《数字信号处理》课程教学的改革与探索

《数字信号处理》课程教学的改革与探索
作者：郭继坤,汝彦冬
来源：《教育教学论坛》2013年第33期
摘要：数字信号处理课程由于理论性强、内容抽象、公式多等特点，学生掌握起来有一定的难度。

为了适应素质教育对通信工程专业人才培养的要求，对《数字信号处理》课程教学内容、课堂教学模式和考核机制进行改革，并依据考试情况，从问卷调查入手，进行改革的分析和总结。

关键词：数字信号处理；教学改革；研究型作业；考核机制
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0064-02
《数字信号处理》是电子通信类专业一门重要的专业基础课，一直存在着教师难教、学生难学的问题，主要原因是该课程理论多、公式多，学生在学习过程中直观感觉不明显，学习兴趣不大。

很多同学都是为了考试而学，为了考研而学，意识不到该门课程的实际应用性，在复杂的理论推导中失去了学习该门课程的积极性，为了改变这种学习现象，迫切需要对该课程进行改革。

针对教学中存在的种种问题，作者对我校通信工程2009级学生在该课程的教学内容、课堂教学模式和考核机制进行了大胆的改革，以期解决该课程的种种问题，达到较好的教学效果。

一、课程改革实施方法
1.借助Matlab软件辅助教学，让学生对所学知识有一个直观的认识。

使用Matlab软件演示课程中的概念、定义、公式推导和数学演算，附加板书讲解。

比如使用Matlab编程演示单位脉冲序列、单位阶跃序列、矩形序列、序列的傅立叶变换、有限长序列的卷积和、数字滤波器设计等[1]。

这样学生在读程序的同时，也大概掌握了运算过程，更利于学生掌握具体理论。

2.设计研究型作业，让学生自主去学习研究课程内容。

以学生为主的互动式教学方法是提高学生学习积极性及提高教学效果的主要方法[2]。

在教学过程中，根据学习内容，安排学生对自己录制的音频信号进行相应的处理。

通过研究型作业，学生在学会理论的同时也掌握了相应的实际应用，符合高质量的教学要求，并且提高了学生的学习积极性。

3.建立课程网站，减小学习时间和地点的局限性，巩固学习成果。

建立了《数字信号处理》课程网站，把教师课件放在网上供学生自由下载。

设立在线答疑专栏，及时解决学生在学习过程中存在的问题。

对教师的每堂课程录像，把视频文件放在网上便于学生随时学习。

为了鼓励学生在线学习，对提问和下载资源的学生进行加分，这样学生在线学习的人数有所提高，
在线学习积极性也较高，部分上课听不懂的内容可以重复学习，实现随时、随地学习，减少了学习时间和地点的局限性，收到良好的效果。

4.对课程考核机制在考试形式，学生准备和课程分数构成等方面进行改革。

以往学生主要针对复杂的数学推导过程、公式和计算方法进行机械的记忆，在考试中有时会因为一个定理或公式记忆的不准确而导致丢分，考试分数并没有反映学生真实的水平，应试现象较为严重。

针对以上情况，我们采取了一系列措施：首先，我们调整了学生的成绩构成。

期末考试卷面成绩由原来的80%调整到如今的60%，增加的研究型作业占据了总成绩的20%，对个别可以根据老师提供的参考程序进行较大改进的同学，平时成绩给予满分。

其次，本次考试以考查学生应用为主，学生可以在考试之前准备一张预备纸，写下任何自己认为有用的资料，并可以把预备纸带到考场上，避免了一些不必要的机械记忆。

再次，题型由以前的填空、判断、计算、选择和论述等多种题型，变成以论述为主，其他为辅的考试方式，实现了学生从应试教育到素质教育的转变。

二、课程改革的实际效果和存在的问题
本次课程改革的对象是我校通信工程2009级110名学生，110名学生中二表生为60名，三表生为50名，经问卷调查，反映了以下情况。

1.教学改革实际效果。

①学生学习兴趣有所提高。

通过课堂教学方法和教学内容的改革，学生的学习兴趣大大提高。

17%的同学认为该课程很有意思，学习兴趣很浓，38%的同学认为该课程学习起来不枯燥，36%的同学认为该课程学习兴趣一般，9%的同学认为一学该课程就头疼。

通过和采用传统教学方法的通信工程专业2010级学生数据进行比较，学习兴趣很浓的比率提高了5%，学习起来不枯燥的比率提高了10%。

②学生成绩更趋于合理化。

通信工程2009级学生的该门课程的考试成绩分布更趋于合理。

其中不及格人数占总数的6%，60分段的人数分占总数的20%，70分段的人数占总数的48%，80分段的人数占总数的14%，90分段的人数占总数的12%，成绩符合正态分布，成绩能真实反映出学生掌握该门课程的实际情况。

③学生的实践能力增强。

在课程教学中引入Matlab软件，学生在掌握《数字信号处理》相关内容的同时也加强了对该软件的掌握，所有学生都能简单操作该软件，其中50%的学生可以熟练操作。

在课程教学中根据所学内容和阶段的不同布置研究型作业，80%的同学能按照教师提供的程序对音频信号进行处理，17%的同学可以对教师给定的程序进行简单的改进，3%的同学可以自己编程完成作业，数据表明学生的实践能力有显著增强。

④学生对课程所学的内容印象较深，记忆时间较长。

课程考试完成一年后，对通信工程2009级学生进行了问卷调查，14%的学生认为对该课程绝大部分内容仍然记忆犹新，52%的学生认为可以回忆起该课程的一部分内容，35%的学生认为只掌握了该课程的一小部分内容，9%的学生认为学过该课程和不学差不多。

学生对本课程内容的印象较深，记忆时间较长。

2.改革中存在的问题和解决方法。

①二表生学习效果较好，三表生整体学习效果较差。

二表学生整体学习氛围较浓，学生对Matlab软件掌握较好，在课堂教学中绝大部分能跟上教师的思路，三表生对Matlab软件掌握一般，有一部分学生跟不上教师的思路，所以应根据学生
对Matlab软件的掌握情况适时调整教学进度，在教学开始应加大三表学生Matlab基础知识的复习，待学生基础知识牢固了才可以在教学中引入Matlab软件。

②学生对课程内容掌握很好，但对于一部分考研的学生，课堂讲授内容与考研内容差距较大，期末考试题型和考研题型脱钩在通信2009级学生中有22名学生准备考研，绝大部分考研专业课要考《数字信号处理》，他们普遍认为课程改革是成功的，效果是明显的，但同时也反映课堂讲授内容和考研时可能遇到的内容着重点不同的问题，即使本课程学的再好，考研也不一定能取得好成绩。

期末考试题型和考研题型差距较大，很难实现考试和考研的对接。

针对这部分学生，目前并未找到好的解决方法，只有让学生自己有针对性的学习和复习。

《数字信号处理》是一门很重要的专业基础课，又一向被学生认为是门难课，为了达到较好的教学效果，我们在教学内容、课堂教学模式和考核机制等方面进行了一系列改革，并依据考试情况，采用问卷调查方式，对课程改革进行探讨，总结经验和教训，完善改革机制，提出改革盲点。

实践表明，通过该课程的教学改革，教学质量很大程度的提高，增加了学生学习本课程的兴趣。

从以上的数据可以看出，本次改革得到大多数学生的认可，可以说该课程教学的改革是成功的。

参考文献：
[1]于家城，高永清.数字信号处理课程教学改革的实践[J].电气电子教学学报，2009，（10）：20-21，31.
[2]胡学友，王颖，胡云龙.数字信号处理教学改革与实践[J].高教论坛，2007，6（3）：67-69.
作者简介：郭继坤（1968-），男，黑龙江肇源人，教授，博士，硕士生导师，主要从事煤矿安全方面教学和研究工作。