数字信号处理课程设计探索学术论文

2021-04-19 论文

　　摘要：本文针对数字信号处理课程设计实践课程，提出了通过团队学习模式培养应用型人才的方法，采用团队学习模式的课程设计理念，培养学生的创新和实践能力，激发学生学习的自觉性、主动性与参与性，实现了数字信号处理课程设计理论与实践紧密结合、提高人才培养质量的目的。

　　关键词：数字信号处理课程论文

　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0145-02

　　数字信号处理课程是电子信息类相关专业重要的核心课程之一，是一门理论性与实践性都较强的专业主干课，在学科课程体系中占有非常重要的地位。数字信号处理课程设计这一实践课程是为了更好地配合数字信号处理课程教学而设立的，是确保学生加深理解和掌握课程理论和方法的重要实践教学环节，是专业课和专业基础课理论教学环节的延续、深入和发展，是培养学生综合运用所学知识解决信号处理实际问题能力的有效手段，对学生加深理解和灵活运用所学的理论知识具有不可替代的作用，对于培养学生的素养、创新意识以及创新能力都具有重要的作用[1，2]。通过数字信号处理课程设计的学习与训练，有助于提高学生对相关理论、技术内容的理解与掌握。如何在数字信号处理课程设计中进行创新性探索、培养学生创新和实践能力、激发学生学习的主动性和应用知识的能力是课程改革的目的[3，4]。以学生创新能力培养为目的，对课程设计教学模式进行研究，通过构建基于团队学习的培养模式，提高学生的协同学习能力和创新学习能力[5-9]，对数字信号处理课程设计的教学研究具有重要意义。

　　一、课程改革目标

　　课程改革的目标是形成与课程内容紧密结合的团队学习教学模式方案，改变学生的学习态度，激发学生学习的主动性，培养激发学生的创新思维与能力，提高学生分析及解决问题的能力和综合素质及团队合作意识与能力，加深学生的理论基础，锻炼学生的实践能力和适应社会发展的综合应用能力[10-12]。

　　二、数字信号处理课程设计教学过程现状

　　本校学生在学习数字信号处理课程设计这门课程之前，尚未真正接触到信号处理的工程应用，没有对于信号处理与应用主要知识的直接和深入的切身体会。当面对综合性、应用性问题时，学生仅凭个人的努力很难解决，这就使得现有的课程设计教学模式影响了培养质量，具体表现在如下几个方面。

　　（一）在学生自身的综合设计能力方面

　　学生进行综合设计的能力较弱，对实际的信号处理问题的感性认识也较少，缺乏解决实际信号处理问题的能力。在以往的课程设计过程中，通常是以单个人的形式开展，在缺乏团队合作精神和团队学习能力的情况下，学生不能综合运用所学知识来分析和解决实际问题，不利于学生综合设计能力的培养和创新能力的提高。

　　（二）在课程设计方式的组织和激发学生学习的主动性方面

　　教学中教师以内容为中心进行课程设计指导，重视教学内容的传授，教师主导整个课程设计过程的安排与设计，这样不能充分调动学生学习的自觉性和主动性。学生被动地参与整个教学过程，往往会感觉理论脱离实际，遇到具体的问题不能利用所学知识去解决。

　　（三）在学生综合能力的培养方面

　　课程设计中，主要重视对学生个人能力的培养和训练，学生团队意识淡薄，参与项目团队的协同开发能力较弱，主动与团队成员沟通的意识或能力较差。信号处理技术日新月异，学生个体对知识的认识广度及深度是有限的，需要构建学习团队，提高对知识的综合分析和提炼能力。

　　三、数字信号处理课程设计的改革实践

　　（一）构建团队学习的教学模式方案

　　我们设计了符合本校学生自身特点的、实施和开展团队学习模式的有效方式，做到因材施教。指导教师在制定设计目标时，准确、灵活地把握相应职责与定位，将科研成果纳入课程设计之中，明确定义分层任务和评价标准，观察学生在团队设计中的活动表现，发现学生在专业知识与团队技巧方面的薄弱环节，帮助学生提高自学习、自组织的能力及在自我实践中学习知识与技能的技巧，为学生创造了实践性的教学情境，有效地引导学生思考并完成各种任务，培养了学生的团队意识。学生运用所学知识解决问题，依靠团队的力量和信息资源的支持来完成相应的学习任务，充分调动和发挥了教师的主导作用和学生的主体作用，激发了学生内心自主学习的'强烈愿望，学生的能动性、创造性得到了充分发挥，最大限度地开发了学生的学习潜能，达到了较好的实施效果。

　　（二）优化教学内容，促进团队学习

　　指导教师更新了教学理念，在课程设计内容安排上，对于许多经典理论的认识进行了补充、修正或加入了新的观点，反映了当代信息科学的飞速发展前景。教师深入企业完成课题，清晰了解产业需求，以科研进展带动教学，增加了授课信息量，注重经典理论与现代技术的结合，使得科研融合成为教学的内容。教师设计了适宜团队学习的有价值、有创新、有突破、有梯度的课程设计任务，将实用性、综合性和多样化作为团队学习课程设计模式的选题原则，设计任务有趣，设计内容更加充实，与实际应用结合更加紧密，激发了学生的兴趣和团队合作的热情，使学生及时掌握前沿知识，成功地实施了课程设计中的团队学习，并鼓励学生个性化创新设计，引导学生主动追踪学科的最新进展，培养了学生的探索精神。

　　（三）建立学生自主学习的氛围，培养学生在团队学习中的责任意识

　　在团队学习目标中，确保每位同学都能意识到课程设计所获得的结果是由团队全体成员完成的，而非仅仅是个别人的成果，提升团队的总体质量。为保证每个人都对团队有贡献，我们研究了团队学习中强化学生责任意识的方法和对团队成员贡献的评价方法，帮助学生适应这种合作学习模式，帮助学生提升思维能力，进而提升其创新能力。总之，将团队学习教学模式引入数字信号处理课程设计的教学实践探索中，在课程设计中以社会对信号与信息处理的实际需求形成设计内容，以科研内容带动课程设计，以结合工程应用实际的设计任务促进课程设计教学工作，重视学生的主体参与。学生通过自身的设计活动，实现对知识的理解和灵活运用，逐步培养提出问题、研究问题和解决问题的能力，并在课程设计学习的过程中获得收获和发展，提高创新能力。

　　四、效果

　　我们在本校信息与通信工程学院电子信息工程系的学生中开展数字信号处理课程设计的创新实践，教师设计了多个分层分工合作的适合团队学习的任务。例如，在《测速仪设计》任务中，全面要求学生掌握理论基础和实际应用能力。学生需要通过需求分析，调研并设计系统的处理带宽，按技术指标要求确定发射信号形式、载波频偏范围和工程实际应用中的采样频率，制定信号的滤波方法，按照实际情况确定测速精度和测量范围，分析测速精度系统参数的关系，研究加权对降低滤波器副瓣的影响，完成基于快速傅里叶变换算法的长序列分段卷积算法的实现和编程，并在数字信号处理器上实现，由五人一组组成团队，完成这一系列任务。通过设计，学生可以按照需求实现测速仪系统，很好地完成测速功能和性能指标。相比传统教学模式，我们在课程设计理念、学生创新和实践能力培养以及激发学习的自觉性、主动性方面进行了实践，较好地适应了数字信号处理课程设计课程的特点，改变了学生被动接受教师传授知识为主的学习方式，强调培养学生的创新精神和实践能力，有利于学生对知识的获取，也有助于激发学生的自主学习和创新能力，使学生在快乐中学习和发展。

　　五、结论

　　通过课程设计实践，形成了有效的团队学习教学模式方案，提高了学生的实践能力和创新能力，激发了学生的学习热情，扩展了学生的知识视野，加深了学生对理论知识的理解与掌握，提高了学生的沟通技巧和团队合作意识。学生能够运用所学的理论知识分析、解决设计中的具体问题，更好地将所掌握的知识应用到工程实际中，掌握信息处理的思维方法和信息在传输与处理中的分析思想，进而提高了培养质量，取得了很好的成果，多名学生在大学生电子竞赛中获奖，更好地满足了学生的就业需求和社会需求。

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