摘　要：《数字信号处理》课程是电类本科教学中的一门重要专业基础课程。针对本课程理论性较强的教学特点，结合MATLAB信号处理工具箱的应用及多媒体教学工具可使得课堂教学形象、通俗并易于理解。通过教学实践，取得了预期的效果。
关键字：数字信号处理　MATLAB　多媒体　教学方法　教学实践

目前数字信号处理课程已成为国内外电子信息、通信工程、自动控制及计算机等几乎所有电类专业甚至非电类专业如：生物、纺织、医学等专业的专业基础课程。让学生理解和掌握数字信号的产生及处理过程对学生未来从事电子工程设计是非常必要的。二十多年来，随着电子技术的发展，该课程教材内容发生了很大的变化，教学的对象也从研究生课程或本科选修课变成专业基础必修课。为适应电子技术的发展，使学生所学尽可能的与社会发展接轨，对数字信号处理这一课程进行改革势在必行。
数字信号处理课程的特点是课程本身理论性强、公式推导较多、概念比较抽象，学生常有枯燥难学之感。近年来，国外及国内有些学校对一般电类专业该课程的教学主要强调应用性学习，主要介绍数字信号处理的用途和用法，而对其深奥的理论推导仅做一般介绍，并给学生提供进行实验的机会，以激发学生对该课程的兴趣和学习主动性。
目前，所开设的数字信号处理课程主要面向电子信息和通信工程专业的本科生必修课以及全院研究生非电类专业的研究生选修课。教学手段主要以课堂教学为主。课时40～50学时，主要内容为确定性数字信号处理的概念和方法。教授这门课的教师感到相当一部分学生学习起来比较吃力，概念不清。特别是对于一些数学基础较差的学生，更是感到力不从心。
对该课程的改革思想主要是课程内容要适应数字信号处理技术的发展现状，淡化枯燥的数学推导，辅助以现代化教学手段，并开设相应的实验课。结合专业现状，将课堂教学一部分变为多媒体教学，尽量将一些理论分析用图形手段展示出来，以增强学生的感性认识。实验课主要是以MATLAB为平台，充分利用MATLAB的数字信号处理工具箱提供的各种功能让学生亲自动手将课堂所学进行仿真实现。实验课还可以通过用DSP试验箱实现数字信号处理的功能向学生进行演示。
一、结合MATLAB信号处理工具箱，丰富教学内容
将数字信号处理的理论教学和MATLAB的应用结合起来，使学生在学习基本理论的同时学会应用MATLAB进行信号与系统的分析，加深对基本概念和基本理论的理解，增进学习的深度和广度。通过各种教学内容及手段的改革，改变目前该课程的现状。努力提高学生学习该课程的兴趣及主动性，使学生对数字信号处理的基本概念和处理方法有较深的认识，从而提高对所学专业的认识。通过教学实践，也不断提高教师对课程的认识和教学水平，为进一步将该课程建设成精品课程奠定基础。
MATLAB数字信号处理工具箱中涵盖了数字信号处理课程中所有重要概念，也是工程设计的得力工具。对于培养应用型技术人才来说，掌握好设计工具的应用，是人才素质的体现。
根据这个思路，在该课程的教材选用上，应采用基本理论与MATLAB信号处理工具箱相结合的教材，教师上课可以在讲完基本理论知识后，通过用MATLAB程序编制的例程，画出相关的波形并给出相应的答案。对于适合用MATLAB完成的作业应鼓励学生尝试用MATLAB完成编程工作。鼓励学生进机房运行程序。当然用MATLAB进行辅助教学应能体现课堂教学的思路，对基本函数的应用多加关注。而有些功能超强的函数并不利于学生对概念的理解。比如：FIR滤波器设计函数fir1 和fir2,这些函数并不能反映FIR滤波器的设计思路。而应采用与理论教学相一致的程序设计方法。如窗函数设计法，程序中体现如何根据指标实现理想滤波器，如何调用窗函数实现FIR实际滤波器，如何验证滤波器的频率特性。和理论设计步骤相一致，就可使学生更好的理解滤波器的设计方法。
借助于MATLAB进行教学应和多媒体教学相结合，作为进行课堂教学举例的方法。这样可使学生加深学习印象。对于课程感兴趣的学生，可以逐步学会MATLAB工具的应用，对于未来的工程设计者，具有重要的意义。
从长期教学实践中，可以体会到该课程的教学方法应采用多种教学手段，而不能一味的追求多媒体，而应穿插板书教学、多媒体教学、MATLAB，可以避免手段单一使学生容易疲劳而影响教学效果。

二、实验课让学生扩展视野
除了课堂教学外，要让学生亲自参与到数字信号处理的实践中，通过亲自验证理论并设计系统，进一步加深学生的理论应用能力。实验课的设置可以分为四个部分，信号的时域分析，信号的频域分析。数字滤波器的设计（有限脉冲响应和无限脉冲响应两大类滤波器）。每个部分的实验可以根据课时情况设置不同的理论验证或设计内容。除了规定必做的内容外，可以让学生根据个人情况自己设计实验内容。实验仍以MATLAB作为平台，通过实验学生不但对理论有了新的认识，而且对MATLAB信号处理工具箱的应用能力得到提高。当然对于学习能力较低的学生，要做到这一点还有些困难，可以通过实验指导书给予较详尽的指导。
理论验证性实验的内容中应设置问题让学生思考。鼓励学生通过重新编写MATLAB程序验证个人答案。比如信号分析中时域信号采样是一个非常重要的概念，信号的时域采样，要引起频谱发生变化，教科书上通常给出香农采样定量，即只有在采样频率大于或等于信号的最高频率的2倍时，信号的信息才不丢失。这一点通过用MAILAB编程比较不同采样频率下的信号频谱就可得到验证。但是如果问若x(t)的香农采样频率为fs，则x(3t)的香农采样频率是什么？有些学生会感到茫然，这是可以让学生将x(t)和x(3t)的时域信号和频谱分别用MATLAB表示出来，学生很容易看出由于时域信号在时域上被压缩，而其频谱却得到了扩展,故香农采样频率也应相应提高。在这一过程中学生通过动手体会到了时域、频域信号的对应关系，也对采样频率的含义有了深刻的认识，同时也加深了对采样信号频谱的周期性的理解。
对于设计性实验，课程讲完之后要求学生根据课堂内容，编写相应的设计程序，当然对于用到的主要MATLAB函数要对学生进行汇总和说明。设计工作完成后要编程验证设计的正确性。要引导学生学会利用MATLAB工具箱所提供的不同设计手段进行设计。比如FIR数字滤波器的设计，最常用的是窗函数设计法，学生可根据设计指标选择不同的窗函数和长度，在理想滤波器上加窗函数就可得到所需要的滤波器的单位脉冲响应，所设计的滤波器正确与否，要通过验证程序，有两种验证方法：求出所设计滤波器的频谱上的边界频率处的衰减；求时域信号通过滤波器时的响应。由于FIR滤波器的最大特点是实现线性相位特性，故学生还应检查滤波器对有效信号有无失真。通过该实验学生学会对FIR数字滤波器的设计方法及应用方法。从而为进一步的硬件设计打好基础。
三、结论
数字信号处理课程非常重要，教师应该想方设法提高教学效果。采用多种教学方法，丰富教学内容，才能吸引学生对课程的关注。利用实验课使学生亲自编程，体会信号处理课程的乐趣。笔者通过实验课上和学生的交流，感到大部分学生对知识的渴望是非常强烈的，学生们普遍认为实验课是学生理解课堂知识的最好方法。要让本课程成为学生所爱，还必须在教学上进行不断探索。逐步完善教学条件和教学内容，进一步将课程打造成深受学生欢迎的精品课程。

参考文献：
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