號(hào)處理的理論和方法，加深對(duì)這些知識(shí)的理解和掌握。
實(shí)踐中要求同學(xué)們帶預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，并通過抽查提問的方式了解學(xué)生預(yù)習(xí)的程度。采取這樣的方法同時(shí)也提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率和實(shí)驗(yàn)的課堂效率。然后將實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定拿到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，把實(shí)驗(yàn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)納人考核要素中，采取現(xiàn)場(chǎng)打分的方式，這樣，實(shí)驗(yàn)成績(jī)就基本上反映了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平，最大限度地保證了實(shí)驗(yàn)成績(jī)的客觀公正。
教師在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備充分，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用啟發(fā)式、討論式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神和勇于開拓的創(chuàng)新意識(shí)。通過實(shí)踐，學(xué)生反映良好，既培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及數(shù)字信號(hào)處理的能力，又提高了的實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力。
3雙語教學(xué)
隨著信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)際上《數(shù)字信號(hào)處理》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法都發(fā)生了巨大變化。國(guó)內(nèi)多數(shù)中文教材沒有及時(shí)反映這些變化。在教學(xué)諸多方面與國(guó)外教材相比存在較大差距。為了使教學(xué)內(nèi)容與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，該課程引進(jìn)英文原版教材，實(shí)行雙語教學(xué)。
雙語教學(xué)必須考慮學(xué)生的外語水平，采用合適的教學(xué)模式。在教材選取上，我們采用一本英文教材、一本電子版的中文教材和一本中文參考書。英文教材為授課內(nèi)容的主要來源，選用的是清華大學(xué)出版社引進(jìn)的國(guó)際知名大學(xué)原版教材—AV.奧本海姆(A. V. Oppenheim)等著的《Discrete-Time Signal Processing))。這本書是奧本海姆在數(shù)字信號(hào)處理方面的的一本力作，其概念清晰、闡述嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容安排合理、例題習(xí)題豐富，是一本很好的基礎(chǔ)教材。該教材也有相應(yīng)的中譯本，中英文版本二者相輔相成，使學(xué)生能夠更好地體驗(yàn)其精髓并付諸實(shí)踐。電子版的中文教材為英文教材的翻譯版，選用的是西安交通大學(xué)出版社出版的《離散時(shí)問信號(hào)處理(中文版第2‘版)》。中文參考書在內(nèi)容上覆蓋、超越課程內(nèi)容，選用的是由清華大學(xué)出版社出版的《MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用》。該書通過工程中的具體實(shí)例，將MATLAB的工具應(yīng)用和數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，給用戶的學(xué)習(xí)帶來了極大的幫助，每章最后給出富有針對(duì)性、實(shí)用性的練習(xí)題，便于用戶對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握。
講課過程是以英文開場(chǎng)(概括介紹本講內(nèi)容)，然后對(duì)于重要專業(yè)詞匯進(jìn)行講解;主要內(nèi)容分為若干模塊，以中文講解為主、輔以英文術(shù)語，最后用中文進(jìn)行總結(jié)。對(duì)中等以下難度的英文題目作業(yè)和英文考試題用英語答題，高難度的則用漢語答題。
但教學(xué)中一部分學(xué)生反映英文原版教材看不懂、生詞多、效率低;而有的學(xué)生反映本來數(shù)字信號(hào)處理就難學(xué)，用外文教材就更難了。任課教師針對(duì)學(xué)生的問題認(rèn)真分析后認(rèn)為:一是學(xué)生缺乏自信心，擔(dān)心專業(yè)課使用英文教材難以理解;二是學(xué)生沒有恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法和技巧。為此，任課教師采取積極措施鼓勵(lì)學(xué)生樹立信心，同時(shí)在學(xué)習(xí)方法上加以引導(dǎo)和幫助，并反復(fù)強(qiáng)調(diào)雙語教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生用英語學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的有效手段，使學(xué)生真正從思想上重視雙語教學(xué)。通過努力，大多數(shù)學(xué)生現(xiàn)已接受英文原版教材了。
實(shí)踐證明，雙語教學(xué)只有采用合適的教學(xué)模式，才能較好的保證學(xué)習(xí)效果。學(xué)生既較好的理解了課程中的專業(yè)內(nèi)容，又提高了英文文獻(xiàn)的閱讀能力，同時(shí)克服了采用英文進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的恐懼感，逐步提高了英語的應(yīng)用能力。
4結(jié)束語
《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)研究實(shí)踐表明:本課程打破了傳統(tǒng)的純理論講授方式，通過仿真技術(shù)及多媒體手段，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和實(shí)際應(yīng)用的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維及強(qiáng)烈的實(shí)踐欲望。采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，加強(qiáng)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理基本概念、基本定義、基本原理的深人理解和建立一個(gè)生動(dòng)形象的感性認(rèn)識(shí)，做到理論與實(shí)踐密切結(jié)合。而不是停留在只會(huì)背公式、做習(xí)題、考高分的層面上。雙語教學(xué)使學(xué)生的專業(yè)英語實(shí)際應(yīng)用能力明顯提高;熟悉了專業(yè)術(shù)語、專業(yè)英語口語及書面表達(dá);了解了如何通過多媒體手段進(jìn)行國(guó)際學(xué)術(shù)交流�！稊�(shù)字信號(hào)處理》課程的教學(xué)研究是時(shí)代發(fā)展的需要，是實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的需要。
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