数字信号处理实验教学总结

　　摘要：数字信号处理是电子信息工程专业的一门专业基础课程，数字信号处理实验课程是对专业基础理论的巩固和补充。通过数字信号处理实验环节，可使学生掌握基础数字信号处理的理论和方法，提高计算机编程与仿真能力。同时，可促进学生养成良好实验习惯，培养工程综合设计及创新能力的培养。

　　关键词：数字信号处理实验；实验教学；实验设计

　　中图分类号：G648文献标识码：B文章编号：1672-1578（2015）08-0001-01

　　数字信号处理实验可培养学生编程及仿真能力，促进创新思维的发展。实验能力可促进创新能力的发展。通过提出问题，分析问题和解决问题，学生的创新意识才能够不断强化。本数字信号处理实验课程希望能够给予学生科学的指导，设计合理的实验步骤，使学生进一步掌握数字信号处理的理论知识，不断提升创新实践能力。

　　1.教学内容的设计与安排

　　我系所采用的是《数字信号处理实验指导书（MATLAB版）》，SanjitK.Mitra著，孙洪等译。该实验课程与数字信号处理课程配套，于本科三年级开设，16个学时。本课程是一门基础理论实验课程，在教学过程中，只有探索和实践新的教学方法，使教与学相辅相成，才能取得良好的教学效果。同时，鼓励学生对数字信号处理的实验课程提出改进建议。

　　该实验课程使用MATLAB作为教学实验手段。MATLAB以其强大的功能和较强的人机互动性、简单易用的程序语言以及编程环境，提供了比较完备的调试系统，成为国际公认的信号处理标准软件和仿真开发平台。目前，教学内容考虑使用MATLAB贯穿教学课件制作、课堂教学、实验设计以及课程实验设计多个环节。

　　2.教学过程

　　2.1备课环节。备课是教学活动的关键准备阶段。备课环节对整个教学过程是否能够发挥作用有很大的影响。若能将课程中的各个知识点进行详细总结，再通过精心设计的过程传授给学生，可使课堂教学效果显著提高。此外，在备课过程中需要添加一些相关课外以及拓展知识，可增加学生的学习兴趣，令课堂效率提高。总之，备课环节是整个教学过程中不容忽视的。充分的备课可使整个教学过程具备节奏感和计划性，帮助学生记忆知识点，增强学习兴趣。

　　《数字信号处理实验》课程的教学方法上需要用到强调分析问题和解决问题的思路，从而做到教学实验方案设计思路清晰，实验步骤明确。比如采用窗函数法设计FIR数字滤波器，从窗函数的选择、采样点的确定以及数字滤波器结构的确定，最终设计符合性能要求的数字滤波器。整个实验过程需要合理的实验步骤设计，然后要求学生按照实验步骤有序编程仿真实现，最后验证数字滤波器性能。

　　2.2讲解环节。在课程教学过程中，讲解环节通常会占用大部分的时间。对于数字信号处理实验课程来说，概念与数学公式讲解相对枯燥并不易理解。此时，更加需要多样化的讲解技巧使得较难的基本概念生动起来，激发学生的学习探索热情。

　　讲解技巧与方式有很多。比如，在讲解FFT快速傅里叶变换时，可引入创建该理论的作者以及工程试验背景，激发学生的好奇心。随后引入FFT在具体工程实践中的影响力和应用场景，学生在仿真实验时会觉得此理论十分有用，从而促进他们的实践兴趣以及增强好学的动力。

　　2.3课堂调控组织能力。课堂调控可使教师在具体教学活动中自我调节和过程掌控。通过思考怎样组织调节整堂课以及学生活动问题，可进一步提升自己在教学方面的经验。在教学过程中需要调整自己的讲课速度，并观察学生的表情，及时了解学生的知识掌握情况。

　　熟练的调控技能，能够有效组织整个教学实验过程，并且维持学生的学习热情，激发学生的学习动力。合理的课堂提问等互动环节，可培养学生的自信心和进取心，创造良好的课堂氛围，便于师生之间的感情交流。总之，教师要学会调控自己的讲授速度，在和谐的氛围下，指导学生理解该课程的基本概念与基本知识，熟悉实验过程。

　　2.4实验报告的要求。本课程是一门实验指导课程，因此规范实验报告要求十分重要。首先需要设计合理的教学实验计划，课程共安排了8个数字信号处理实验。具体包括：（1）离散时间信号的时域分析；（2）离散时间系统的时域分析；（3）离散时间信号的频域分析；（4）线性时不变离散时间系统的频域分析；（5）连续时间信号的数字处理；（6）数字滤波器的结构；（7）数字滤波器的设计；（8）数字滤波器的实现。上述内容基本涵盖了本科数字信号处理的基本概念以及重点难点。要求学生能够运用MATALB编程实现实验要求，掌握数字信号处理的仿真实现方法。

　　教师需要在备课时编写电子版的实验指导书，包括实验内容、实验步骤、实验过程以及实验思考问题。在授课过程中，首先讲述理论知识，然后布置本次实验内容，根据具体实验要求指导学生进行数字信号处理实验，最后提出具体实验报告要求。

　　本课程指导过程中，严格要求学生在充分理解相应理论基础上，按照实验指导书要求逐步仿真实现相应实验。实验报告需要及时记录仿真源代码（包括注释），仿真数据以及仿真图形，最后回答实验指导书中每个实验的思考题。实验报告格式也需要规范，要求注明实验标题、实验内容步骤等，绘图需规范，仿真结果需要标明具体坐标等。合理地规范实验报告，可使学生重视实验过程，养成良好的文档撰写习惯，及时记录仿真数据以及保存仿真图形等，促进理论知识的理解。

　　3.教学总结

　　数字信号处理实验教学是本专业的一门必修课程。在教学过程中，可请学生从教学目标、教学设计、课堂管理及教学效果等方面对本课程进行评价，从而促进教师提出教学改进计划。

　　目前总结的教学改进目标包括：（1）板书规范。对本课程而言，多媒体课件是主要的讲授手段，但课堂板书作为知识信息传播的一个重要渠道，可作为课程讲授的辅助手段。要求撰写工整、布局合理；及时有效地将重点内容保存在黑板上，使学生对课堂知识的整体结构有所了解。（2）开拓学生思维。鼓励本科生在实验环节具有创新性思维，激发他们自己设计实验内容的兴趣。可采取多听课、多讨论的方式，认真撰写听课笔记，及时总结教学实验内容。尽量不让学生的思维仅局限在课本内容上。（3）认真批改实验报告。要求学生提交实验报告可令他们认真对待实验过程。同时，及时批改实验报告并反馈给他们，可让学生总结知识理解上的不足，加深数字信号处理的理论与仿真过程的理解。