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摘要：数字信号处理课程理论性较强、概念抽象。针对学生面对学习这门课程的学习情况，本文分别从课程理论教学、课程实验教学进行了探讨，并给出课程综合评价体系的认识，以期增强学生的学习兴趣，改善数字信号处理课程的教学效果。
关键词：数字信号处理；教学过程；Matlab；探讨
本文引用格式：闻辉等.数字信号处理课程的教学过程研究与探讨[J].教育现代化，2019，6（19）：243-
244.
随着当前电子技术、信息技术以及计算机技术的飞速发展，信号处理技术已经广泛应用于数据通信、工业诊断、图像分析、语音识别、医疗诊断、目标检测等人类生活的多个领域当中。作为信号处理技术的一门基础课程，数字信号处理的作用显得尤为重要，它已经成为大学本科阶段电子信息工程专业和通信工程专业重要的专业核心课程，许多教师在授课过程中对该课程的教学过程进行了较深入的研究[1-4]。
尽管如此，在授课过程中，我们发现学生在学习这门课程时普遍感到课程难度较大，且随着课程的深入，学生的学习兴趣及主动性逐步降低，究其原因，主要有这样几点：1）课程理论性较强，概念抽象，很多学生的数学功底不够深，见到大量的数学推导就失去了学习的动力；2）MATLAB实验软件运用不熟练，由于对理论算法以及概念认识的不够，难以做到实验和理论的结合；3）由于课程的性质以及定位，学生知识体系的掌握相对较欠缺，课程偏重的是算法理论与方法，与实际应用相结合的案例较少，使学生难以做到课程理论与实践相结合，无法掌握用理论知识对一些实际问题进行解释，很多同学把这门课程当成了数学理论课程的延续。此外，数字信号处理课程是以高等数学、复变函数、信号与系统课程为基础的，部分学生前期课程基础未打牢，这些客观因素对课程教学也会造成一些影响。针对这些问题，本文尝试分别从理论教学方面以及实验教学方面进行探讨，以期增强学生的学习兴趣，并给出了对课程综合评价体系的认识，以改善数字信号处理课程的教学效果。
一课程理论教学的探讨
理论教学是数字信号处理课程的核心。从课程章节设置来看，数字信号处理课程的部分内容与信号与系统、复变函数的课程章节相重复，主要包括离散时间序列以及离散时间系统、z变换、离散时间系统的z域分析等。基于此，在授课过程中可以选择使用较少的课时来对这些重复的内容快速讲解，以回顾概念和计算方法为主，同时兼顾保留一些重要的知识章节如序列的卷积以及解卷积、z变换，尽量做到开合有度，为后续其他重难点知识点的讲解争取更多的时间。
要加强知识点之间的关联性。数字信号处理从整体内容上可以分为三大部分：离散时间信号及时域运算、变换域的分析及计算（z变换、离散信号的傅里叶变换以及离散傅里叶变换）、离散时间处理系统的设计（IIR以及FIR滤波器的设计）。在授课过程中，可以从全局的观点对课程内容进行整体把握，让学生对课程结构具备初步认识。在讲授过程中，要注意章节与章节之间的串联性，注意局部知识点在课程整体体系中的作用，例如，z变换作为离散时间序列的分析工具，可以视为离散信号的傅里叶变换（即频域分析）的连接桥梁；讲授到抽样定理这部分内容时，对带限连续时间信号进行时域抽样，抽样信号的频谱为原时间信号频谱的周期延拓，这一过程是由时域卷积来造成的，鉴于其产生的频谱仍然是连续的，因此引入频域采样的必要性，以此进一步加强对离散傅里叶变换DFT的概念和意义进行明确；在讲授数字滤波器的设计和实现时，可以将抽样定理中的理想数字低通滤波器的知识点进行回顾，考虑到理想低通滤波器截止频率，可以用实际设计的滤波器进行逼近，因此，针对不同的信号频率，通过调整相应的滤波器设计参数，以完成不同的数字低通滤波器设计。在授课过程中，对于这些知识点之间的串联以及相互关系，要多讲解，突出所讲述知识点的概念，同时简化一些繁杂公式的推导。
在课程教学过程中，为了加深学生的印象，增强课堂的生动性，有必要在课堂引入动画或者算法的实时演示，教师可以在课件PPT上增加图片或者动画的形式对所讲述的算法进行展现，另外，在授课过程中，可以考虑使用Matlab软件，对所讲述的算法进行实时计算及绘图，进一步加深学生的对课程中涉及到的相关概念以及实现原理的直观性理解。
二 课程实验教学的探讨
数字信号处理实验课程是对理论课程的有益补充。通过实验课程，使学生加深对本门课程的理解并增强其动手实践能力具有非常大的帮助。因此，在实验内容的安排上，应做到与理论课相呼应，实验内容应涵盖从连续时间信号到离散时间信号的产生、连续时间信号的抽样、频谱分析以及数字滤波器的设计及实现等方面。与此同时，根据实验内容的难易程度，设置验证性实验、综合性实验以及设计性实验。其中，验证性实验主要让学生能切实理解数字信号处理课程的涉及的基本概念，主要包括序列的线性卷积、圆周卷积、相关运算、线性移不变系统的表征DFT以及FFT的应用，综合性实验主要涉及到滤波器的设计以及对数字信号的滤波仿真等方面。设计性实验主要是运用课程中所学习的知识去解决实际问题，包括语音数数字滤波系统的设计实验，分别从时域采样分析和频谱变换的角度，让学生自己录制一段语音，将语音信号数据读入后，可以分别人为设置不同类型的噪声，通过对所设计的滤波器类型以及参数的调整，完成加噪的语音信号的数字滤波。在实验的过程中，要做到让学生对理论知识的渗透理解，理解信号产生以及采集的过程、信号分析的过程以及信号处理系统的工作原理，强调加强知识点之间的串联，循序渐进，在加强学生对课程整体体系理解的基础上，从细节处对理论课程中涉及到的物理概念和算法原理落实到实处。
三 课程综合评价体系
在授课过程中，制定相应的课程综合评价体系对推动学生的上课积极性、提升课程学习效果具有实际意义。课程考核应以学生的学习过程为核心，建立起以教学目标管理和教学过程评价相结合、课堂学习与课外学习相结合的课程综合评价体系，要注重学生理论课堂与实验课堂上的表现，通过布置一些小任务，监测学生的实际学习效果。在学生成绩的评定中，设置分值比例为期末考试分值占50%，实验成绩占30%，平时作业以及课堂表现占20%。尤其在实验成绩以及课堂表现上，要与学生多交流，以鼓励性教学为主，对成绩较好的学生，鼓励其对问题的思考，培养创新性思维；而对于基础教差的学生，加强其对基础知识以及概念的理解，营造一种积极乐学，学生之间以学带学的良好学风。
四 结语
数字信号处理的特点是理论性强，概念抽象，针对课程教学中存在的问题，本文分别从课程理论教学与课程实验教学方面进行了探讨，教师在教学中要理顺知识点，注意知识点之间的关系和串联性，增加课堂教学的Matlab或动画演示，在实验教学中，要注意与理论知识相呼应，加强学生对概念的直观理解，有意识培养其创新思维。与此同时，营造积极的课堂秩序，完善课程综合评价体系，使学生能更好的获取知识，提高其运用所学知识的综合能力。
参考文献
[1]杨毅明，徐国辉，陈佳会.“数字信号处理”课程教学方式改革,电气电子教学学报，2014,36(3):41-43.
[2]刘芳.数字信号处理实验教学改革的探索.教育现代化,2017,11(46):71-72.
[3]刘芳.数字信号处理教学改革的探索[J].石家庄:教育教学论坛,2015,12（49）:242-243.
[4]沈媛媛,刘益成.《数字信号处理》课程教学改革探讨[J].中国现代教育装备,2008(10):98-99.
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