數(shù)字信號(hào)處理論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇數(shù)字信號(hào)處理論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

TheDevelopmentandApplicationsofDigitalSignalProcessing(DSP)-chip

Abstract:Duetothelimitationofoperationspeed，realtimeperformanceofdigitalsignalprocessing(DSP)systemisfarfromthatofanalogsignalprocessingsystemindecadesago.Sinceearly80’s，DSPchipshavebeengreatlyimprovedinthefollowingaspects:operationspeed，computationprecision，fabricationtechnics，cost，chipvolume，operationalpowersupplyvoltage，weightandpowerconsumption.Furthermore，developmenttoolsandmethodshavebeendevelopedgreatly.ModernDSPchipscanbeoperatedveryfast，whichmaketheimplementationofmanyDSPbasedsignalprocessingsystempossible.NowDSPchipshavebeenwidelyappliedsuccessfullyincommunication，automaticcontrol，aerospaceandmedicine.DSPbasedtechnologyhasverypromisingfutureinmannedspaceflightarea.

Keywords:digitalsignalprocessing(DSP);chip;development;application

數(shù)字信號(hào)處理作為信號(hào)和信息處理的一個(gè)分支學(xué)科，已滲透到科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)、國防和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，取得了豐碩的成果。對(duì)信號(hào)在時(shí)域及變換域的特性進(jìn)行分析、處理，能使我們對(duì)信號(hào)的特性和本質(zhì)有更清楚的認(rèn)識(shí)和理解，得到我們需要的信號(hào)形式，提高信息的利用程度，進(jìn)而在更廣和更深層次上獲取信息。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)越性表現(xiàn)為：1.靈活性好：當(dāng)處理方法和參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，處理系統(tǒng)只需通過改變軟件設(shè)計(jì)以適應(yīng)相應(yīng)的變化。2.精度高：信號(hào)處理系統(tǒng)可以通過A/D變換的位數(shù)、處理器的字長和適當(dāng)?shù)乃惴M足精度要求。3.可靠性好：處理系統(tǒng)受環(huán)境溫度、濕度，噪聲及電磁場(chǎng)的干擾所造成的影響較小。4.可大規(guī)模集成：隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產(chǎn)品一致性好等優(yōu)點(diǎn)。

然而，數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)由于受到運(yùn)算速度的限制，其實(shí)時(shí)性在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)不如模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，使得數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用受到了極大的限制和制約。自70年代末80年代初DSP(數(shù)字信號(hào)處理)芯片誕生以來，這種情況得到了極大的改善。DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器。DSP芯片的出現(xiàn)和發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的提高，許多新系統(tǒng)、新算法應(yīng)運(yùn)而生，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前，DSP芯片已廣泛應(yīng)用于通信、自動(dòng)控制、航天航空、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。

DSP芯片的發(fā)展

70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的誕生標(biāo)志著DSP芯片的開端。隨著半導(dǎo)體集成電路的飛速發(fā)展，高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的要求和數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸，在80年代初至今的十幾年中，DSP芯片取得了劃時(shí)代的發(fā)展。從運(yùn)算速度看，MAC（乘法并累加）時(shí)間已從80年代的400ns降低到40ns以下，數(shù)據(jù)處理能力提高了幾十倍。MIPS（每秒執(zhí)行百萬條指令）從80年代初的5MIPS增加到現(xiàn)在的40MIPS以上。DSP芯片內(nèi)部關(guān)鍵部件乘法器從80年代初的占模片區(qū)的40%左右下降到小于5%，片內(nèi)RAM增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。從制造工藝看，80年代初采用4μm的NMOS工藝而現(xiàn)在則采用亞微米CMOS工藝，DSP芯片的引腳數(shù)目從80年代初最多64個(gè)增加到現(xiàn)在的200個(gè)以上，引腳數(shù)量的增多使得芯片應(yīng)用的靈活性增加，使外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和各個(gè)處理器間的通信更為方便。和早期的DSP芯片相比，現(xiàn)在的DSP芯片有浮點(diǎn)和定點(diǎn)兩種數(shù)據(jù)格式，浮點(diǎn)DSP芯片能進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，使運(yùn)算精度極大提高。DSP芯片的成本、體積、工作電壓、重量和功耗較早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP開發(fā)系統(tǒng)方面，軟件和硬件開發(fā)工具不斷完善。目前某些芯片具有相應(yīng)的集成開發(fā)環(huán)境，它支持?jǐn)帱c(diǎn)的設(shè)置和程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和DMA的訪問及程序的單部運(yùn)行和跟蹤等，并可以采用高級(jí)語言編程，有些廠家和一些軟件開發(fā)商為DSP應(yīng)用軟件的開發(fā)準(zhǔn)備了通用的函數(shù)庫及各種算法子程序和各種接口程序，這使得應(yīng)用軟件開發(fā)更為方便，開發(fā)時(shí)間大大縮短，因而提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。

目前各廠商生產(chǎn)的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。

通用DSP芯片的特點(diǎn)1.在一個(gè)周期內(nèi)可完成一次乘法和一次累加。

2.采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)。

3.片內(nèi)有快速RAM，通常可以通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問。

4.具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)硬件支持。

5.快速中斷處理和硬件I/O支持。

6.具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器。

7.可以并行執(zhí)行多個(gè)操作。

8.支持流水線操作，取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊進(jìn)行。

DSP芯片的應(yīng)用

隨著DSP芯片性能的不斷改善，用DSP芯片構(gòu)造數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)作信號(hào)的實(shí)時(shí)處理已成為當(dāng)今和未來數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著各個(gè)DSP芯片生產(chǎn)廠家研制的投入，DSP芯片的生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，產(chǎn)量增大，成本和售價(jià)大幅度下降，這使得DSP芯片應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在DSP芯片的應(yīng)用遍及電子學(xué)及與其相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。

典型應(yīng)用(1)通用信號(hào)處理：卷積，相關(guān)，F(xiàn)FT，Hilbert變換，自適應(yīng)濾波，譜分析，波形生成等。(2)通信：高速調(diào)制/解調(diào)器，編/譯碼器，自適應(yīng)均衡器，仿真，蜂房網(wǎng)移動(dòng)電話，回聲/噪聲對(duì)消，傳真，電話會(huì)議，擴(kuò)頻通信，數(shù)據(jù)加密和壓縮等。(3)語音信號(hào)處理：語音識(shí)別，語音合成，文字變聲音，語音矢量編碼等。(4)圖形圖像信號(hào)處理：二、三維圖形變換及處理，機(jī)器人視覺，電子地圖，圖像增強(qiáng)與識(shí)別，圖像壓縮和傳輸，動(dòng)畫，桌面出版系統(tǒng)等。(5)自動(dòng)控制：機(jī)器人控制，發(fā)動(dòng)機(jī)控制，自動(dòng)駕駛，聲控等。(6)儀器儀表：函數(shù)發(fā)生，數(shù)據(jù)采集，航空風(fēng)洞測(cè)試等。(7)消費(fèi)電子：數(shù)字電視，數(shù)字聲樂合成，玩具與游戲，數(shù)字應(yīng)答機(jī)等。

在醫(yī)學(xué)電子學(xué)方面的應(yīng)用如同其它數(shù)字圖像處理一樣，DSP芯片已在醫(yī)學(xué)圖像處理，醫(yī)學(xué)圖像重構(gòu)等領(lǐng)域，如CT、核磁成象技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，已取得了令人滿意的效果。在助聽，電子耳渦等方面也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展(文獻(xiàn)［1,2］)。國內(nèi)、外也有關(guān)于腦電、心電、心音和肌電信號(hào)處理方面基于DSP芯片系統(tǒng)的報(bào)道(文獻(xiàn)［4～7］)，我們對(duì)1996年以前國外生物醫(yī)學(xué)工程的部分核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊進(jìn)行檢索，有關(guān)基于DSP芯片處理系統(tǒng)的報(bào)道很少。對(duì)國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程的核心期刊，如《中國醫(yī)療器械雜志》、《中國生物醫(yī)學(xué)工程雜志》、《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》和《中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)》等刊物進(jìn)行檢索，未見有關(guān)基于DSP芯片系統(tǒng)方面的報(bào)道。對(duì)我所的光盤數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，未見有關(guān)在航天醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的報(bào)告。

我們認(rèn)為在生理信號(hào)處理領(lǐng)域基于DSP芯片的技術(shù)可以解決我們?cè)趯?shí)際工作中遇到的某些問題，如當(dāng)生理信號(hào)數(shù)據(jù)量很大(如腦電，肌電等)且處理算法相對(duì)復(fù)雜時(shí)，現(xiàn)有的微機(jī)在實(shí)時(shí)采樣、處理、存儲(chǔ)和顯示方面往往不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求，而基于DSP芯片的高速處理單元和微機(jī)構(gòu)成主從系統(tǒng)可以較好地解決這類問題。

載人航天領(lǐng)域中信號(hào)傳輸帶寬的限制需要對(duì)生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮；大型實(shí)驗(yàn)中對(duì)龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理依賴于數(shù)字處理系統(tǒng)的構(gòu)成；載人航天中對(duì)數(shù)據(jù)處理精度，可靠性要求以及功耗、工作電壓、體積、重量等方面的限制需要我們?cè)跇?gòu)造處理系統(tǒng)中選擇性能優(yōu)良的芯片。我們認(rèn)為將DSP技術(shù)應(yīng)用于載人航天領(lǐng)域具有十分重要的意義。

結(jié)束語

以DSP芯片為核心構(gòu)造的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，可集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)和高速實(shí)時(shí)處理為一體，能充分體現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)越性，能很好地滿足載人航天領(lǐng)域設(shè)備測(cè)量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向發(fā)展，各種各類通用及專用的新型DSP芯片在不斷推出，應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)手段在不斷完善。這樣為實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用——尤其是在載人航天領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。我們有理由相信，DSP芯片進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)對(duì)載人航天信號(hào)處理領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

［參考文獻(xiàn)］

［1］李小華，李雪琳，徐俊榮.基于DSP的數(shù)字助聽器的研究.95年生物電子學(xué)［C］，醫(yī)學(xué)傳感器等聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議文集，北京，1995:438～439

［2］候剛，徐俊榮.用于植入式多道電子耳渦的一種數(shù)字實(shí)時(shí)語音特征分析系統(tǒng)的研究［M］.生物醫(yī)學(xué)工程前沿，合肥：中國科技大學(xué)出版社，1993：471～476

［3］邱澄宇，何宏彬.用于心電信號(hào)數(shù)據(jù)壓縮的數(shù)字信號(hào)處理器［M］.生物醫(yī)學(xué)工程前沿，合肥：中國科技大學(xué)出版社，1993：463～466

篇（2）

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Knowledge Penetration and Extension of Digital Signal

Processing Theory and Practice Teaching

CAO Xinli， TIAN Yi

（School of Electrical and Information Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430073）

Abstract This paper takes mathematical principles to the domain transform domain digital signal processing when students are learning in a digital filter network for example， correspond by comparing before and after signal processing algorithms and theory on the actual hardware implementation， allows students to easily from the Z transform， discrete Fourier transform learning theory easy to draw circuits and program their hardware implementation is achieved. In the study of digital signal processing algorithms in the process， to students whose mathematical formulas penetration corresponding hardware circuits and structures， can make subsequent DSP applications while learning courses， easy to understand and design. Theoretical and experimental study by personal experience， feel the penetration and extension of signal processing system in the teaching curriculum.

Key words digital signal processing； DSP； course system； penetration

在電子信息工程學(xué)科中，數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)和仿真課程已經(jīng)很好地融合進(jìn)來。很多高校的信息類專業(yè)相繼開設(shè)了數(shù)字信號(hào)處理，DSP應(yīng)用的相關(guān)理論課程，并開設(shè)了matlab信號(hào)分析與處理等課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。如何在理論和實(shí)踐課程教學(xué)中完成對(duì)數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)的滲透于延伸，讓學(xué)生更好的認(rèn)識(shí)到數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的理論和實(shí)踐和有機(jī)結(jié)合呢？

1 數(shù)字信號(hào)處理的作用

數(shù)字信號(hào)處理是研究把信號(hào)用數(shù)字或符號(hào)表示成序列，通過計(jì)算機(jī)或通用（專用）信號(hào)處理設(shè)備，用數(shù)字的數(shù)值計(jì)算方法處理，提取有用信息便于應(yīng)用的客觀規(guī)律性。

在信號(hào)處理中，很多信號(hào)比如聲音信號(hào)，在時(shí)域上看是雜亂無章的，沒有任何規(guī)律的，當(dāng)轉(zhuǎn)化成頻域信號(hào)后，很容易看出來信號(hào)的相關(guān)性質(zhì)，對(duì)信號(hào)的處理也更為方便。模擬信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)信號(hào)衰減大，且抗干擾能力差；數(shù)字信號(hào)設(shè)備靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、遠(yuǎn)距離傳輸速度快且不失真。

數(shù)字信號(hào)處理可以將有用信號(hào)從雜亂無章的干擾中提取出來，恢復(fù)原始信號(hào)并可以對(duì)其增強(qiáng)。它對(duì)聲音，圖像，其他現(xiàn)實(shí)中的物理量進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、信號(hào)傳輸、信號(hào)接收還原、信號(hào)濾波等作用，保證信號(hào)傳輸質(zhì)量，在電信和其它學(xué)科中具有重要的意義。

數(shù)字信號(hào)處理算法是對(duì)其離散信號(hào)與系統(tǒng)的變換和濾波的理論基礎(chǔ)，在此算法基礎(chǔ)上，用硬件或軟件的方法將其實(shí)現(xiàn)，這是整個(gè)數(shù)字信號(hào)處理的過程。下面我們來分析變換理論和具體實(shí)現(xiàn)之間的對(duì)應(yīng)。

2 數(shù)字信號(hào)處理中數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)算法原理

在數(shù)字信號(hào)處理中，以IIR數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)為例。對(duì)于一個(gè)輸入輸出關(guān)系已經(jīng)給定的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)或差分方程已知，可以用不同結(jié)構(gòu)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。由Z變換的相關(guān)知識(shí)，我們可以知道對(duì)N階差分方程進(jìn)行Z變換，得到系統(tǒng)函數(shù)的一般表示式：

（1）

如果要設(shè)計(jì)IIR級(jí)聯(lián)型數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)，就要根據(jù)級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將H（z）變換成級(jí)聯(lián)型一階節(jié)和二階節(jié)的形式。

（2）

這樣，就把系統(tǒng)函數(shù)分解成了N1個(gè)一階節(jié)和N2個(gè)二階節(jié)。有了這樣的結(jié)構(gòu)，就可以得到IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)方框圖，如圖1。

圖1 IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)方框圖

3 數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)二階節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)

第二節(jié)中是數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的算法原理和系統(tǒng)函數(shù)分解公式，那么這樣的數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)怎樣用硬件實(shí)現(xiàn)呢？

從圖1看出，IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)是由M個(gè)二階節(jié)組成的，一階節(jié)可以看做二階節(jié)的特殊情況。在每一個(gè)二階節(jié)中，有四個(gè)加法環(huán)節(jié)（如圖1中的圓圈標(biāo)示），有兩個(gè)延時(shí)單元，有四個(gè)標(biāo)量乘法環(huán)節(jié)。其中的加法環(huán)節(jié)和標(biāo)量乘法器可以有專用數(shù)字信號(hào)處理芯片中的加法器和乘法器實(shí)現(xiàn)，延時(shí)單元可以由觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，比如D觸發(fā)器。

現(xiàn)在以一個(gè)二階節(jié)為例，根據(jù)方框原理圖（圖2）說明其硬件構(gòu)成。

（3）

（4）

所以從到有兩個(gè)延時(shí)電路——延時(shí)一個(gè)周期和兩個(gè)周期，即為，；兩個(gè)乘法電路，；兩個(gè)加法電路。用硬件實(shí)現(xiàn)如圖3所示。同樣地，從到的電路結(jié)構(gòu)與前面類似，延時(shí)電路可以與前面公用。

圖2 IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)二階節(jié)方框圖

圖3 IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)二階節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)

4 數(shù)字信號(hào)處理課程理論與實(shí)踐教學(xué)的知識(shí)滲透與延伸

學(xué)生在數(shù)字信號(hào)處理的理論課程中了解了相關(guān)的算法原理后，并和實(shí)際的硬件電路實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)了解，就掌握了從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換過程。

所以在講授數(shù)字信號(hào)處理的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，都應(yīng)該按照這樣的思想去引導(dǎo)學(xué)生：（1）清晰透徹的講授每一章節(jié)的離散信號(hào)與系統(tǒng)的算法原理，從時(shí)域分析到頻域分析，到時(shí)頻變換，快速算法，到數(shù)字濾波結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)。在每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，都把相應(yīng)的數(shù)學(xué)原理和對(duì)應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)起來，使學(xué)生了解知識(shí)的實(shí)際用途。（2）在學(xué)生掌握算法原理的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)其在相應(yīng)的仿真工具上進(jìn)行算法的仿真，得到相應(yīng)的系數(shù)和性能，分析算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。（3）根據(jù)前面學(xué)習(xí)的理論算法和硬件實(shí)現(xiàn)的知識(shí)滲透，使學(xué)生能夠快速輕松地選擇相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理器件，實(shí)現(xiàn)其算法原理，從而達(dá)到理論和實(shí)踐的較好結(jié)合，使得學(xué)生在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，有了較深入和較高層次的認(rèn)識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用。

5 結(jié)論

論文以一個(gè)實(shí)際的《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)范例——IIR級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原理，說明了教學(xué)的順序和層次，從理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，到具體實(shí)現(xiàn)的滲透，使得學(xué)生在徹底掌握理論變換算法的基礎(chǔ)上，更深層次地與實(shí)際動(dòng)手相結(jié)合，很好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的滲透與延伸，在后續(xù)的DSP原理與應(yīng)用，信號(hào)分析與處理中可以較為輕松深入地掌握，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張洪濤，萬紅，楊述斌.數(shù)字信號(hào)處理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

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篇（3）

作者簡介：李磊（1981-），男，河南南陽人，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院，講師；楊潔（1983-），女，河南商丘人，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院，講師。（河南 鄭州 450001）

基金項(xiàng)目：本文系2012年度教育部大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃課題（項(xiàng)目編號(hào)：1210459084）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）23-0056-02

“數(shù)字信號(hào)處理”課程是電子信息、通信工程、自動(dòng)化工程及相近專業(yè)必修的專業(yè)課，在電氣工程、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。[1]當(dāng)前國家越來越重視大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。通過實(shí)施教育部大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃和卓越工程師計(jì)劃，促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，增強(qiáng)高校學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的工程實(shí)踐能力，需要調(diào)整“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)內(nèi)容，引入新的教學(xué)手段和教學(xué)方法來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，這是專業(yè)基礎(chǔ)課教師所面臨的重要課題。筆者介紹了一種針對(duì)本科生教學(xué)的分層教學(xué)模式，突破單一的理論灌輸?shù)慕虒W(xué)弊端，顯著提高學(xué)生們學(xué)以致用的能力，并運(yùn)用實(shí)例介紹了這種分層教學(xué)模式。

一、“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字信號(hào)處理是一門理論性很強(qiáng)的課程，內(nèi)容抽象，公式繁多，課程內(nèi)容涉及很多數(shù)學(xué)推導(dǎo)與計(jì)算。目前，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要存在以下問題：[2，3]

1.教學(xué)內(nèi)容過度重視理論推導(dǎo)，不注重理論和實(shí)踐相結(jié)合

國內(nèi)大學(xué)的很多任課老師往往注重講授公式性質(zhì)、定理的由來，注重理論的嚴(yán)謹(jǐn)與正確性，這勢(shì)必大大占據(jù)有限的授課時(shí)間。這種教學(xué)思路使課程陷于數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，而使學(xué)生感到枯燥乏味，抓不住重點(diǎn)，教學(xué)效果大打折扣。

2.課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，與工程實(shí)踐還有距離

課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般都以MATLAB軟件作為仿真平臺(tái)，對(duì)課程中的時(shí)域離散信號(hào)、系統(tǒng)的時(shí)頻域理論和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)理論進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。誠然，MATLAB仿真軟件作為信號(hào)處理的實(shí)驗(yàn)手段，具有信息量大、形象直觀的特點(diǎn)，在很大程度上補(bǔ)充了單一的理論教學(xué)模式。但是仿真手段畢竟是理論的數(shù)學(xué)編程，還是脫離了工程應(yīng)用的實(shí)際背景。仿真不能完全取代本課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐內(nèi)容。算法仿真內(nèi)容過于形式化、過于簡單，只能作為工程實(shí)踐的前期階段設(shè)計(jì)內(nèi)容。

二、分層教學(xué)法原則與內(nèi)容

傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理課程大多只討論算法的理論及其推導(dǎo)，較少涉及工程實(shí)現(xiàn)方法及相應(yīng)的軟硬件技術(shù)。大學(xué)的教學(xué)應(yīng)是理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究為一體的，實(shí)踐教學(xué)作為理論和科學(xué)研究的橋梁，是現(xiàn)有理論的源頭，也是未來科研開拓的基礎(chǔ)。理論課程應(yīng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)形式的多樣化，包括多種實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、科技競(jìng)賽和創(chuàng)新活動(dòng)等。數(shù)字信號(hào)處理課程可以分為理論學(xué)習(xí)，算法仿真，數(shù)字信號(hào)處理工程應(yīng)用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)，課題為導(dǎo)向的數(shù)字信號(hào)處理課程工程實(shí)踐拓展訓(xùn)練四個(gè)層次。[4]

1.第1層：理論學(xué)習(xí)

廣義來說，數(shù)字信號(hào)處理是研究用數(shù)字方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、變換、濾波、檢測(cè)、調(diào)制、解調(diào)以及快速算法的一門技術(shù)學(xué)科。目前本科生只是學(xué)習(xí)經(jīng)典的數(shù)字信號(hào)處理理論，主要包括有關(guān)數(shù)字濾波技術(shù)、離散變換快速算法和譜分析方法。因?yàn)榻虒W(xué)時(shí)間有限，現(xiàn)代信號(hào)處理或者數(shù)字圖像處理的內(nèi)容只能根據(jù)項(xiàng)目需求有針對(duì)性進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生去搜索相關(guān)文獻(xiàn)，查找資料，激發(fā)他們的自學(xué)熱情和能力。

2.第2層：算法仿真

算法仿真往往是電子信息工程實(shí)施以前必經(jīng)的重要階段。MATLAB語言具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和可視化功能。它作為數(shù)字信號(hào)處理的有力助手，成為教學(xué)的重要部分。其以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，具有豐富的數(shù)值計(jì)算功能，強(qiáng)大的繪圖功能，更重要的是具有完備的數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)工具箱。比如FIR濾波器的設(shè)計(jì)，包含三種方法：程序設(shè)計(jì)法、FDATool設(shè)計(jì)法和SPTool設(shè)計(jì)法。其中FDATool（Filter Design & Analysis Tool）是MATLAB信號(hào)處理工具箱專用的濾波器設(shè)計(jì)分析工具，操作簡單、靈活，可以采用多種方法設(shè)計(jì)FIR和IIR濾波器。在MATLAB命令窗口輸入FDATool后回車就會(huì)彈出FDATool界面。SPTool是MATLAB信號(hào)處理工具箱中自帶的交互式圖形用戶界面工具，它包含了信號(hào)處理工具箱中的大部分函數(shù)，可以方便快捷地對(duì)信號(hào)、濾波器及頻譜進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和瀏覽。學(xué)生可以采用MATLAB進(jìn)行電子工程中算法的前期仿真，然后將MATLAB程序轉(zhuǎn)換成C語言移植到硬件平臺(tái)上。

3.第3層：數(shù)字信號(hào)處理工程應(yīng)用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)

數(shù)字信號(hào)處理算法需要借助特有的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，采用的編程語言一般是C語言。目前數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方式一般有三種：（1）利用通用可編程DSP芯片進(jìn)行開發(fā)的方式。由于是采用基于C語言進(jìn)行編程，算法實(shí)現(xiàn)過程簡單，但資源受到限制，并行度差。（2）采用專用集成電路ASIC方式進(jìn)行開發(fā)。雖然效率高，但開發(fā)流程長，成本高，開發(fā)出來的系統(tǒng)不能更改。（3）采用FPGA芯片進(jìn)行開發(fā)。可以提供高效率和高質(zhì)量的數(shù)字系統(tǒng)。在實(shí)際硬件平臺(tái)選型中，使學(xué)生能夠?qū)纹瑱C(jī)、ARM、DSP、FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域加以區(qū)分，從而更加深刻認(rèn)識(shí)到DSP和FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的巨大優(yōu)勢(shì)。

4.第4層：課題為導(dǎo)向的“數(shù)字信號(hào)處理”課程工程實(shí)踐拓展訓(xùn)練

課題為導(dǎo)向的教學(xué)模式是提高學(xué)生實(shí)踐能力的新型教學(xué)模式。它以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為平臺(tái)，以基于案例為教學(xué)模式，以科學(xué)研究的方式組織和引導(dǎo)學(xué)生獲取和運(yùn)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和分析解決問題的能力。這種方式克服了教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中單純模仿的弊端，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，拓展學(xué)生的眼界，引導(dǎo)學(xué)生解決開放性問題，促使學(xué)生不斷提出新問題、發(fā)現(xiàn)新問題和解決新問題。

以上這四個(gè)層次并不是單一的順序遞進(jìn)關(guān)系，而是不斷交互的關(guān)系。比如工程實(shí)際問題的解決過程往往促使學(xué)生回歸理論學(xué)習(xí)層次去深入研究，反過來能夠更好地去解決工程實(shí)踐中遇到的技術(shù)難題。算法仿真采用的MATLAB語言需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)處理工程應(yīng)用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)使用的C語言進(jìn)行移植，這也需要第二層和第三層內(nèi)容的不斷交互。

三、教學(xué)實(shí)例

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的綜合培養(yǎng)、潛力開發(fā)和工程創(chuàng)新精神的激勵(lì)，學(xué)校積極為學(xué)生們搭建工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生參加“全國電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、全國挑戰(zhàn)杯、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目等活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。下面基于教育部大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題“基于麥克風(fēng)陣列聲源定位的動(dòng)態(tài)視頻跟蹤系統(tǒng)”來例證“數(shù)字信號(hào)處理”課程的分層教學(xué)模式。[5]

首先，學(xué)生們經(jīng)過調(diào)研確定項(xiàng)目需求，選取合適的算法模型進(jìn)行研究。基于課題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式促使學(xué)生從需求這個(gè)工程項(xiàng)目源頭進(jìn)行考慮。經(jīng)過廣泛的調(diào)研，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)在日常生活中，常規(guī)的攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)的攝像頭安裝是固定的，監(jiān)控方位是靜態(tài)的，只能監(jiān)控有限的方位區(qū)間。這樣的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控方位區(qū)間狹窄，難免存在很大的監(jiān)控盲區(qū)，無法很好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。由人類的耳朵和眼睛協(xié)調(diào)工作的仿生原理得到啟發(fā)，人類的耳朵相當(dāng)于一個(gè)二元聲音傳感器陣列，捕捉到聲源信息，通過大腦判斷，得到聲源的方位信息。然后驅(qū)動(dòng)我們的脖子扭轉(zhuǎn)到聲源方向，我們的眼睛就可以實(shí)時(shí)看到聲源目標(biāo)，做出視覺的判斷。為此，學(xué)生們用微型麥克風(fēng)陣列來代替人耳，用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來代替脖子，用攝像頭代替眼睛，用DSP處理器來代替人腦實(shí)現(xiàn)信號(hào)的運(yùn)算處理和控制功能，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于麥克風(fēng)陣列聲源定位的動(dòng)態(tài)視頻跟蹤系統(tǒng)，如圖1所示。這樣，該視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過麥克風(fēng)陣列進(jìn)行多傳感器聯(lián)合信號(hào)處理，可以首先根據(jù)聲源的聲音有無來判斷是否啟動(dòng)監(jiān)控，再通過聲源的方位可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)攝像頭跟蹤實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)、全角度實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控。

算法模型的確定促使學(xué)生廣泛閱讀文獻(xiàn)，最終找到了陣列信號(hào)處理理論作為麥克風(fēng)陣列數(shù)學(xué)建模的理論基礎(chǔ)。通過MATLAB仿真分別分析了仿真的寬帶音頻信號(hào)和實(shí)驗(yàn)采集的音頻信號(hào)，驗(yàn)證理論模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠很好地匹配。該本科生研發(fā)團(tuán)隊(duì)把寬頻聲音信號(hào)的特點(diǎn)和傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)聲源方位估計(jì)算法相結(jié)合，依據(jù)到達(dá)時(shí)間差的聲源定位原理，提出了一種頻域波束形成算法，系統(tǒng)框圖如圖2所示。系統(tǒng)上電后，多路麥克風(fēng)分別接收音頻信號(hào)，并進(jìn)行采樣緩存，送入DSP處理器中進(jìn)行端點(diǎn)檢測(cè)，如當(dāng)前信號(hào)為噪聲或無用信號(hào)，則丟掉已采集的信號(hào)幀數(shù)據(jù)；如檢測(cè)到有用信號(hào)，則對(duì)其進(jìn)行頻域波束形成和進(jìn)一步處理，最后采用基于能量值的譜搜索算法計(jì)算出聲源的方位，從而控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攝像頭轉(zhuǎn)向聲源所在方位，使聲源出現(xiàn)在攝像頭視野范圍內(nèi)。該課題針對(duì)當(dāng)前智能視頻監(jiān)控存在的監(jiān)控盲區(qū)的問題，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于麥克風(fēng)陣列的寬頻聲源定位系統(tǒng)。通過采用頻域波束形成和基于能量值的譜搜索算法，實(shí)現(xiàn)了二維空間聲源的快速準(zhǔn)確定位。經(jīng)驗(yàn)證該系統(tǒng)在室內(nèi)及室外對(duì)各種聲源的實(shí)時(shí)響應(yīng)表現(xiàn)良好，在現(xiàn)代視頻監(jiān)控中具有一定的工程實(shí)用意義。通過該課題學(xué)生們申請(qǐng)了實(shí)用新型專利和發(fā)明專利各一項(xiàng)，學(xué)術(shù)期刊論文2篇，了解了電子信息工程設(shè)計(jì)的步驟和培養(yǎng)了科學(xué)研究的基本素養(yǎng)。

四、結(jié)語

按照上述的分層次遞進(jìn)教學(xué)模式，使學(xué)生按照基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)和DSP工程實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的交互學(xué)習(xí)。這一體系從簡單到復(fù)雜，從理論到實(shí)踐，循序漸進(jìn)，逐步提高。經(jīng)過工程實(shí)踐的訓(xùn)練，激發(fā)了學(xué)生們學(xué)習(xí)“數(shù)字信號(hào)處理”課程的熱情，鞏固了課本上的知識(shí)，拓展了工程實(shí)踐的視野。同時(shí)，大大提高了學(xué)生們獨(dú)立解決問題的能力和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)生在專利申請(qǐng)和論文撰寫的訓(xùn)練中，實(shí)踐了科學(xué)研究的方法，為將來的科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。通過上述的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果，得到了廣大師生的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2]王典.數(shù)字信號(hào)處理課程分類和分層教學(xué)模式探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，（2）：31-32.

篇（4）

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）37-0057-03

《數(shù)字信號(hào)處理》是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。它的任務(wù)是使學(xué)生獲得數(shù)字信號(hào)處理方面的基礎(chǔ)理論、基本算法和DSP軟硬件開發(fā)的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

《數(shù)字信號(hào)處理》一般是在大三的第一個(gè)學(xué)期或第二學(xué)期開課，它的先修課程是信號(hào)與系統(tǒng)，學(xué)生掌握了連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域、頻域及復(fù)頻域分析方法，進(jìn)一步掌握和了解數(shù)字信號(hào)與系統(tǒng)的分析方法，特別是數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)以及在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)。教師在教學(xué)過程中，需要把凝聚在課本上的知識(shí)、方法、技能深入淺出地傳授給學(xué)生。同時(shí)，為了提高教學(xué)效果，教師需要善于抓重點(diǎn)，知識(shí)結(jié)構(gòu)層次要分明，對(duì)不同的學(xué)生，要因材施教。針對(duì)這門課程的應(yīng)用性、創(chuàng)新性、實(shí)踐性等特點(diǎn)，以及數(shù)字信號(hào)處理本身的飛速發(fā)展，需要對(duì)教學(xué)大綱的內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，在不動(dòng)搖基本理論、基本概念、以及基本分析和設(shè)計(jì)方法的前提下，優(yōu)化理論知識(shí)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能訓(xùn)練，特別是諸如數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等綜合能力的訓(xùn)練。

另外，利用多媒體教學(xué)手段和校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化平臺(tái)的建設(shè)為教學(xué)提供新的活力，從而使課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富，增加上課信息量的傳遞。在課時(shí)不斷壓縮的情況下，提高學(xué)生的主觀積極性，從而使教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率得以提高。具體可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

一、多種教學(xué)手段結(jié)合使用

1.《數(shù)字信號(hào)處理》是一門實(shí)踐性和理論性都很強(qiáng)的專業(yè)課，在教學(xué)過程中，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，采取理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。傳統(tǒng)的理論教學(xué)，是以灌輸式方法為主要方式進(jìn)行教學(xué)的，為了趕學(xué)習(xí)進(jìn)度，老師整堂課都是不斷地講解，這樣使學(xué)生的積極性得不到充分發(fā)揮。為充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)方式，即老師講解只占課堂時(shí)間的40%，學(xué)生和老師的互動(dòng)（如例題與習(xí)題的解答）占30%，課堂上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作與仿真占30%。通過對(duì)基本原理知識(shí)的講解、習(xí)題的解答、以及實(shí)物仿真操作訓(xùn)練，使學(xué)生在掌握基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)分析和解決問題的方法、能力，同時(shí)也調(diào)動(dòng)同學(xué)的主動(dòng)參與意識(shí)，讓學(xué)生親自享受到自己的學(xué)習(xí)成果，真正發(fā)揮教學(xué)相長優(yōu)勢(shì)。

2.開展黑板板書、網(wǎng)絡(luò)資源共享和多媒體課件教學(xué)相結(jié)合的多形式授課方式。對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》中一些基本定理和基本結(jié)論，如DFT的性質(zhì)，F(xiàn)FT算法原理等，需要利用黑板板書進(jìn)行推導(dǎo)和證明，讓學(xué)生一步步沿著老師的思路得以理解和說明；而對(duì)于一些需要圖示舉例、演示、以及形象理解的知識(shí)點(diǎn)，如循環(huán)移位、循環(huán)卷積等，可通過多媒體（聲音、圖像、視頻、動(dòng)畫等多種形式）形象生動(dòng)的教學(xué)方式進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)；而對(duì)于課后的習(xí)題、相關(guān)背景知識(shí)的介紹以及課堂內(nèi)容的擴(kuò)展部分，則充分利用校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，建立《數(shù)字信號(hào)處理》課程的主頁，上傳相關(guān)課程資源，建立答疑和討論空間。

3.將數(shù)字信號(hào)處理、Matlab語言以及DSP技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，使同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)了有關(guān)信號(hào)處理的理論知識(shí)后，通過算法語言進(jìn)行軟件仿真，并在DSP硬件平臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，并將基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有機(jī)地關(guān)聯(lián)起來，使學(xué)生擺脫大學(xué)各課程獨(dú)立性的錯(cuò)誤觀念，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

二、理論算法與工程實(shí)踐緊密結(jié)合

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高自身基本操作技能的重要手段，是培養(yǎng)與就業(yè)結(jié)合的適用型人才不可缺少的重要部分。在完成了課堂的理論教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，要想真正做到學(xué)以致用，學(xué)生就必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，把課本中學(xué)到的知識(shí)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)和工程中。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是以工程案例為背景，如：用FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析、人體心電圖信號(hào)的噪聲處理、數(shù)字信號(hào)處理在雙音多頻撥號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用等，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練可加深學(xué)生對(duì)所學(xué)課本知識(shí)及原理的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析問題能力，提高編程設(shè)計(jì)和調(diào)試的基本技能，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)中數(shù)字信號(hào)處理與DSP技術(shù)的緊密結(jié)合。學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)課程知識(shí)，通過對(duì)一個(gè)較小的數(shù)字信號(hào)處理去應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，如語音信號(hào)的濾波、語音信號(hào)頻譜分析、電力系統(tǒng)的諧波分析等。在課程設(shè)計(jì)尾聲階段，教師現(xiàn)場(chǎng)檢查學(xué)生設(shè)計(jì)的硬件和軟件調(diào)試結(jié)果，根據(jù)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的情況，以評(píng)分細(xì)則依據(jù)公平、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生成績。學(xué)生通過某個(gè)工程案例的設(shè)計(jì)、調(diào)試和撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，掌握信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)和DSP軟硬件設(shè)計(jì)的完整過程，學(xué)會(huì)Matlab和DSP開發(fā)壞境的操作、程序編寫與調(diào)試。對(duì)學(xué)生進(jìn)行信號(hào)處理方面的工程綜合訓(xùn)練，訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試能力和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力。為學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造思維能力、解決實(shí)際問題提供了廣闊的設(shè)計(jì)舞臺(tái)。

3.著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。進(jìn)行基于DSP處理器的信號(hào)處理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)培訓(xùn)，并與全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力。課程由教師講授、學(xué)生課外自學(xué)、競(jìng)賽實(shí)戰(zhàn)題目制作、論文寫作、題目測(cè)試點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)組成。

三、現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用

1.讓學(xué)生通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)國外著名大學(xué)的相關(guān)數(shù)字信號(hào)處理課程的一些相關(guān)知識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)國外課程綜合大作業(yè)的考核方式，鼓勵(lì)同學(xué)利用業(yè)余時(shí)間選擇合適的課題，利用所學(xué)的知識(shí)提出問題、分析問題并解決問題，最后寫出綜合報(bào)告，真正做到學(xué)以致用。

2.設(shè)置不同理論層次和不同知識(shí)模塊的課程班。在基本要求不降低的條件下，把Matlab仿真語言引入課程中，使學(xué)生以一種生動(dòng)形象的方式練習(xí)學(xué)到的理論知識(shí)，深刻領(lǐng)會(huì)基本概念和基本原理。實(shí)踐課上，分別開設(shè)了軟件實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以Matlab語言仿真為主的軟件實(shí)驗(yàn)）、硬件實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以DSP開發(fā)為主的硬件實(shí)驗(yàn)）以及軟硬結(jié)合的綜合實(shí)驗(yàn)（Matlab語軟件仿真和DSP硬件開發(fā)）等幾個(gè)層次，保證不同基礎(chǔ)的同學(xué)能有更好的選擇。

四、改革課程的考核方式

改革課程考核方式中的單一性以及先教授再考核的傳統(tǒng)方式，變筆試考核為理論考核和設(shè)計(jì)實(shí)踐考核的結(jié)合，采取邊教授邊考核的辦法。

《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)內(nèi)容多、時(shí)間短，除離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域、頻域、復(fù)頻域分析外，還重點(diǎn)闡述了數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等綜合性知識(shí)，這些都需要學(xué)生了解、掌握并能利用MATLAB進(jìn)行仿真試驗(yàn)。要在課堂教學(xué)中完成教學(xué)大綱要求的基本知識(shí)點(diǎn)的訓(xùn)練和應(yīng)用有一定難度，教學(xué)任務(wù)很重。如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成基本教學(xué)內(nèi)容，又兼顧該門課程的專業(yè)性、綜合性及工程實(shí)踐性，同時(shí)又能考核學(xué)生對(duì)專業(yè)難點(diǎn)、橫縱向知識(shí)點(diǎn)的邏輯掌握是核心關(guān)鍵的問題。為解決課程教學(xué)中的矛盾，在課程考核中，帶領(lǐng)學(xué)生把部分課堂搬到具體的實(shí)際設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生親歷課程中的理論內(nèi)容和實(shí)際的結(jié)合，由此輕松記憶教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。再從學(xué)生“教”和“學(xué)”的過程中，解決教學(xué)中專業(yè)性、綜合性及實(shí)踐性的問題，同時(shí)亦可解決時(shí)間短、教學(xué)內(nèi)容多的問題。《數(shù)字信號(hào)處理》是綜合性和理論知識(shí)特別是數(shù)學(xué)知識(shí)很強(qiáng)的課程，該課程前小半部分的內(nèi)容已在前修的《信號(hào)與系統(tǒng)》中涉及過。但《數(shù)字信號(hào)處理》是以時(shí)域離散信號(hào)為處理對(duì)象，與連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)中的計(jì)算方法大相徑庭。例如，《信號(hào)與系統(tǒng)》中大量用到了積分，而在數(shù)字信號(hào)處理中就是迭分（累加求和），信號(hào)與系統(tǒng)中的微分，在數(shù)字信號(hào)處理中就變?yōu)椴罘值龋芏鄬W(xué)生很難一下子轉(zhuǎn)變觀念。此外，《數(shù)字信號(hào)處理》中的DFT、DTFT、FFT三者變換之間的聯(lián)系和區(qū)別更是難中之難。

該課程傳統(tǒng)的考核辦法常常是先講授所有的知識(shí)點(diǎn)再統(tǒng)一綜合考核——閉卷考試。這種方法雖能在最后的考試成績中反映學(xué)生對(duì)該課程某些難點(diǎn)和重點(diǎn)知識(shí)的掌握，卻忽略了《數(shù)字信號(hào)處理》知識(shí)多樣性的特點(diǎn)，特別是實(shí)際設(shè)計(jì)部分。因此，在考核時(shí)，只顧及所謂的“重點(diǎn)、難點(diǎn)”而舍棄“綜合性、多樣性”是不夠完善的。我們應(yīng)該每講解一個(gè)獨(dú)立知識(shí)點(diǎn)就進(jìn)行及時(shí)的考核檢驗(yàn)，這種邊講授邊考核的方式既能更好地檢驗(yàn)每位學(xué)生對(duì)小知識(shí)點(diǎn)掌握的深度，又不影響該知識(shí)點(diǎn)與整個(gè)課程的聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗麗，賈亮.“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2012，（34）：70-76.

篇（5）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）37-0042-02

“數(shù)字信號(hào)處理”是利用計(jì)算機(jī)或DSP專用處理設(shè)備，對(duì)信號(hào)采用數(shù)值計(jì)算的方法進(jìn)行采集、變換、綜合、估值與識(shí)別等處理，達(dá)到提取信號(hào)特征和利于應(yīng)用的目的。“數(shù)字信號(hào)處理”是國內(nèi)許多高校電子信息類、通信類和自動(dòng)控制類的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有基礎(chǔ)性強(qiáng)和應(yīng)用性廣的特點(diǎn)，是應(yīng)用DSP（數(shù)字信號(hào)處理）芯片、嵌入式技術(shù)、EDA技術(shù)解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式無論在教授內(nèi)容還是教學(xué)方式上都比較偏重理論教學(xué)，其教學(xué)方式單一。課堂教學(xué)多以教師中文講課為主，缺乏必要的師生交流互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)練習(xí)環(huán)節(jié)。滇池學(xué)院是教育部確認(rèn)的獨(dú)立學(xué)院，學(xué)院先后被有關(guān)部門、機(jī)構(gòu)和協(xié)會(huì)授予“社會(huì)滿意學(xué)校”、“民辦教育百強(qiáng)學(xué)校”、“全國百佳特色學(xué)校”、“2008年全國最佳獨(dú)立學(xué)院”。“數(shù)字信號(hào)處理”經(jīng)過多年的課程建設(shè)，2010年被列為滇池學(xué)院的院級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目，該課程介紹數(shù)字信號(hào)處理的基本概念和基本理論，講授各種常用算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。在精品課程建設(shè)中，我們努力尋找新的教學(xué)方式和方法，在MATLAB實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上盡量做到深入淺出的教學(xué)；著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字處理技術(shù)的運(yùn)用能力。通過學(xué)習(xí)該課程，讓學(xué)生掌握在上述技術(shù)中繼續(xù)學(xué)習(xí)和科研的必要工具。在課程建設(shè)過程中，我們應(yīng)用新的教學(xué)手段，研究并實(shí)踐如何提高“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)水平，在對(duì)該課程的精品課程建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)形式的多樣化、加強(qiáng)了教學(xué)互動(dòng)，這些手段有效地提高了數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)效果[1]。

一、確立教學(xué)目標(biāo)、改革教學(xué)內(nèi)容

“數(shù)字信號(hào)處理”是滇池學(xué)院“電子信息工程”專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。目前，該課程中的一些主要內(nèi)容，例如：離散時(shí)間傅立葉變換（DTFT）、離散傅立葉變換（DFT）、變換域中的線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)（LTI）、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)等，是本課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。尤其是DFT是本課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。學(xué)好這部分內(nèi)容，將有助于借助計(jì)算機(jī)或DSP芯片，用數(shù)值計(jì)算的方法分析信號(hào)的頻譜。若講授只停留在理論和公式推導(dǎo)上，學(xué)生得到的還是較為抽象的概念。現(xiàn)在多數(shù)三本院校的教學(xué)方式為傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)方式，大多數(shù)用的還是中文版教材，若能借助于當(dāng)今先進(jìn)的軟、硬件技術(shù)，相信教學(xué)效果會(huì)更好。隨著現(xiàn)代社會(huì)科技水平的發(fā)展，視頻教學(xué)和多媒體教學(xué)的出現(xiàn)，社會(huì)對(duì)三本院校學(xué)生應(yīng)用能力的需求提高及學(xué)生學(xué)習(xí)目的的多樣性等原因，我們將對(duì)本課程的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行改革和探索。因此，我們將從以下幾個(gè)的方面進(jìn)行探索。

1.在教學(xué)內(nèi)容方面改革：以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，根據(jù)近年來數(shù)字信號(hào)處理在信號(hào)分析方面應(yīng)用的熱點(diǎn)，以及電子信息專業(yè)對(duì)該課程的要求，結(jié)合課程特點(diǎn)，參照國內(nèi)外知名大學(xué)的教學(xué)計(jì)劃體現(xiàn)實(shí)踐性、先進(jìn)性和前沿性[1]。

2.在使用教材方面改革：選用《Digital Signal Processing――A Computer-Based Approach》，作者是SanjitK. Mitra。該教材是清華大學(xué)出版社引進(jìn)的國際知名大學(xué)――美國加州大學(xué)圣?巴巴拉分校的原版（英文）教材，且作者Sanjit K. Mitra教授是國際著名的信號(hào)處理專家。

3.在教研結(jié)合方面改革：通過本課程的建設(shè)，能成立一支由專家領(lǐng)頭，普通教師參與，教學(xué)水平高，教研相互促進(jìn)的教師梯隊(duì)，并要求擔(dān)任本課程建設(shè)的教師能積極參與教學(xué)改革、及時(shí)掌握國內(nèi)外在本學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)教學(xué)理念，從而形成一流的教學(xué)成果。鼓勵(lì)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽，將“數(shù)字信號(hào)處理”的專業(yè)知識(shí)與其他電子信息領(lǐng)域的知識(shí)相結(jié)合，并能參與實(shí)際項(xiàng)目研發(fā)和相關(guān)論文寫作；鼓勵(lì)學(xué)生參加課外科技活動(dòng)小組，將所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際問題中，既提高了學(xué)習(xí)積極性，又鍛煉了學(xué)生。

4.在成績?cè)u(píng)定方面改革：除本課程基礎(chǔ)理論采用閉卷考試外，把MATLAB實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上DSP應(yīng)用和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)入到實(shí)驗(yàn)考試成績中，以鼓勵(lì)學(xué)生提高應(yīng)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力。

二、創(chuàng)新教學(xué)手段，完善教學(xué)方法

現(xiàn)在“數(shù)字信號(hào)處理”課堂教學(xué)方式多數(shù)是傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的模式，這樣的教學(xué)手段有利于培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和解題能力，但是不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的提高[2]。因此，教學(xué)方法上我們積極推動(dòng)現(xiàn)代化教學(xué)手段在該課程中的應(yīng)用，實(shí)施多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的創(chuàng)新教學(xué)模式。針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，增加課堂討論、MATLAB編程、項(xiàng)目訓(xùn)練等教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)字信號(hào)處理理論的理解，從而提高其實(shí)踐應(yīng)用的能力。通過該課程教學(xué)建設(shè)，我們將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

1.多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式。我們制作與教材配套的多媒體課件，增加視頻和動(dòng)畫，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，使學(xué)生由填鴨式接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)探究。

2.雙語互動(dòng)的教學(xué)模式。為使三本院校學(xué)生掌握“數(shù)字信號(hào)處理”學(xué)科國際最前沿知識(shí)，提高學(xué)生在該課程及電子信息相關(guān)領(lǐng)域方面的英語水平，我們逐步推動(dòng)對(duì)該課程進(jìn)行雙語教學(xué)，采用全英文教材和課件。在實(shí)際教學(xué)過程中以英語教學(xué)為主，對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的講授增加中文解釋。適當(dāng)補(bǔ)充“數(shù)字信號(hào)處理”學(xué)科中專業(yè)詞匯的英語解釋，讓大部分學(xué)生能順利地使用原版教材進(jìn)行學(xué)習(xí)，能用英語回答提問，完成用英語出的練習(xí)題、考試題，以及讓80%的學(xué)生在完成練習(xí)與考試中能全用英語答題。

3.理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合，創(chuàng)建實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，能促進(jìn)學(xué)生將課堂上的理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，既鍛煉了學(xué)生的應(yīng)用能力又提高了學(xué)生的興趣。在“數(shù)字信號(hào)處理”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，MATLAB的引入很受學(xué)生的歡迎。由于其豐富的函數(shù)庫、強(qiáng)大的計(jì)算功能及高度的可視化，將抽象和復(fù)雜的問題變得直觀和容易理解，再加上多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用，大大方便了學(xué)生對(duì)本課程理論的學(xué)習(xí)，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。根據(jù)三本院校的特點(diǎn)，我們把實(shí)驗(yàn)題目分為：基本型（必須完成），選做型（有一定難度，鼓勵(lì)選做），以及設(shè)計(jì)型（綜合實(shí)驗(yàn)，較難，具有挑戰(zhàn)性，需要花較多的精力和時(shí)間來考慮）三類。三種類型的“數(shù)字信號(hào)處理”實(shí)驗(yàn)題目，滿足了不同層次學(xué)生的要求。其中，綜合實(shí)驗(yàn)通常還作為實(shí)驗(yàn)考核的內(nèi)容。大部分的學(xué)生都能完成“基本型”的題；約1/3的學(xué)生能完成“選作型”的題；不少學(xué)生不再滿足“驗(yàn)證性”的實(shí)驗(yàn)，而希望能做具有挑戰(zhàn)性的研究設(shè)計(jì)型題，尤其是應(yīng)用性和實(shí)用性強(qiáng)的題目。

在滇池學(xué)院“數(shù)字信號(hào)處理”精品課程的建設(shè)過程中，我們將努力提高教學(xué)理念和完善教學(xué)方式，加強(qiáng)課程的中英雙語教學(xué)，建立MATLAB實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，爭(zhēng)取在精品課程驗(yàn)收前建立數(shù)字信號(hào)處理課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的平臺(tái)。我們?cè)谡n程建設(shè)中總結(jié)出許多成功的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，也存在的一些不足。為確保課程建設(shè)順利完成，我們逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段多樣化，加強(qiáng)教研互動(dòng)，增進(jìn)師生交流，強(qiáng)化師資隊(duì)伍等目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

篇（6）

“數(shù)字信號(hào)處理”課程是工科信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我院電子信息科學(xué)技術(shù)專業(yè)和電子信息工程專業(yè)以及特色試驗(yàn)班開設(shè)了這門專業(yè)基礎(chǔ)課．我們選用的是丁玉美主編的《數(shù)字信號(hào)處理》教材．由于這門課程，理論內(nèi)容比較多，概念比較抽象［1，2］，因此對(duì)于學(xué)生來說理解和掌握起來比較困難，此課程是在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，數(shù)學(xué)概念多，如果學(xué)生在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中掌握和理解的知識(shí)不牢靠，對(duì)本課程的學(xué)習(xí)將會(huì)更加吃力，需要我們積極的探索更加有利于學(xué)生的科學(xué)教學(xué)方法和實(shí)踐方法．本文結(jié)合我院電子信息專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)班的“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)和教改工作，分析了本課程存在的一些問題，探索更加有益于教學(xué)的教學(xué)方法，并通過對(duì)比采用本文的教學(xué)方法前后特色試驗(yàn)班學(xué)生的成績，實(shí)踐表明采用本文提出的教學(xué)方法，可以提高特色試驗(yàn)班“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)質(zhì)量，取得了比較好的效果，為其他專業(yè)課程的教學(xué)研究提供了有意義的研究方向．

1“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)存在的問題

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展也日新月異，理論和技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，成為多學(xué)科相互連接的橋梁和紐帶［3－5］．要使“數(shù)字信號(hào)處理”課程的知識(shí)內(nèi)容跟上時(shí)代的發(fā)展，必須克服在當(dāng)前的教學(xué)教改中存在的一些問題．根據(jù)當(dāng)前教學(xué)實(shí)際，我校特色試驗(yàn)班主要存在以下一些基本的問題，急需探索新方法進(jìn)行解決．（1）數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)不牢靠影響學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，需要學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)熟練掌握．由于本課程的許多內(nèi)容和實(shí)際的工程應(yīng)用直接相關(guān)，充分運(yùn)用好信號(hào)處理的知識(shí)，需要使用數(shù)學(xué)工具對(duì)實(shí)際工程中的一些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理．（2）特色試驗(yàn)班學(xué)生許多是從其他的非電子類專業(yè)中招收的學(xué)生，甚至是招收其他學(xué)院的學(xué)生，因此特色實(shí)驗(yàn)班中的學(xué)生對(duì)電子信息方面的基礎(chǔ)專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識(shí)掌握參差不齊，比如“信號(hào)與系統(tǒng)”，這門課程是“數(shù)字信號(hào)處理”的前置課程，使“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)難度加大．（3）“數(shù)字信號(hào)處理”課程的部分內(nèi)容和其他課程的內(nèi)容有一定的重復(fù)，比如“信號(hào)與系統(tǒng)”課程等，存在重復(fù)浪費(fèi)教學(xué)資源以及教師之間缺乏溝通等問題，需要對(duì)特色實(shí)驗(yàn)班的課程進(jìn)行整合優(yōu)化，提高不同專業(yè)背景的特色實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)效率．（4）“數(shù)字信號(hào)處理”課程的概念抽象，難于理解，需要探索比較形象化的教學(xué)方法來提高教學(xué)質(zhì)量．（5）“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)內(nèi)容比較多，但是特色實(shí)驗(yàn)班安排的課時(shí)有限，需要探索合理的進(jìn)行主要教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方法．

2“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)方法研究

針對(duì)我校特色試驗(yàn)班學(xué)生存在的一些基本問題，本文探索了一些教學(xué)方法，并在特色試驗(yàn)班中進(jìn)行了相關(guān)的教學(xué)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）加強(qiáng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的引導(dǎo)，采用形象化的教學(xué)方法．針對(duì)特色試驗(yàn)班學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊的問題，我們?cè)诮虒W(xué)的過程中，進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的引導(dǎo)，補(bǔ)充了相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，給學(xué)生提醒一些參考內(nèi)容，使這部分學(xué)生能夠課前學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，不至于使學(xué)生因本課程涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)不足而不能掌握本課程的內(nèi)容．同時(shí)，我們針對(duì)課程中的數(shù)學(xué)公式多而且概念抽象的特征，提出了采用形象化的教學(xué)方法，將復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式形象化，將抽象的概念形象化，我們通常考慮運(yùn)用波形圖或者框圖的方法來實(shí)現(xiàn)形象化．例如在涉及到數(shù)學(xué)公式：f1（t）＝a0＋∑∞n＝1（ancosw1t＋bnsinw1t）的講解過程中，就采用框圖標(biāo)定其中的分量的方法來加強(qiáng)理解，如圖1所示．又比如我們?cè)凇皵?shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)過程中由于FFT變換的理解比較困難，可運(yùn)用相關(guān)軟件，演示將一正弦信號(hào)進(jìn)行FFT變換前后的波形圖進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生更加清晰的理解FFT變換的內(nèi)涵和物理意義．（2）整合優(yōu)化兩課程的教學(xué)內(nèi)容，避免重復(fù)教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)資源．對(duì)于特色實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的這兩門課程可考慮合并為一門課程，安排好教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量．由于兩課程之間存在一定的重復(fù)，不僅理論教學(xué)方面存在重復(fù)，而且實(shí)踐教學(xué)也存在相關(guān)問題，本文提出了優(yōu)化兩課程的整合方案，節(jié)約了大量的教學(xué)時(shí)間．優(yōu)化整合兩課程后的教學(xué)內(nèi)容如表1所示．（3）注重理論聯(lián)系實(shí)踐，結(jié)合科研，注重電信專業(yè)的專業(yè)需求．“數(shù)字信號(hào)處理”課程的內(nèi)容學(xué)習(xí)，要充分考慮特色試驗(yàn)班學(xué)生專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)講授在電子信息領(lǐng)域?qū)嵱眯詮?qiáng)的內(nèi)容．著重培養(yǎng)特色試驗(yàn)班學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力．我們?cè)卺槍?duì)特色試驗(yàn)班的教學(xué)過程中加入了適當(dāng)?shù)膶?shí)踐環(huán)節(jié)，主要運(yùn)用Matlab軟件以及origin軟件進(jìn)行相關(guān)信號(hào)的處理與分析．比如我們?cè)趯?shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)加入了橫向項(xiàng)目：中石化武漢分公司水力除焦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的內(nèi)容，對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，可以用MAT－LAB編寫相關(guān)程序進(jìn)行FFT變換，提取信號(hào)的特征，分析信號(hào)的頻譜特性，如圖2所示，通過運(yùn)用MATLAB得到的采集的聲信號(hào)頻譜圖．通過實(shí)際項(xiàng)目，讓學(xué)生深刻體會(huì)本課程的工程應(yīng)用，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，也可培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而提高教學(xué)質(zhì)量．（4）加強(qiáng)對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源．為提高特色試驗(yàn)班學(xué)生的數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)質(zhì)量，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立了數(shù)字信號(hào)處理網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室．了數(shù)字信號(hào)處理課程虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由身份驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)課堂、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)方案幾個(gè)模塊構(gòu)成，提供登陸管理、作業(yè)管理、作業(yè)提交、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)范例、實(shí)驗(yàn)論壇等欄目和功能，供學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)使用．（5）加強(qiáng)我校特色試驗(yàn)班“數(shù)字信號(hào)處理”課程的雙語教學(xué)，提高學(xué)生綜合競(jìng)爭(zhēng)力．

3結(jié)語

我校特色試驗(yàn)班的“數(shù)字信號(hào)處理”課程雖然存在一些問題，但是運(yùn)用本文探索和研究的教學(xué)方法，極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生實(shí)踐分析能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力，使“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)質(zhì)量明顯得到提高．

作者:鐘東 陳春 單位:湖北科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 湖北科技學(xué)院體育學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

［1］OppenheimAV，SchaferRW，BuckJR．Discrete－TimeSignalProcessing［M］．SecondEdition．Prentice－Hall，Inc，1999．

［2］SanjitKMitra．DigitalSignalProcessing－AComputer－BasedApproach［M］．ThirdEdition．TheMcGraw－HillCompanies，Inc，2005．

篇（7）

Abstract: the fast Fourier transform (FFT) technique is the core of digital signal processing technology, it has widely used in various fields of digital signal processing, has long been an important research subject. In this paper, the author expounds the summary of FFT, discussed the mathematic theory principle and fast Fourier transform algorithm.

Key words: DSP; FFT algorithm

中圖分類號(hào)：TN911.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

近些年來，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，特別是隨著微計(jì)算機(jī)和超大規(guī)模集成電路的飛躍發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)亦得到了更大的發(fā)展，并且廣泛地應(yīng)用到了國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，如雷達(dá)、聲納、通信、語音處理、圖像處理、地震信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)、數(shù)字音頻和視頻設(shè)備、電子測(cè)量儀器、噪聲控制、電力系統(tǒng)的諧波分析、振動(dòng)分析和故障診斷等方面，取得了突出的成就。

快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理中的核心技術(shù)，它己廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域。

1. 快速傅立葉變換(FFT)的概述

快速傅立葉變換(FFT)是離散傅立葉變換的快速算法，它利用旋轉(zhuǎn)因子W的周期性及對(duì)稱性，使N點(diǎn)DFT的乘法計(jì)算量由N2次降為N/2㏒2N次，以N=1024點(diǎn)為例，計(jì)算量僅為原來的4.88%。因此人們公認(rèn)這一重要發(fā)現(xiàn)的問世是數(shù)字信號(hào)處理發(fā)展史上的一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也可以稱之為一個(gè)里程碑。以此為契機(jī)，加之超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，使得數(shù)字信號(hào)處理的理論在過去的40年中獲得了飛速的發(fā)展，并廣泛用于眾多的技術(shù)領(lǐng)域。總的來說，這40年中FFT的發(fā)展方向有兩個(gè)：

一是針對(duì)N等于2的整數(shù)次冪的算法，如基2算法、基4算法、分裂基算法等；

一個(gè)是N不等于2的整數(shù)次冪的算法，它與第一類算法在理論上有著根本的差別，是建立在下標(biāo)映射和數(shù)論上的一套完全新穎的算法。

由于N不等于2的整數(shù)次冪的算法編程較為困難，而且數(shù)據(jù)長度受到較大的限制，實(shí)際的應(yīng)用也比較少，所以本論文只討論N等于2的整數(shù)次冪的算法。

2. 快速傅立葉變換數(shù)學(xué)理論原理

2.1離散傅立葉變換原理

離散傅立葉變換(DFT)開辟了頻域離散化的道路，使得數(shù)字信號(hào)處理也可以在頻域采用數(shù)字運(yùn)算方法進(jìn)行，它可以作為一種數(shù)學(xué)工具來描述離散信號(hào)的時(shí)域與頻域表示的關(guān)系，大大增加了數(shù)字信號(hào)處理的靈活性，特別是它的多種快速算法，使得信號(hào)的實(shí)時(shí)處理和設(shè)備的簡化得以實(shí)現(xiàn)，所以離散傅立葉變換不僅在理論上有重要意義，而且在各種數(shù)字信號(hào)處理中起著核心的作用。

一維傅立葉變換中，設(shè)Xn是長為N的復(fù)序列，其DFT定義為：

2.2快速傅立葉變換原理

FFT的基本思想在于，將原有的N點(diǎn)序列分解成兩個(gè)或更多的較短序列，這些較短序列的DFT可重新組合成元序列的DFT，而總的運(yùn)算次數(shù)卻比直接的DFT運(yùn)算少的多，從而達(dá)到提高速度的目的。這種分解基本上可分為兩類：一類是時(shí)間序列X (n)進(jìn)行逐次分解，稱為按時(shí)間抽取算法;另一類是將傅立葉變換序列X(k)進(jìn)行分解，稱為按頻率抽取算法。

3. 快速傅立葉變換(FFT)數(shù)學(xué)算法

3.1 基2算法的討論

（1）級(jí)的概念

將N點(diǎn)DFT先分成兩個(gè)N/2點(diǎn)DFT，再是四個(gè)N/4點(diǎn)DFT，進(jìn)而八個(gè)N/8點(diǎn)DFT，N/2個(gè)兩點(diǎn)DFT。每分一次，成為一“級(jí)”運(yùn)算。因?yàn)镸=㏒2N，所以N點(diǎn)DFT可分成M級(jí)，如圖1所示.圖中從左到右，依次為m=0級(jí)，m=1級(jí),…，m=M-1級(jí)。

圖1：8點(diǎn)FFT時(shí)間抽取算法流程圖

（2）蝶形單元

在圖1中由于運(yùn)算形狀結(jié)構(gòu)的幾何形狀像似蝴蝶，故成“蝶型運(yùn)算單元”，在第m級(jí)，有：

p，q是參與本蝶形單元運(yùn)算的上、下節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，只參與第m級(jí)這一個(gè)蝶形單元的運(yùn)算，其輸出在第m+1級(jí)。每一級(jí)運(yùn)算都含有N/2個(gè)蝶形單元，每一個(gè)蝶形單元又只需要一次復(fù)數(shù)乘法，兩次復(fù)數(shù)加法，所以，完成M=Log2N級(jí)運(yùn)算共需要MN/2次復(fù)數(shù)乘和MN次復(fù)數(shù)加法。

在第m級(jí)，上、下節(jié)點(diǎn)q，p之間的距離為

（3）“組”的概念

每一級(jí)的N/2個(gè)蝶形單元可以分成若千組，每一組有著相同的結(jié)構(gòu)以及牙護(hù)因子分布。如m=0級(jí)分成了四組，m=1級(jí)分成了兩組m=M-1分成了一組。因此，可以得出，第m級(jí)的組數(shù)是N/2m+1,m=0,1,…，M-l

（4）Wr 因子的分布

從每一級(jí)Wr因子分布的規(guī)律：

m=0級(jí)，Wr2，r=0

m=1級(jí)，Wr4，r=0,1

…

m=M-1級(jí)，WrN，r=0,1, …, N/2-1

3.2基4算法的討論

令N=4M，對(duì)N點(diǎn)DFT可按如下方式作頻率抽取：

分別令k=4r，k=4r+2，k=4r+1，k=4r+3，r=0，l，…，N/4-1.有：

一個(gè)16點(diǎn)的DFT分成四個(gè)四點(diǎn)的DFT，F(xiàn)FT運(yùn)算只需要兩級(jí)，基4FFT

算法的基本單元僅有一個(gè)純虛數(shù)一j需要做乘法運(yùn)算。由于基4算法使得FFT運(yùn)算的級(jí)數(shù)減少一半，所需的乘法運(yùn)算量也相應(yīng)減少。

結(jié)語

筆者談?wù)摿丝焖俑盗⑷~變換(FFT)數(shù)學(xué)算法，由于自己的水平和篇幅有限，還有許多不足之處，比如：對(duì)FFT算法的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)、實(shí)序列FFT算法等沒有討論到，在今后工作中筆者將繼續(xù)努力。

篇（8）

（School of Electrical Engineering Northwest University for Nationality Lanzhou， 730030 ，China）

Abstract： According to digital signal processing course has the features of the deduction of many formula was very difficult and it was not easy to control. We fasten on Fourier Transform which is the main line of this course， integrated teaching material，optimized curriculum system. We also highlight the physical meaning and application of the concept ，still further pay attention on developing students’hands on ability and problem solving capability.The teaching reform turns out to achieve good results in practice.

Keywords： digital signal processing； teaching reform； main line

0引言

數(shù)字信號(hào)處理是高校電子信息類專業(yè)的一門重要課程。該課程在理論上涉及微積分、高等數(shù)學(xué)、隨機(jī)過程、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)等先修課程，具有概念多、難度大、靈活度高、在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)不容易被學(xué)生熟練掌握等特點(diǎn)[1]，客觀上造成了學(xué)生對(duì)此課程的畏懼心理，甚至有些學(xué)生因此還產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。那么如何做到讓學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)，并且能學(xué)好這門課，就是老師需要解決的首要問題。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了一些嘗試，收到了良好的效果。現(xiàn)在歸納如下，以饗讀者。

1 緊抓主線

數(shù)字信號(hào)處理課程的一條線主線就是Z變換-離散傅里葉變換（對(duì)于連續(xù)信號(hào)，則是S變換-傅里葉變換），Z變換的公式是

X（z）=∑n∞=-∞x（n） z-n （1）

其收斂域是Rx-

再看看周期信號(hào)的傅里葉變換為什么不存在。因?yàn)閦變換存在的條件是

|X（z）|=|∑n∞=-∞x（n） z-n

顯然周期信號(hào)是不滿足式（2）的，學(xué)生自然就知道了周期信號(hào)的傅里葉變換只能用傅里葉級(jí)數(shù)表示了。

而對(duì)于用模擬濾波器間接設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，更是應(yīng)用了這條主線。Z變換與s變換的關(guān)系是[2]：z=esT，設(shè)s=σ+jΩ，z=rejω，則

σ=0，r=1σ1 （3）

由式（3）看出，單位圓上的z變換對(duì)應(yīng)的是虛軸上的s變換，單位圓內(nèi)的z變換對(duì)應(yīng)的是左半平面的s變換，單位圓外的z變換對(duì)應(yīng)的是右半平面的s變換。一目了然，簡單明了。

因此，只要一開始給學(xué)生說明，整本書就是講一個(gè)公式，則學(xué)生就會(huì)以比較輕松的心態(tài)去學(xué)習(xí)了。

2優(yōu)化授課內(nèi)容，減少數(shù)學(xué)推導(dǎo)

首先，選擇難度適中的教材，難度過大的教材一開始就降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。所以在教材和教學(xué)內(nèi)容上要做到優(yōu)選內(nèi)容、側(cè)重兼顧，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)選擇的是由高西全和丁玉美編著，西安電子科技大學(xué)出版社出版的《數(shù)字信號(hào)處理》，本書內(nèi)容難度相對(duì)較小，但不失系統(tǒng)性，由連續(xù)信號(hào)經(jīng)過采樣得到離散信號(hào)及離散系統(tǒng)，從而講清楚了采樣定理，在此基礎(chǔ)上講授離散傅里葉變換及z變換，以及二者的關(guān)系，通過z變換的收斂域講清楚了只有當(dāng)單位圓上的z變換存在時(shí)，其離散傅里葉變換才存在，從而讓學(xué)生知道了周期信號(hào)的傅里葉變換不存在的道理。

其次，要注意前后教學(xué)內(nèi)容的銜接和優(yōu)化。將信號(hào)與系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念、連續(xù)與離散系統(tǒng)的時(shí)域分析與頻域分析（傅里葉分析、拉氏分析、z變換分析等），以及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等內(nèi)容在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程講。而將數(shù)據(jù)采集、量化、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、離散傅里葉變換（DFT）、快速傅里葉變換（FFT）、IIR和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及有限字長效應(yīng)等內(nèi)容作為“數(shù)字信號(hào)處理”課程的主要內(nèi)容。這樣，就不至于出現(xiàn)重復(fù)講授，既節(jié)約了時(shí)間，又不至于使得學(xué)生生厭。

“數(shù)字信號(hào)處理”是建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的學(xué)科[2]，課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、抽象概念多、起點(diǎn)高、難度大、數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴(yán)密[3]。但大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)會(huì)讓學(xué)生感到枯燥乏味，產(chǎn)生畏懼心理甚至厭學(xué)情緒。因此，在教學(xué)過程中教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論知識(shí)，減少數(shù)學(xué)推導(dǎo)，更加注重強(qiáng)調(diào)應(yīng)用背景和實(shí)際意義，盡量將學(xué)生的注意力放在概念意義的理解和技術(shù)應(yīng)用，從而加深學(xué)生理解。例如在講解離散傅立葉變換時(shí)，假如單單講解離散傅立葉變換的定義和特性再進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，學(xué)生會(huì)很難理解，而且會(huì)感到枯燥乏味。但是通過對(duì)離散傅立葉變換和反變換在語音信號(hào)處理、生態(tài)系統(tǒng)處理以及數(shù)值分析等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的講解，可以使學(xué)生深刻的理解和掌握其概念。

篇（9）

數(shù)字信號(hào)處理是一門面向各大專院校電子信息學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的基本概念、基本分析方法已經(jīng)滲透到了信息與通信工程，生物醫(yī)學(xué)工程，導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制，動(dòng)力工程，航空工程等領(lǐng)域。學(xué)生應(yīng)采取主動(dòng)的方式獲取本課程所講述的基本概念和基本分析方法，并可利用其分析、解釋和計(jì)算信號(hào)、系統(tǒng)及其相互之間約束關(guān)系的問題。但多年來，我們的課程教學(xué)中仍然普遍采用教師主動(dòng)、學(xué)生被動(dòng)的滿堂灌輸?shù)慕虒W(xué)理念和方法，看似傳遞給學(xué)生的信息容量大，實(shí)質(zhì)上學(xué)生接受質(zhì)量和效率并不高。鑒于此，本課題組從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)入手[1]，經(jīng)過多年的研究、實(shí)踐和探索，對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了改革，并取得了較好的成效。

二、課程現(xiàn)狀分析

當(dāng)前的課堂教學(xué)存在著以下弊端。

1.學(xué)生缺乏對(duì)本學(xué)科整個(gè)課程體系的全貌了解，各門專業(yè)課程之間缺乏整體聯(lián)系。這使得學(xué)生對(duì)該課程的前續(xù)知識(shí)準(zhǔn)備不夠，對(duì)后續(xù)知識(shí)認(rèn)識(shí)不足。

2.數(shù)字信號(hào)處理課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)較多，學(xué)習(xí)難度較大。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生會(huì)感到內(nèi)容枯燥難懂，學(xué)習(xí)興趣不足，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性不高。

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)偏少，驗(yàn)證性內(nèi)容偏多，缺乏綜合性課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。致使很多學(xué)生沒有興趣在課前搜集整理相關(guān)資料，了解相關(guān)內(nèi)容，還是依賴教師課堂講授，被動(dòng)等待教師解惑。

4.隨著高校不斷擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)不斷增加，導(dǎo)致學(xué)生整體平均水平相對(duì)下降，大班授課教學(xué)效果不佳。

三、課程改革思路

課程改革是指教師教學(xué)方式及學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，是教師和學(xué)生雙向的改變，是教與學(xué)的相互溝通[2]。對(duì)于教師來說，要與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)觀念、教學(xué)思想、教學(xué)模式，變灌輸式、單向式為啟發(fā)式、討論式、研究式教學(xué)；對(duì)于學(xué)生來說，要形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，使獲得知識(shí)與技能的過程成為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和形成正確價(jià)值觀的過程，由傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的被動(dòng)性、依賴性、統(tǒng)一性、虛擬性、認(rèn)同性轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代學(xué)習(xí)方式的主動(dòng)性、獨(dú)立性、獨(dú)特性、體驗(yàn)性與問題性。針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)高等教育中教師過分主動(dòng)、學(xué)生過分被動(dòng)，理論學(xué)習(xí)相對(duì)過多、實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)相對(duì)太少的特點(diǎn)，應(yīng)該想辦法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性，鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮自己的個(gè)性和特長，不斷自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自由創(chuàng)新，努力增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，提高他們的綜合素質(zhì)和解決實(shí)際問題的能力。針對(duì)課程現(xiàn)狀，提出以下具體改革措施。

1.針對(duì)課程內(nèi)容之間的聯(lián)系問題，學(xué)院即將在各專業(yè)新生中課程中開設(shè)專業(yè)導(dǎo)論課程。在這門課中，會(huì)粗略講解本專業(yè)各課程內(nèi)容之間的聯(lián)系。要想透徹理解數(shù)字信號(hào)處理課程內(nèi)容，尤其要先深入理解前續(xù)課程信號(hào)與系統(tǒng)的精髓內(nèi)容，即信號(hào)的三大變換以及線性時(shí)不變系統(tǒng)常用的各種表征方式之間相互聯(lián)系。由于信號(hào)與系統(tǒng)的內(nèi)容較之?dāng)?shù)字信號(hào)處理更加抽象難懂，數(shù)學(xué)公式較多，使很多同學(xué)產(chǎn)生畏難情緒，學(xué)得一知半解，囫圇吞棗。這導(dǎo)致了相對(duì)容易的數(shù)字信號(hào)處理學(xué)起來也有些晦澀難懂了。因此在講述信號(hào)與系統(tǒng)課程時(shí)就要告知學(xué)生課程的重要性及與數(shù)字信號(hào)處理課程之間的聯(lián)系，而在講解數(shù)字信號(hào)處理課程時(shí)則要講述清楚和后續(xù)課程之間的聯(lián)系及對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)的影響。

2.針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容較為抽象的問題，教師應(yīng)注重基本概念及其物理意義的講解，加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活及現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展的聯(lián)系，教師應(yīng)時(shí)刻關(guān)注本學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，提升自身理論水平，將和本門課程有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)知識(shí)引入課堂，將學(xué)生感興趣的內(nèi)容引入課堂，比如數(shù)字信號(hào)處理在短波通信、數(shù)字圖像處理、儀器儀表、汽車系統(tǒng)等領(lǐng)域的最新應(yīng)用介紹給學(xué)生，可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可讓學(xué)生初步了解自己畢業(yè)以后可能的就業(yè)方向。另外，教師應(yīng)精選終身學(xué)習(xí)必備的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握核心理論、初步信號(hào)仿真能力及工程應(yīng)用，適當(dāng)減少復(fù)雜公式的計(jì)算和推導(dǎo)，避免學(xué)生陷入到復(fù)雜的計(jì)算中去。

針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性不強(qiáng)的問題，教師應(yīng)改變課程實(shí)施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，積極引導(dǎo)學(xué)生，善于提問學(xué)生，善于培養(yǎng)學(xué)生提問，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、交流與合作的能力。采取翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓學(xué)生到講臺(tái)上講解，還可適當(dāng)給予學(xué)分獎(jiǎng)勵(lì)，這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又鍛煉了學(xué)生的思考及演講能力。本人在課程教學(xué)中采用課堂互動(dòng)、討論、學(xué)生講授、分組論文寫作等新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，取得了比較滿意的教學(xué)效果。

3.針對(duì)缺乏設(shè)計(jì)性及綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的問題，由于課時(shí)較少，本課程只有4次8個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)，這種現(xiàn)狀下，課內(nèi)設(shè)置50%的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，一些綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)只能作為學(xué)生的課后大作業(yè)來完成。將學(xué)生分為3―5人一組，每組選一個(gè)課題完成，課題內(nèi)容盡可能接近實(shí)際項(xiàng)目。每個(gè)小組成員根據(jù)自身特點(diǎn)領(lǐng)取相應(yīng)任務(wù)和資源，這樣既可鍛煉自身能力，又可培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。在課題實(shí)施過程中，教師起引導(dǎo)作用，可以幫助學(xué)生分析所遇到的問題，鼓勵(lì)學(xué)生自己探索、思考解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

4.針對(duì)班型較大問題，在師資力量允許的情況下盡量小班授課，以保證授課質(zhì)量。若師資力量薄弱，則采取理論課大班授課，而實(shí)驗(yàn)課小班教學(xué)的方式，便于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生能及時(shí)得到指?А2捎?MOOC教學(xué)也是不錯(cuò)的解決辦法，MOOC教學(xué)突破了傳統(tǒng)課程時(shí)間、空間的限制，突破了傳統(tǒng)課程人數(shù)限制，便于學(xué)生學(xué)習(xí)，也便于和學(xué)生互動(dòng)。我們已經(jīng)著手錄制教學(xué)視頻，放到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，作為課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。

四、?n程考核

篇（10）

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）30-6862-02

1 概述

DSP往往有兩方面的含義，一方面指Digital Signal Processing，即數(shù)字信號(hào)處理，另一方面則指Digital Signal Processor，即數(shù)字信號(hào)處理器。《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程主要講授的是DSP處理器的知識(shí)，涉及到的DSP就是指數(shù)字信號(hào)處理器。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP技術(shù)的地位尤為突顯。因?yàn)閿?shù)字化的基礎(chǔ)就是數(shù)字信號(hào)處理，而數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)，特別是實(shí)時(shí)處理的任務(wù)，主要是由通用的或?qū)Ｓ玫腄SP處理器來完成的[1]。目前，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的旗手。甚至有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，DSP將是未來集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素，它將徹底變革人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。

2 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的開設(shè)目的及教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 開設(shè)目的

《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程是作為我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)嵌入式方向?qū)W生三年級(jí)第二學(xué)期的專業(yè)方向選修課來開設(shè)的。目前，嵌入式系統(tǒng)方向的發(fā)展是非常迅速的，我國也缺少大量的這方面的專業(yè)人才。為了緊密聯(lián)系市場(chǎng)需求，豐富學(xué)生的選擇，我院設(shè)置了嵌入式方向供學(xué)生選擇。在傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用中，分別采用通用微處理器（或微控制器）和DSP內(nèi)核來執(zhí)行通用功能與信號(hào)處理算法。因此，開設(shè)《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程可以幫助計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生填補(bǔ)DSP處理器方面知識(shí)的空白，也為今后從事嵌入式系統(tǒng)方向的工作奠定寬闊的基礎(chǔ)。

2.2教學(xué)現(xiàn)狀

從2009級(jí)學(xué)生開始，我們已經(jīng)完成了兩次《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的教學(xué)。由于我們的學(xué)生大都不太喜歡計(jì)算機(jī)硬件方面的學(xué)習(xí)和鉆研，而本課程又偏重對(duì)DSP芯片的原理講解和應(yīng)用，因此，選修的人數(shù)并不多，所需的先修課程基礎(chǔ)知識(shí)的積累也相對(duì)薄弱。此外，這個(gè)時(shí)間恰逢一部分學(xué)生準(zhǔn)備考研、一部分學(xué)生實(shí)訓(xùn)就業(yè)的敏感時(shí)期，因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，缺勤現(xiàn)象嚴(yán)重，即使坐在教室里也不一定是在聽課。所以DSP技術(shù)這門課程，要想激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在短暫的時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生掌握它的精髓，就需要不斷的進(jìn)行研究探索，找出一種最適合這門課程的教學(xué)方法。

3 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的教學(xué)內(nèi)容

3.1 理論授課內(nèi)容

本課程初次授課時(shí)選用了電子科技大學(xué)彭啟琮老師主編的《DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用》作為教材，系統(tǒng)地介紹數(shù)字信號(hào)處理的基本思想和優(yōu)越性，對(duì)目前國內(nèi)外最為流行的德州儀器C2000，C5000，C6000系列處理器硬件結(jié)構(gòu)與軟件結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)描述。討論了DSP的集成開發(fā)環(huán)境與工具。在算法方面，涉及了常用的數(shù)字信號(hào)處理算法。工程實(shí)現(xiàn)方面討論了DSP系統(tǒng)中最常見的硬件基本電路以及軟件設(shè)計(jì)調(diào)試等工程問題。但由于所授內(nèi)容主要圍繞TMS320C54X系列芯片展開，和我們的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備存在一定的差距，因此后期重新調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容。主要以TI公司的TMS320F2812系列芯片為描述對(duì)象，以應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，系統(tǒng)地介紹了DSP技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)；典型的DSP芯片，TMS320F2812的體系結(jié)構(gòu)、原理和指令系統(tǒng)；其次介紹了匯編語言開發(fā)工具、匯編程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序開發(fā)實(shí)例；然后從應(yīng)用的角度介紹了DSP芯片的片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用和DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并通過幾個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了DSP芯片的開發(fā)過程。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了更好地將理論和實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在短期內(nèi)熟悉DSP處理器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)我們也設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1）CCS開發(fā)工具的使用。TI公司的DSP處理器在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，而CCS則是TI公司提供的DSP開發(fā)工具，因此，要學(xué)好和用好TI公司的DSP處理器就必須先掌握CCS的基本使用。所以在這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中我們要求學(xué)生掌握CCS的基本操作方法以及一些高級(jí)工具的使用。

2）基于DSP處理器的實(shí)驗(yàn)。例如DSP芯片存儲(chǔ)器（包括片內(nèi)和片外） 配置及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

3）基于DSP系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。包括中斷處理、定時(shí)器使用、A/D和D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。

4）DSP片內(nèi)外設(shè)實(shí)驗(yàn)。包括GPIO管腳使用、McBSP串口實(shí)驗(yàn)等。

5）DSP算法實(shí)驗(yàn)。包括FIR和IIR濾波器實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)FT實(shí)驗(yàn)等。

6）DSP綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。包括電機(jī)控制、交通燈控制等實(shí)驗(yàn)。

上述實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生的能力，要求完成最基本的部分，其余可以作為學(xué)生自由選擇的項(xiàng)目。此外，通過實(shí)驗(yàn)室開放的環(huán)節(jié)，幫助那些對(duì)研究DSP處理器應(yīng)用開發(fā)感興趣的同學(xué)進(jìn)一步掌握相關(guān)知識(shí)，完成更高難度的設(shè)計(jì)。

4 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程教學(xué)中存在的問題和改進(jìn)的措施

4.1 存在的問題

《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的綜合性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，加之學(xué)院本身缺乏工科背景的支持，在教學(xué)中難免存在這樣那樣的問題。集中起來包括兩方面。

1）課程內(nèi)容豐富，對(duì)教師和學(xué)生的要求都比較高。一方面教師要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講授大量對(duì)學(xué)生來講完全陌生的內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容安排和學(xué)時(shí)分配以及教學(xué)方法的選擇上都對(duì)教師提出了挑戰(zhàn)。另一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)DSP不僅要掌握它的硬件結(jié)構(gòu)，還要學(xué)習(xí)匯編軟件編程，要求學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)。這樣一來，學(xué)生普遍存在畏難情緒，影響了學(xué)習(xí)的效果。

2）缺乏真正的實(shí)踐場(chǎng)所和機(jī)會(huì)。我們目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是停留在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，無法給學(xué)生提供更廣闊的平臺(tái)去練習(xí)，將相關(guān)課程的知識(shí)糅合到一起，這樣一來知識(shí)的學(xué)習(xí)就顯得系統(tǒng)性不強(qiáng)。

4.2 改進(jìn)的措施

1）合理選擇教學(xué)內(nèi)容和方法，大膽進(jìn)行改革和探索。在教學(xué)內(nèi)容上，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)及給定的課時(shí)數(shù)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容本身的深度、廣度進(jìn)行適當(dāng)裁剪，以學(xué)生能順利接受新知識(shí)為準(zhǔn)。在教學(xué)方法上，加強(qiáng)案例教學(xué)法等新方法的應(yīng)用。

2）以電子設(shè)計(jì)大賽為契機(jī)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的練習(xí)。此外，積極為學(xué)生聯(lián)系相應(yīng)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地，幫助他們進(jìn)一步明確所學(xué)知識(shí)的用處，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的興趣。

5 結(jié)論

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP處理器的應(yīng)用將會(huì)更加的普及。《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》作為一門綜合性強(qiáng)、內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)方向選修課程，它的作用也會(huì)越來越重要。因此，這門課程“教什么，怎么教，學(xué)什么，如何學(xué)，如何用”都將是今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)我們反復(fù)探索和研究的問題，相信通過不懈的努力，我們一定能夠讓這門課程取得滿意的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭啟琮，李玉柏，管慶.DSP 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2002.