“数字信号处理”课程新教学方案初探

０ 引言
“ 数 字 信 号处 理 ”课 程 的数 学理 论 性 强 ，又 包 含很 多科 学 方 法 ，广 泛 应用 于数 字通 信 、雷达 和信 号 处 理等 领 域 。然 而 由于初 学 者往 往 是本 科
年 级 的学生 ，刚 刚接 触 专业 课 ，既需 要 数学 理 论 基础 ，又要 有 解 决 实 际 问题 的动 手 能力 ，而学 习该 课 程 的时 问又 有 限 ，因此 大部 分 同学 都 反 映
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“ 数 字信 号 处理 ” 课 程新 教 学 方 案初 探
张冬 玲 ，李 天 昀 ，闰 红 刚
（ 解 放 军信 息 工程 大学信 息工程 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
【 摘要 】 本 文依据 “ 数 字信号处理”课程 的特 点 ，介绍一种新 的教 学方案 ，即采用工科思 维的启发 式教 学思路 、 内容
（ ３）频 域 分 析 方 法 比较 。频 域 分 析 方 法 是 两 门课 的重 点 内容 之 一 。 “ 数 字 信 号 处理 ”为 了 满 足 计算 机 处 理 信 号 的需 求 ， 目的是 实 现 时域 和
又 有 了后 面 的基 一 ２ 频分Ｆ Ｆ Ｔ。这 样 就 扩大 了Ｆ Ｆ Ｔ 的应用 场合 。
是描 述 系 统 的 另一 种 方 法 。在 “ 数 字信 号 处 理 ” 中 ，频率 响 应反 映 了系统 函数 在Ｚ 平 面单 位 圆上 的 情况 ，而 “ 信 号 与系 统 ” 中的频 率 响应 反 映 了系 统 函数在 Ｓ 平 面虚 轴 上 的情况 。通过 比较 学 习 ，学 生 容 易理 解 数 字 角频 率 和 模拟 角 频 率 的关 系 ，有 助 于为后 续 Ｉ Ｉ Ｒ 滤 波器 设 计 中 的频 率 变换 关 系打 下
法 和 教 学形 式 三个 方 面 进行 改 革 的一 种 新 的教 学
方案。
这个 问题 ，答 案 是欲 借 助计 算 机 处理 信 号 。信 号
必 须是 数 字 的 ，因此 需 要 研究 连 续 时 间信 号离 散
化后如何处理 、处理后 的信号与原信号 的特征有
何 异 同 。这 就需 要 用 数字 信 号处 理 的一 套 理 论来
类比的教 学方法和形 象化的教学形式。该方案 经过 多年的教学 实践 ，取得 了较好的教学效果。
【 关键 词 】 数 字信号 处理 ；工科思维 ；类比 ；形象化 【 中图分类号 】 Ｇ ６ ４ ２ ． ０ 【 文献标 识码 】 Ａ 【 文章编号 】 ２ ０ ９ ５ ． ５ ０ ６ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ ． ０ ０ ０ ８ — ０ ４
闰红 刚 （ １ ９ ７ ５ 一 ），男，河南驻 马店人 ，硕 士，讲 师，研 究
方 向为 通 信 与信 息 处 理 。
２ ０ １ ３ 年８ 月刊
源自文库
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叶 变换 按 直 接 计 算 进行 信 号 频 谱 分 析 的计 算 量 特 别 大 ，这在 工 程 中使 用 受 限 。 只有 大 大 降低 计 算 量 ，才 能使 系统 完 成 实 时处 理 ，满 足 工程 需 求 。 前 面 学 习 了基一 ２ 时分 Ｆ Ｆ Ｔ，由 于其输 入 时 域信 号 是 比特 逆 序 的 ，在 很 多 实 际 应用 场 合 受 限 ，因此
基础 。
在授 课 中 ，适 时 地 运用 工 科 思 维 方 式来 启 发 学 生 ，探究 每种 数 字 信 号处 理方 法 和 算 法产 生 的 原 因 ，就 可 以让 学 生 明 白它 的应 用 场 合 或使 用 范 畴 了 。这 样 可 以 利用 较 短 的 时 问让 学 生 理 解 深奥 而枯燥 的物理 意义 和应 用背 景 。
再 如 ，为 什 么要 学 习快 速 傅 里 叶 变换 （ Ｆ ａ ｓ ｔ Ｆ ｏ ｕ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ，Ｆ Ｆ Ｔ）？这 是 因为 离 散 傅 里
作者简介 ：张冬玲 （１ ９ ７ ６ 一 ），女 ，江苏盐城人 ，博 士，副 教授 ，研究方 向为通信信 号处理 ； 李天 昀 （１ ９ ７ ９ 一 ），男 ，江西 萍乡人 ，博士 ，副教授 ，研 究 方 向为通信信号处理与软件无线电；
用 工科 思维 的方式来 启发 学生 分析 和解决 问题 。 例如 ，绪论 中讨 论 学 习数 字 信号 处理 的必 要 性 ，可 以 归纳 为 “ 为 什 么要 学 习 数字 信 号处 理 ”
为 此 ，笔者 根 据 多年 从 事 “ 数 字 信 号处 理 ” 课 程设 计 教 学 的体 会 ，提 出从 教学 思 路 、教 学 方
解决 这个 问题 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ５ ． ２ ９
又 如 ，为 什 么 有 了离 散 信 号 的 时 域 分 析 方 法 ，还 要 学 习频 域 分 析方 法 ？原 因是从 时 域 观察 信 号 ，由于 噪声 或 信 号本 身 的原 因 ，往 往 “ 看” 不 清信 号 的基本 成 分 ，只有 换到 频 域 的角 度 才可 以研 究清 楚信 号 的基 本成 分 。
这 门课很 难学 懂 。
１ 基 于 工科 思 维 的 启 发式 教 学 思 路
教 育 的最 终 目的是 发展 思 维 能力 。 Ｔ科思 维 就 是遵 循 提 出问题 、分析 问题 、解 决 问题 这 ｊ个
步骤 。
“ 数 字信 号 处 理 ”课 程 的逻 辑 性特 别 强 ，大 部 分 内容 都 可 以归 纳 成 “ 问题 ” ，授课 课 程 中采