辜小花，楊利平

信息科學(xué)是研究信息的獲取、傳輸、處理和應(yīng)用的科學(xué)，是眾多應(yīng)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化已成為信息技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展方向，其中數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化和智能化的基礎(chǔ)［1］。因此，數(shù)字信號處理技術(shù)是高等院校的電子科學(xué)與技術(shù)、信息工程和通信工程等電子信息類專業(yè)本科學(xué)生必須掌握的專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)之一。

數(shù)字信號處理的內(nèi)容異常豐富、發(fā)展非常迅速。數(shù)字計(jì)算機(jī)和信號處理在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，促使數(shù)字信號處理產(chǎn)生了許多分支，要想在本科階段將所有知識教給學(xué)生已不可能。目前，高等院校的“數(shù)字信號處理”課程的教學(xué)重點(diǎn)是數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論、基本概念和基本方法?，F(xiàn)針對“數(shù)字信號處理”課程的特點(diǎn)，對課程的教學(xué)方法進(jìn)行初步探討。

一、數(shù)字信號處理課程的特點(diǎn)

（一）內(nèi)容豐富，理論性強(qiáng)

“數(shù)字信號處理”課程的教學(xué)內(nèi)容較多，涉及離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、頻域分析、Z域分析，離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法，信號的譜分析，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。這些內(nèi)容均是課程的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，要求學(xué)生必須掌握的知識點(diǎn)多，難度大。

另外，該課程的許多內(nèi)容都涉及嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，理論性強(qiáng)，概念抽象。例如：用數(shù)學(xué)公式對離散信號和系統(tǒng)進(jìn)行抽象，其中涉及的離散時(shí)間傅里葉變換、差分方程與系統(tǒng)函數(shù)、離散傅里葉變換等均有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。對于數(shù)學(xué)功底一般的工科學(xué)生來說，理解這些數(shù)學(xué)公式的具體含義是一大難點(diǎn)。課程教學(xué)過程中，學(xué)生容易感到枯燥乏味，特別是一部分對于先修課程“信號與系統(tǒng)”學(xué)習(xí)有困難的同學(xué)，在學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理課程時(shí)，由于無法理清知識體系及相互之間的聯(lián)系，容易產(chǎn)生怕學(xué)、厭學(xué)的心理［2］。

（二）設(shè)計(jì)復(fù)雜，工程應(yīng)用性強(qiáng)

“數(shù)字信號處理”課程涉及多個(gè)學(xué)科，且應(yīng)用性強(qiáng)。要將常遇到的模擬信號進(jìn)行采樣、量化，獲得數(shù)字信號，然后對得到的數(shù)字信號進(jìn)行變換、分析、濾波及識別等處理，得到需要的處理結(jié)果［3］。因此，要求學(xué)生在掌握該課程基本概念和基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，還要掌握應(yīng)用這些知識解決實(shí)際問題的能力。

（三）與“信號與系統(tǒng)”課程聯(lián)系緊密

對于電子信息類專業(yè)的學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理之前，一般都已經(jīng)學(xué)習(xí)過“信號與系統(tǒng)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課?！靶盘柵c系統(tǒng)”主要是介紹連續(xù)時(shí)間信號及系統(tǒng)的分析方法，而“數(shù)字信號處理”則是介紹離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的分析方法。二者的很多基本概念和基礎(chǔ)理論都是相通的，但在具體分析時(shí)又有各自的特點(diǎn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，很容易用理解連續(xù)時(shí)間信號處理的方法來理解離散時(shí)間信號的處理方法，不重視二者的區(qū)別。

二、對課程教學(xué)方法的建議

（一）加強(qiáng)與相關(guān)課程的聯(lián)系

隨著教學(xué)改革的不斷深入，專業(yè)課程的學(xué)習(xí)已經(jīng)不再單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一門或某幾門課程，而是強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識體系。專業(yè)教學(xué)計(jì)劃對課程的具體學(xué)時(shí)都做了嚴(yán)格的規(guī)定，“數(shù)字信號處理”的理論教學(xué)從以往的64學(xué)時(shí)調(diào)整為48學(xué)時(shí)，甚至更少。在課時(shí)壓縮的情況下，如何保證教學(xué)內(nèi)容不少并提高教學(xué)質(zhì)量，是所有教師必須面對的難題［4］。

“數(shù)字信號處理”課程與先修的“信號與系統(tǒng)”課程在內(nèi)容和方法上都有許多相通之處，可以將二者看作是信號處理與系統(tǒng)分析的兩個(gè)部分，統(tǒng)籌規(guī)劃，做好教學(xué)內(nèi)容上的銜接，使二者的教學(xué)活動(dòng)連貫進(jìn)行。這對于學(xué)生深入理解信號處理與系統(tǒng)分析的基本概念，掌握基本原理有重要作用。

（二）注重算法分析

由于“數(shù)字信號處理”課程的理論性強(qiáng)，基本概念多，所以現(xiàn)在教學(xué)過程中普遍存在著“重理論、輕技能”的問題。在具體的教學(xué)活動(dòng)中，花費(fèi)了大量的學(xué)時(shí)講解概念和理論推導(dǎo)，對算法（如快速傅里葉變換）的具體實(shí)現(xiàn)的介紹偏少。實(shí)際上，對于工科學(xué)生來說，最重要的應(yīng)該是利用這些算法解決實(shí)際問題。他們在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，更需要掌握算法的具體實(shí)現(xiàn)過程，以及算法實(shí)現(xiàn)的效率等問題。通過對數(shù)字信號處理課程的學(xué)習(xí)，特別是其中關(guān)于快速傅里葉變換的具體實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該具有理解算法、分析算法和實(shí)現(xiàn)算法的能力，以便日后能更好地掌握離散余弦變換(DCT)、小波變換(WT)等數(shù)字信號處理方法的原理和具體實(shí)現(xiàn)步驟，利用這些工具解決工程實(shí)際問題。

（三）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

目前，開展數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)是該課程實(shí)踐教學(xué)的唯一手段。由于各方面條件的限制，各高校開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的做法大致為這樣兩種：第一種是只針對理論教學(xué)內(nèi)容開設(shè)一些簡單的實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)學(xué)生對基本知識的理解；第二種是在課程結(jié)束時(shí)開設(shè)幾個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，全面培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力。這兩種做法都存在片面性，容易造成理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。第一種做法可以強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和掌握，但卻缺乏對知識應(yīng)用能力的訓(xùn)練；第二種做法可能會(huì)由于學(xué)生缺乏基本的訓(xùn)練而達(dá)不到預(yù)期效果。

在當(dāng)前學(xué)時(shí)有限的條件下，可在理論教學(xué)過程中增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，通過課堂練習(xí)、討論等方式，使學(xué)生加深對基本知識的理解。同時(shí)，在理論教學(xué)過程中強(qiáng)化對基礎(chǔ)知識具體應(yīng)用的講解。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，既要包含一定的基礎(chǔ)技能訓(xùn)練，又要使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能涵蓋盡可能多的知識點(diǎn)?？梢酝ㄟ^設(shè)計(jì)自主式實(shí)驗(yàn)，由教師給出選題范圍，學(xué)生自由組合，選擇題目，自行給出設(shè)計(jì)方案并負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)，訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力。

（四）考核方式多樣化

成績考核評定是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要方式，也是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)方法的改變，要求考核方式也應(yīng)靈活多樣?！耙豢级ㄈ帧钡膫鹘y(tǒng)評價(jià)方式已與現(xiàn)行的教學(xué)方法不相適應(yīng)。對于“數(shù)字信號處理”課程而言，考核應(yīng)該突出兩個(gè)方面：一是考查對基礎(chǔ)知識、基本概念的掌握情況；二是考查應(yīng)用知識的實(shí)踐能力。在具體考核過程中，除期中考核、期末考試、實(shí)驗(yàn)和平時(shí)成績外，應(yīng)該加強(qiáng)對學(xué)生應(yīng)用知識的技能考核?？梢酝ㄟ^設(shè)計(jì)一系列不同難易程度的綜合設(shè)計(jì)題，全面評價(jià)學(xué)生對知識的掌握情況。此外，可根據(jù)數(shù)字信號處理的發(fā)展趨勢，適當(dāng)增加一些課外知識，鼓勵(lì)學(xué)生通過課后的自學(xué)習(xí)完成相關(guān)題目。

[1]姚天任.數(shù)字信號處理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]鄧己媛，吳健輝，張國云.電子信息類工科專業(yè)《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)探討[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（1）.

[3]劉國剛.《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)思考[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：專業(yè)版，2012（7）.

[4]郝保明，張明玉，唐永剛，等.“信號與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”的優(yōu)化教學(xué)研究[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（5）.