信息和计算科学专业《数字信号处理》教学的实践,该文是有关信号处理硕士论文开题报告范文跟《数字信号处理》和实践探索和科学相关本科论文开题报告范文.
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摘 要：本文首先分析了信息与计算科学专业《数字信号处理》课程教学中存在的问题.结合我校实际,总结了近年来该课程教学中进行的若干探索,如进行案例教学、主题教学、实验课程改革等.实践证明,因材施教可以有效地激发学生的学习兴趣,提升教学质量.
关键词：数字信号处理；信息与计算科学专业；案例教学
doi:10.16083/j.cnki.1671—1580.2018.03.017
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671—1580（2018）03—0060—03
开办十几年来,信息与计算科学在专业内涵、专业规范、教学内容和课程体系等方面都已形成较为固定的模式.数字信号处理作为本专业的一门专业必修课,在实际教学中存在一些问题.笔者经过近几年的教学探索,在大数据背景下,分析总结了一些实用的教学方法,如案例教学法、主题教学法等.通过具体的教学实践,发现在《数字信号处理》教学中,因材施教,进行引进适合课程的教学方法可以极大地激发学生的学习兴趣,提高学生学习的自觉性和主动性,从而可以提升学生获取知识和解决问题的能力.
一、信计专业《数字信号处理》课程的教学现状
（一）课时有限
在我校,本专业实行2+2 培养模式,即前两年课程设置与“数学与应用数学专业完全一致,后两年开设信息与计算科学专业课程.《数字信号处理》课程讲授安排32学时,实验24课时.
如何在有限的学时内使学生理解数字信号处理的基本原理,掌握信号处理的核心方法,这是教师需要认真思考的问题.对于前两年接受纯粹数学专业训练的学生来讲,如何将数学理论应用到信号处理中,实现从单一理论学习到理工结合的良好过渡,这对老师而言,具有一定的挑战性.
（二）概念抽象
众所周知,《数字信号处理》是通信专业的一门必修专业课,具有很强的工科性质.信计专业开设本课程,重点强调要求学生掌握信号处理的数学原理,但是课程中的许多概念都非常抽象,如频谱、脉冲响应、滤波器等,学生难于理解,这为课程的学习带来了很大难度.
（三）理工科差异
由于《数字信号处理》课程中许多问题有较强的物理背景,学生不仅对枯燥繁琐的推导难以理解,对其应用更是无从下手.同时学习该课程的思考、角度较之前有很大改变,许多学生并未意识到这一点,这与学生之前的思维方式有一定落差,致使学生学习目的不明确,学习主动性较差,部分学生还存在厌学情绪,出现学生学习无计划、无恒心,意志力薄弱等情况.
二、《数字信号处理》课程教学的若干探索
按照专业培养目标,针对目前数字信号处理课程中存在的问题,经过笔者近几年的教学实践,总结了以下教学方案策略.
（一）明确目标,使用案例教学
当学生被强迫灌输学习内容时,填鸭式教育极大地束缚了学生的自主思考能力.事实上他们更想知道学习内容的目的和作用.考虑到这一情况,在教学中,我们把实际案例放在教学过程的第一步,根据学生交流过程中出现的问题,引出新知识点.
例如数字信号处理是以频谱分析为基础的,为了使学生对“频谱”一词有更好的理解,授课前先放了由费翔和庾澄庆分别演唱的歌曲《冬天里的一把火》的部分,学生马上分辨出两个歌手的声音.这自然就产生一个问题：两首歌曲调一样,响度一样,为什么人们一听便知哪个是费翔唱的,哪个是庾澄庆唱的呢？这时可以介绍不同频谱下音色的差异,原因是信号中的细节是由高频成分确定的.两个歌手各自的高频泛音不同,高频成分的幅度不同,所以说两个人的音色个性也就不同,因而具有不同的表现力.接着播放《冬天里的一把火》的开头部分,学生就会感到低音频段比较丰满,音色浑厚,有空间感.这时总结,不同频谱下音乐的听感和音质均不同,从而介绍频谱概念的重要性,进行信号频谱分析的必要性.
类似的案例教学不仅可以充分发挥学生学习的主动性和积极性,引导学生学会分析问题,而且可以促进创新思维的培养,引导学生主动进行知识建构,得到双重技能训练.
（二）优化整合,进行主题教学
古人云：不识庐山真面目,只缘身在此山中.按照课文内容章节次序,难免有些照本宣科,按部就班的讲解会使学生感到内容混乱,缺乏层次感.事实上,数字信号处理自身具有很好的结构,教学中,对授课内容进行了提炼,某学期课程围绕以下五个主题［7］讲解：
1.傅里叶变换基础；
2.离散信号的滤波问题；
3.线性时不变系统；
4.快速傅里叶变换；
5.滤波器的设计.
通过实践,同学们普遍反映,脉络清晰,节奏紧凑,系统性强.
自学是节约课时的好方法,课程优化不只包括内容的浓缩,也涵盖学时的精减.课程中,“离散信号的滤波和卷积”的定义定理完全是连续情形的离散化,连续情况讲完之后,学生自学“离散信号的滤波与卷积”,在对比中加深知识理解,极大地提高了学习效率.
（三）启发借鉴,提升认识
1.数字信号处理不仅在工业、航空军事、医学、经济管理等领域有着广泛应用,而且已经渗透到人们生活的各个角落.近几年,数字产品迅速普及,4G手机、MP4 及数字电视便是典型的数字信号处理系统.通过讲述这些数字消费产品中的数字信号处理问题,不仅给学生形象的认识,而且使学生认识到了课程的重要性、实用性.
2.在理论课教学中,传统的黑板加粉笔式的讲解、繁琐的公式推导、纸上谈兵式的算法介绍,常使学生听得一头雾水,实验课程编程时摸不着头绪,很难进入状态.基于此,笔者结合MATLAB软件,让学生编写程序,将仿真结果可视化.并进行分组展示,互相评议,收到了良好的教学效果,如离散信号的运算和三角波的频谱等实验内容.同时合理利用网络信息,参考《数字信号处理》精品课程,下载搜集实用信息,增强课程直观性.
3.带领学生参观物理与电子工程学院的数字信号处理实验室,了解模拟滤波器等设备的工作过程,加强对数字滤波过程的认识.同时,对于“滤波器的频谱分析”等实用性实验,直接和物理系学生合作,这样增强了实践性,同时也培养了学生的合作精神.
（四）实验课程改革
1.介绍信号处理相关原理和算法的背景故事,［8］在学生了解历史的同时,激发学习动力.
2.发挥数学专业学生的专业优势,课程中的部分计算问题和习题,让学生自己讲解.如连续信号频谱的计算等问题.
3.期中布置小论文,分析总结的同时不仅加深了知识的理解,同时培养了学生的科研兴趣,为有志于进一步深造的同学提供了良好的锻炼机会.
4.发挥教师引导与教学团队作用,学期内邀请专业教师开设讲座,介绍有关信号处理的最新进展与最新科研成果,以此开拓学生的视野,说明其在后续课程如小波分析、数字图像处理中的应用.
（五）多方着力,提高教师专业素养
在教学中,有意识地培养学生的持久学习兴趣,激励学生不断处于较佳的学习状态,这将极大地促进高校学生的学习主动性和自觉性.为此,我们在教学中特别注重以下问题：
1.抓住课本备好课.人常道,台上一分钟,台下十年功.备前沿、备书本、备学生是我们专业教师的“三备”.针对学生情况,力争做到突出重点,突破难点.
2.提升教师课堂表现力.上课时,教师尽可能多地用抑扬顿挫、语调丰富、风趣幽默、充满诱因或悬念的语言,并配合丰富的表情和手势来组织课堂教学,给学生创造一个开放宽松的教学环境,从而调动学生的主观能动性.
3.课后反思.教学后的反思具有批判性,能使教师经验理论化,并有助于提高教师的教学总结能力.反思教学内容,反思课堂教学的不足,反思学生的优点,从而扬长避短.课后反思贵在及时,贵在坚持.以思促教,为提高后续备课质量提供宝贵的经验素材.
4.组织专业教师参加科研会议、教学研讨班,提升教师的科研教学水平,促进教师的专业成长.
三、结语
通过近几年的教学方法的探索,相比先前的教学状况而言,发现全面调动了学生学习这门课程的积极性,较好地帮助学生从思想上实现了数学理论到理工结合的过渡.当然,随着我国教学改革的深入,互联网+时代的到来,在国家“大众创业,万众创新”思想的指引下,高等学校专业课程教学改革正在逐步向应用型迈进.要紧跟时代步伐,不断将先进教育思想和理念融入《数字信号处理》等相关信计专业课程的教学当中来,以教学促进科研,科研反哺教学,进一步提高教学质量,提升教学效果.
归纳上述,本文论述了关于《数字信号处理》和实践探索和科学方面的相关大学硕士和信号处理本科毕业论文以及相关信号处理论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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