序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇數(shù)字教學(xué)方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯；課堂教學(xué)；實驗教學(xué)

作者簡介：徐銀霞（1979-），女，湖北武漢人，武漢工程大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（湖北 武漢 430073）

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0104-02

“數(shù)字邏輯”是計算機專業(yè)一門重要的硬件基礎(chǔ)課程，其主要目的是使學(xué)生掌握數(shù)字系統(tǒng)分析與設(shè)計的理論知識，熟悉各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設(shè)計的基本方法，為數(shù)字計算機或其它硬件電路分析與設(shè)計奠定基礎(chǔ)。[1]“數(shù)字邏輯”課程教學(xué)一般采用課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，使得學(xué)生掌握數(shù)字電路分析與設(shè)計的一些理論知識，同時培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計、制作與調(diào)試以及分析問題、解決問題的能力。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直是教學(xué)當中的重中之重，因此如何有效利用有限的理論與實驗教學(xué)時間培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)是一個值得探討的問題。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，分別對課堂教學(xué)和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)就“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)方法做一次探討。

一、“數(shù)字邏輯”課程的課堂教學(xué)

課堂教學(xué)效果直接決定學(xué)生理論知識掌握的程度，也影響隨后的實驗及實踐能否順利進行。在課堂教學(xué)中采用任務(wù)式教學(xué)、課堂討論、電路仿真演示以及硬件描述語言電路設(shè)計等方式進行教學(xué)，取得了滿意的效果。

1.任務(wù)式教學(xué)

明確任務(wù)，使學(xué)生掌握方法，做到舉一反三。教學(xué)過程中將 “數(shù)字邏輯”課程的知識點歸納整理成若干個任務(wù)。比如數(shù)字電路按邏輯功能分成組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類，主要的問題是電路分析與設(shè)計兩個方面。按電路規(guī)模要求重點掌握的是小規(guī)模和中規(guī)模電路，所以任務(wù)主要有小規(guī)模組合電路的分析、小規(guī)模組合電路的設(shè)計、中規(guī)模組合集成芯片、中規(guī)模組合電路分析、中規(guī)模組合電路設(shè)計；小規(guī)模時序電路分析、小規(guī)模時序電路設(shè)計、中規(guī)模時序集成芯片、中規(guī)模時序電路分析、中規(guī)模時序電路設(shè)計等等。對于每一個問題明確任務(wù)，分析解決辦法，歸納一般的解答步驟及注意事項，舉例證明方法的可行性。比如對于中規(guī)模組合芯片的學(xué)習(xí)，僅以數(shù)據(jù)選擇器為例，引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱芯片資料，閱讀資料找出芯片的功能表、輸出表達式，邏輯圖和引腳圖以及典型應(yīng)用。這樣，學(xué)生不僅掌握了該芯片的全部知識要點，還可以掌握中規(guī)模組合集成芯片這類芯片的學(xué)習(xí)方法。此后，對于所有此類芯片學(xué)生都能夠通過自行查找芯片資料來掌握，節(jié)約了課堂時間，學(xué)生也獲得了自主學(xué)習(xí)的成就感。

2.增加課堂討論

精講多練，給予學(xué)生充分的討論時間。為提高學(xué)習(xí)效果，在提出任務(wù)、介紹原理及方法后，布置課堂練習(xí)。學(xué)生可以一邊練習(xí)一邊自由討論，已理解的同學(xué)在討論中充當老師，可以加深印象，鞏固知識；而沒有理解的同學(xué)可以在討論中積極主動地學(xué)習(xí)，同時也激發(fā)了學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的積極性，比教師反復(fù)講解的效果好。這種方式可以避免“滿堂灌”式的教學(xué)方式，活躍課堂氣氛，創(chuàng)造學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)習(xí)興趣，實踐證明取得了良好的效果。

3.電路仿真演示

在數(shù)字電路分析與設(shè)計的理論教學(xué)過程中，很多學(xué)生會覺得枯燥且難以理解。借助Multisim11.0仿真軟件進行數(shù)字電路的模擬和課堂演示，可以直觀地顯示電路的功能和時序電路的時序波形。比如在講解中用16進制計數(shù)器74161實現(xiàn)12進制計數(shù)器時，其中復(fù)位法可通過置0或者異步清零兩種方法使得計數(shù)器從11回0，但置0法必須在計數(shù)到1011時使得置數(shù)端為0，異步清零必須在計數(shù)器為1100時使得清零端為0才能保證計數(shù)器為12進制。如果僅用理論講解學(xué)生比較難理解，但通過仿真演示后學(xué)生能夠恍然大悟。因此仿真軟件的使用可以使“數(shù)字邏輯”理論課的教學(xué)更加生動活潑，而且學(xué)生在遇到疑問時也可以通過仿真軟件進行驗證。學(xué)生通過直觀的仿真結(jié)果，對電路的工作過程進行透徹的分析，提高了學(xué)習(xí)的興趣和效率，促進自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的提高。

4.引入硬件描述語言

硬件描述語言用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，適合大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計。在教學(xué)的過程中將硬件描述語言Verilog HDL引入課堂，比如在講解邏輯門、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、計數(shù)器等基本單元電路的原理之后，給出模塊對應(yīng)的硬件描述語言，演示仿真波形和綜合結(jié)果。學(xué)生從仿真波形中觀察信號的邏輯變化，對數(shù)字邏輯電路的掌握更加透徹，同時也豐富了教學(xué)內(nèi)容。Verilog HDL語言是一種非常實用的硬件描述語言，易學(xué)易用，學(xué)生只要有C語言編程基礎(chǔ)，便容易掌握。編程也可以實現(xiàn)電路設(shè)計，同學(xué)們感到非常新奇，將被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣，取得了很好的教學(xué)效果。

二、“數(shù)字邏輯”的實驗教學(xué)

“數(shù)字邏輯”是一門實踐性很強的課程。[2]通過數(shù)字電路設(shè)計實驗，學(xué)生可以基本掌握數(shù)字電路的設(shè)計、制作與調(diào)試步驟，學(xué)會借助萬用表、示波器等實驗儀器排除實驗當中遇到的各種故障，從而獨立分析設(shè)計各種規(guī)模的數(shù)字電路。實踐教學(xué)中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗與硬件描述語言設(shè)計三種類型實驗相結(jié)合，三者互為補充，提高實驗效果，充分培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

1.傳統(tǒng)實驗

傳統(tǒng)實驗項目一般利用面包板及用中小規(guī)模芯片完成電路設(shè)計。其接線模式可以使學(xué)生直觀了解數(shù)字電路是如何工作的，從而掌握電路測試、調(diào)試以及維修技能。但是部分學(xué)生視這一過程為簡單的連線工作，往往只注重結(jié)果，不重視過程，造成實驗課就是反復(fù)的接線和碰運氣，學(xué)生不能駕馭整個實驗過程，產(chǎn)生畏難和退縮心里。在實驗課前要求學(xué)生書寫預(yù)習(xí)報告，自主設(shè)計實驗方案，進行原理圖設(shè)計、芯片選型，上網(wǎng)查閱芯片資料，掌握閱讀芯片資料的方法，進行實驗方法設(shè)計，可以避免機械化操作，學(xué)會排除故障，增強操作信心。

在實驗過程中，學(xué)生不可避免地會遇到種種問題，導(dǎo)致實驗結(jié)果出錯：可能是電路設(shè)計或連線過程中出現(xiàn)了問題，也有可能是實驗設(shè)備或?qū)嶒炂鞑某霈F(xiàn)了故障。教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生借助實驗儀器找到故障點，發(fā)現(xiàn)問題之所在，并想出解決辦法。在未來的實際工作中，學(xué)生將會遇到各種各樣的問題，而實驗課正是鍛煉如何解決這些問題的好機會。因此實驗中應(yīng)該向?qū)W生講明排除故障的必要性，并引導(dǎo)其對獨立解決各種疑難問題的興趣，增強其信心，令其克服畏難情緒。一旦學(xué)生掌握了排除故障的方法，獨立解決了問題，他們就會很有成就感，甚至就此對排除故障產(chǎn)生了濃厚的興趣。[3]實踐表明學(xué)生能自主完成所有設(shè)計，自主分析討論實驗過程中碰到的問題，逐個排查故障點，最終完成電路調(diào)試。

2.仿真實驗

傳統(tǒng)實驗適于以驗證性實驗為主的一些中小規(guī)模電路的構(gòu)建與測試。對于一些比較復(fù)雜的設(shè)計性和綜合性實驗則比較費時，如數(shù)字鐘、搶答器、拔河游戲機、彩燈控制器等。而且在實驗過程中常常因一根導(dǎo)線連接錯誤、一個連接點接觸不良，就致使實驗受阻甚至無法完成，給學(xué)生以挫折感，影響學(xué)生的實驗興趣，不利于動手能力的培養(yǎng)。

Multisim11.0是一個集原理電路設(shè)計和電路功能測試為一體的虛擬仿真軟件，其元器件庫提供了數(shù)千種電路元器件供實驗選用，其中包含了數(shù)字器件。虛擬測試儀器儀表種類齊全，如數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、直流電源、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀等，可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路。[4]采用Multisim11.0軟件進行仿真實驗，使學(xué)生能充分發(fā)揮想象力，按照自己的想法創(chuàng)建各種電路，從而擺脫實驗箱的束縛。實踐證明將Multisim11.0應(yīng)用于實驗教學(xué)，能夠使學(xué)生提高學(xué)習(xí)的興趣，增加學(xué)習(xí)樂趣，充分發(fā)揮學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力，提高學(xué)生的綜合實踐能力。

3.硬件描述語言開發(fā)數(shù)字電路

當數(shù)字邏輯電路及系統(tǒng)的規(guī)模比較小而且簡單時，用電路原理圖輸入法基本足夠了，但是需要手工布線，需要熟悉器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引線特點，才能達到設(shè)計要求。當電路規(guī)模大時工作量會相當大，實驗時間往往不能保證。隨著可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，硬件描述語言已成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主要描述方式，采用硬件描述語言進行數(shù)字電路的設(shè)計，可以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的驗證性實驗到分析設(shè)計性實驗課的轉(zhuǎn)變。利用Verilog HDL硬件描述語言進行數(shù)字鐘、搶答器、交通燈控制電路等的設(shè)計，要求學(xué)生利用課堂知識進行編程、仿真、綜合和下載到可編程邏輯器件中運行以觀察結(jié)果。學(xué)生還可以按照自己的想法自行設(shè)計其它數(shù)字電路進行仿真、下載調(diào)試，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和綜合實踐能力。

此外還通過舉辦電子設(shè)計競賽、綜合設(shè)計等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立分析問題和解決問題的能力，也提高了學(xué)生綜合應(yīng)用的能力，收到了良好的教學(xué)效果。

三、結(jié)論

數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類的各個方面，從計算機到手機，從數(shù)字電話到數(shù)字電視，從家用電器到軍用設(shè)備，從工業(yè)自動化到航天技術(shù)，都采用了數(shù)字電子技術(shù)。[5]因此“數(shù)字邏輯”課程對于計算機及相關(guān)專業(yè)來說是一門很重要的課程。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，對“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)方法進行深入探討，在課堂教學(xué)中采用任務(wù)式教學(xué)，增加課堂討論，借助仿真軟件進行電路演示，利用硬件描述語言進行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計；在實驗教學(xué)中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗和硬件描述語言實驗有機結(jié)合、互為補充，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，取得了很好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孫麗君，張曉東，魯可.“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探析[J].中國電力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文華，王寧，等.興趣導(dǎo)向的數(shù)字電路設(shè)計實驗改革[J].計算機教育，2010，（17）：38-40.

篇(2)

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；濾波器設(shè)計；

作者簡介：王秋生（1971-），男，河北豐潤人，北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，副教授；劉穎異（1980-），女，山東煙臺人，北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，講師。（北京　100191）

基金項目：本文系北京航空航天大學(xué)研究生精品課程建設(shè)和本科教改立項項目、國家自然科學(xué)基金（51207005）的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）31-0046-02

隨著通信電子技術(shù)、計算機技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進步，數(shù)字信號處理技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并且廣泛用于軍事、航天、航空、遙感、控制、雷達、醫(yī)學(xué)等各種領(lǐng)域。[1，2]與此同時，“數(shù)字信號處理”課程日益受到理工科高等院校的重視，并開展了一系列的教學(xué)研究與改革工作，涉及教學(xué)內(nèi)容、[3，4]雙語教學(xué)、[5，6]實踐教學(xué)、[7，8]網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、[9]教學(xué)改革等諸多方面。[7，10]

數(shù)字濾波器設(shè)計是數(shù)字信號處理課程的重要內(nèi)容，該部分授課內(nèi)容具有如下特點：內(nèi)容抽象（數(shù)字濾波器設(shè)計過程采用抽象的符號加以表示）；內(nèi)容豐富（數(shù)字濾波器設(shè)計過程是基本概念和基礎(chǔ)知識的具體應(yīng)用）；密切聯(lián)系實踐（數(shù)字濾波器設(shè)計目的和內(nèi)容與具體工程應(yīng)用有著緊密的聯(lián)系）。上述特點使部分學(xué)生掌握困難，并直接影響著教學(xué)工作。

本文以數(shù)字濾波器設(shè)計章節(jié)的知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)字濾波器設(shè)計過程、IIR濾波器設(shè)計和FIR濾波器設(shè)計等具體內(nèi)容，并考慮學(xué)時較少與內(nèi)容豐富的矛盾問題，提出了基于“”思想的教學(xué)方法，并進行了連續(xù)五年的課程教學(xué)實踐檢驗。

一、基于“”的教學(xué)方法

“”的原指在尋找彼此共同之處的同時，保留彼此的不同之處。將“”用于數(shù)字濾波器設(shè)計章節(jié)的教學(xué)過程，體現(xiàn)了章節(jié)內(nèi)容的共性與個性的關(guān)系。下面以數(shù)字濾波器設(shè)計過程、FIR濾波器設(shè)計和IIR濾波器設(shè)計等為例，詳細地論述基于“”思想的教學(xué)方法。

1.數(shù)字濾波器設(shè)計過程的“”

數(shù)字濾波器設(shè)計過程的“求同”，體現(xiàn)在設(shè)計過程的共性或相似之處，如圖1（a）所示。要設(shè)計數(shù)字濾波器（包括FIR型和IIR型等），首先要以頻域容限圖方式給出技術(shù)指標；然后選取合適設(shè)計方法來逼近技術(shù)指標；最后計算數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)，并與技術(shù)指標比較，如果滿足要求則結(jié)束設(shè)計過程，否則重復(fù)上述過程。

數(shù)字濾波器設(shè)計過程的“存異”體現(xiàn)在逼近技術(shù)指標方法的不同，如圖1（b）所示。不同逼近方法將設(shè)計出不同類型的數(shù)字濾波器，并導(dǎo)致濾波器的頻率特性存在差異。如采用加窗方法設(shè)計的FIR濾波器可以獲得嚴格線性相位，而基于模擬濾波器設(shè)計的IIR濾波器很難獲得線性相位等，不再贅述。

在授課過程中以圖1所示的內(nèi)容為主線開展教學(xué)，可以凸顯數(shù)字濾波器設(shè)計的整體概念，便于學(xué)生從全局角度區(qū)分設(shè)計原理，有助于理解和掌握具體設(shè)計方法。

2.IIR數(shù)字濾波器設(shè)計的“”

IIR數(shù)字濾波器設(shè)計過程的“求同”體現(xiàn)在基于模擬方法設(shè)計數(shù)字濾波器的共性部分，如圖2（a）所示。首先采用頻域容限圖給出設(shè)計指標；然后利用數(shù)字頻率與模擬頻率的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將數(shù)字形式的技術(shù)指標轉(zhuǎn)化為模擬形式的技術(shù)指標；其后根據(jù)實際需要選擇合適的模擬濾波器（如巴特沃思、切比雪夫等類型），并依據(jù)模擬技術(shù)指標設(shè)計出濾波器；隨后利用頻率變換關(guān)系，將模擬濾波器轉(zhuǎn)化為數(shù)字濾波器；最后將其與設(shè)計指標比較，如果滿足要求則結(jié)束設(shè)計，否則重復(fù)上述設(shè)計過程。

IIR數(shù)字濾波器設(shè)計的“存異”，體現(xiàn)在設(shè)計過程中的頻率轉(zhuǎn)換的方法不同，如圖2（b）所示。具體體現(xiàn)如下：第一，頻率變換方法不同，將數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換為模擬頻率時，脈沖響應(yīng)不變方法是線性變換，且不存在頻率畸變問題；雙線性變換方法是非線性變換，且在高頻區(qū)域存在嚴重的頻率畸變。第二，設(shè)計對象不同，脈沖響應(yīng)不變方法只能設(shè)計低通濾波器，而雙線性變換方法可以設(shè)計其他類型（包括低通、高通等）的濾波器。

在授課過程中強調(diào)圖2所示的內(nèi)容，有助于全面理解IIR數(shù)字濾波器設(shè)計過程，便于掌握不同加窗方法的本質(zhì)差別，可以為設(shè)計方法的具體應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

3.FIR數(shù)字濾波器設(shè)計的“”

FIR數(shù)字濾波器設(shè)計的“求同”體現(xiàn)在基于加窗方法設(shè)計數(shù)字濾波器過程的共性內(nèi)容，如圖3（a）所示。首先，將待設(shè)計的數(shù)字濾波器抽象為理想濾波器；其次，對理想濾波器進行傅立葉逆變換，得到理想單位脈沖響應(yīng)；再次，選擇合適的窗口函數(shù)截斷，得到有限長單位脈沖響應(yīng)；最后，對進行傅里葉變換，得到頻率響應(yīng)，并與技術(shù)指標比較，如果滿足要求則結(jié)束設(shè)計，否則重新設(shè)計。

除此之外，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器設(shè)計的“求同”還包括：描述窗口都使用長度和形狀兩個參數(shù)；加窗過程產(chǎn)生的“吉布斯現(xiàn)象”對通帶和阻帶的影響大致相同；過渡帶寬度主要受窗口函數(shù)的主瓣影響，通帶和阻帶波紋主要受旁瓣影響；窗口形狀和長度影響著數(shù)字濾波器的性能，不再贅述。

篇(3)

論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)方法；高職教育

《數(shù)字電子技術(shù)》是電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門必修課。它是培養(yǎng)學(xué)生具備電子技術(shù)的基本知識和技能，和《模擬電子技術(shù)》課程共同構(gòu)成電子類專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，是學(xué)生必須打下的專業(yè)基本功。它以電路基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，是后續(xù)單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也為無線電裝接工、調(diào)試工等考級考證打下基礎(chǔ)。

高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的目標確立是為了更好地指導(dǎo)該課程的教學(xué)方向，對有效落實教學(xué)體系起到了指導(dǎo)性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理，再依托EDA的技術(shù)，強化理論和實踐的教學(xué)，最后通過課程的設(shè)計創(chuàng)新來形成獨具教學(xué)質(zhì)量的體系。

一、高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的目標

實踐教學(xué)和理論教學(xué)是高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)綜合體系，通過實驗、實習(xí)、課程設(shè)計等內(nèi)容，完成基本操作技能、綜合能力和應(yīng)用能力的三級能力培養(yǎng)要求，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決實際問題的能力及創(chuàng)新思維的綜合能力。

（一）基本操作技能的培養(yǎng)

實驗是整個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，可以分為驗證性實驗和設(shè)計性實驗。驗證性實驗可以使學(xué)生了解器件功能和使用要求，掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能，熟悉實驗操作規(guī)范以及學(xué)習(xí)實驗報告的書寫要求等基本技能，為進一步深入學(xué)習(xí)理論知識和能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。對于初學(xué)的學(xué)生，必要的驗證性實驗是培養(yǎng)基本操作技能的主要途徑，是素質(zhì)教育的基礎(chǔ)。

（二）綜合能力的培養(yǎng)

驗證性實驗過多會使學(xué)生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望，思維缺乏靈活性和創(chuàng)造性。開設(shè)綜合性、設(shè)計性、實踐性實驗，可以增加實驗的靈活性、創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能初步地將所學(xué)的基本理論知識獨立應(yīng)用于實踐中。在觀察和探索的基礎(chǔ)上，通過教師的引導(dǎo)激發(fā)他們積極思維，逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并使學(xué)生的基本技能得到進一步提高。

（三）應(yīng)用能力的培養(yǎng)

運用虛擬、仿真等技術(shù)手段，采用較為先進的EDA技術(shù)，一方面可以使實驗更加接近工程實際，激發(fā)學(xué)生的參與性；另一方面通過接近工程實際的課題，使學(xué)生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象，提出多種設(shè)想和解決問題的方案。在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案，完成方案擬訂、實施方案的設(shè)計、電路制作、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，達到在實踐中學(xué)、在實踐中練的目的，使理論與設(shè)計融為一體。從工程角度出發(fā)促使學(xué)生了解科研活動的全過程，增強學(xué)生的求知欲和科研意識，體會理論設(shè)計與實際中的距離。這不僅能訓(xùn)練學(xué)生思維的邏輯性和獨創(chuàng)性，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)的思維方式、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，訓(xùn)練學(xué)生工程應(yīng)用技能，達到培養(yǎng)應(yīng)用能力的目的。

二、對教材進行適當處理，把握理論上的度

“數(shù)字電子技術(shù)”是計算機、機電、自動化類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課.當前，隨著以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標的高職教育的日益發(fā)展，以及高職對特色的強烈渴望，迫切需要形成與高職教育培養(yǎng)目標相適應(yīng)的課程體系。

《數(shù)字電子技術(shù)》的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字電子方面的基本知識和基本分析、設(shè)計方法，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)字電路制作與調(diào)試的基本技能；培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)思維方式以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。它共有五大模塊，包括數(shù)字邏輯基礎(chǔ)模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊，主要作用就是要求學(xué)生能看懂基本電子電路圖，學(xué)會使用電子元器件手冊，能制作、調(diào)試、軟件仿真、實驗驗證相關(guān)電路，了解數(shù)字電子技術(shù)在實際生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位基本能力和職業(yè)素質(zhì)。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確，在辦學(xué)上仍處于探索階段，沒有系統(tǒng)的、適合自身辦學(xué)特色的教材，所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版，課程內(nèi)容不適應(yīng)高職教育的特點，加上大部分高職生（特別是偏遠地區(qū)）的學(xué)科基礎(chǔ)差、底子較薄，在學(xué)習(xí)的過程中存在著一些不適應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)效果較差。根據(jù)高職教育教學(xué)“基本理論教學(xué)要以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的基本原則要求，就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構(gòu)“少而精”的教學(xué)體系。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上就必須考慮實際工程需要，突出基本理論、基本分析方法和知識的應(yīng)用，傳統(tǒng)的邏輯函數(shù)化簡方法像代數(shù)法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下，回避繁瑣的集成電路內(nèi)部分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數(shù)、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時，可結(jié)合原理圖作簡單分析如此：TTL與非門利用T1的多個發(fā)射級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“與邏輯”功能，中間級從T2的集電極和發(fā)射極分別輸出兩個相位相反的信號，以驅(qū)動T3、T4；當輸入信號中有任何一個為低電平時，都將使T1飽和，T2、T4截止，T3導(dǎo)通，輸出端Y為高電平，當輸入信號全是高電平時，則T1倒置工作狀態(tài)，其集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，使T2、T4飽和，而T3導(dǎo)通，輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導(dǎo)通或截止，電路的輸入、輸出特性，拉電流和灌電流的概念等，不進行詳細的分析和計算，只要求學(xué)生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結(jié)論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項，注重理論聯(lián)系實際，以會用為最大目標。另外，適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片，努力減小與現(xiàn)實實際工程應(yīng)用差距并爭取同步，增加學(xué)生感性認識和進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。這樣的處理，既可以讓這些基本素質(zhì)較差的學(xué)生理解基本原理，又可以從少學(xué)時中留出足夠的技能訓(xùn)練時間。

三、以EDA技術(shù)為支撐，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)融為一體 轉(zhuǎn)貼于

《數(shù)字電子技術(shù)》是一門應(yīng)用性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，其基本理論與實踐技能是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)，理論與實踐的密切結(jié)合，在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設(shè)計，根據(jù)我校實習(xí)設(shè)備的配備情況，在技能實訓(xùn)中往往2-5人一組，這樣，經(jīng)常有學(xué)生光看不做，學(xué)習(xí)缺乏主動性。又由于電子技術(shù)教學(xué)中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微，設(shè)備或元件故障多等問題，在操作過程中，學(xué)生會碰到各種不同的問題，教師忙于協(xié)助解決，上課效率無法提高，從而影響了整個教學(xué)計劃。根據(jù)多年的教學(xué)實踐，我們把EDA技術(shù)引入實驗教學(xué)，采用EWB仿真實驗與傳統(tǒng)實驗教學(xué)形成互補，以解決上述問題。即在課堂教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，運用EDA技術(shù)對這些實驗進行仿真，動態(tài)配合課堂教學(xué)和做虛擬數(shù)字電路實驗，讓學(xué)生感到如同置身于真實的實驗實訓(xùn)環(huán)境中安裝調(diào)試一樣，形象逼真，讓學(xué)生在不知不覺中學(xué)習(xí)，同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞，還可以避免因?qū)嶒瀮x器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學(xué)生帶來挫折感，保證實驗?zāi)茉诙虝r間內(nèi)成功演示或驗證。為了加強學(xué)生的實際實踐能力，開設(shè)了全天開放的創(chuàng)新實驗室，學(xué)生可以利用課余時間結(jié)合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設(shè)計等，有些學(xué)生還結(jié)合全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，進行創(chuàng)新設(shè)計和制作。此舉既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動手能力，又可以為大學(xué)生電子設(shè)計競賽培養(yǎng)優(yōu)秀人才。

四、注重課程設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計

電子技術(shù)課程設(shè)計是數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)完成后進行的一次綜合性訓(xùn)練，以進一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識、獨立設(shè)計電子產(chǎn)品和對電子產(chǎn)品實際安裝、調(diào)試的能力。學(xué)生經(jīng)過本課程的理論學(xué)習(xí)和技能實踐后，對于一些中、小規(guī)模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎(chǔ)知識已有一定的理解，掌握了電路的基本分析方法和基本設(shè)計方法，具備了一定的動手能力，在期末便可結(jié)合專業(yè)發(fā)展實際、現(xiàn)有實驗條件和電子設(shè)計競賽、創(chuàng)新設(shè)計競賽等，有針對性地進行相應(yīng)課程設(shè)計。課程設(shè)計內(nèi)容由指導(dǎo)教師根據(jù)難易分成不同的課題，也可以讓學(xué)生自行選題，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的掌握情況指定由學(xué)習(xí)較好的學(xué)生擔(dān)任課題負責(zé)人，其它學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況選擇加入，指導(dǎo)教師要對課題組成員做宏觀調(diào)配，一般同一小組中應(yīng)該有不同層次的學(xué)生，以達到優(yōu)秀的學(xué)生帶動較差的學(xué)生共同進步的目標。

在課程設(shè)計中，在確定設(shè)計方案、電路邏輯功能的設(shè)計實現(xiàn)、主要參數(shù)和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調(diào)試、故障排除等，遇到問題時，除了本組成員之間相互討論外，各小組之間也可以參與其中，相互交流，指導(dǎo)教師負責(zé)審查，作好啟發(fā)、引導(dǎo)工作并幫助學(xué)生解決疑難問題。對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，加強輔導(dǎo)與檢查；對學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生，適當提高要求，結(jié)合工程實際，增大設(shè)計方案的創(chuàng)新性，以充分挖掘?qū)W生的潛力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

通過開展課程設(shè)計，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實驗技能以及綜合分析、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，使學(xué)生具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

五、開展多樣化教學(xué)，繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量

可以開展諸如項目課程，該教學(xué)過程需要不斷地變換教學(xué)組織形式，比如完成工作任務(wù)時需要采用小組形式，集體講授時需要采用班級形式，討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學(xué)時，相當多的需要模擬企業(yè)組織活動結(jié)構(gòu)，讓學(xué)習(xí)者“身臨其境”。為了適應(yīng)這種不斷變化的教學(xué)組織形式的要求，學(xué)校的教學(xué)場所，包括課堂桌椅都要做相應(yīng)變化。

項目化教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，分析問題、解決問題、自我探究、自主學(xué)習(xí)和口頭表達等能力得到很好的發(fā)展，并形成了良好學(xué)習(xí)品質(zhì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中互相幫助，加強了團結(jié)合作意識，增進了同學(xué)間的相互了解。這樣既學(xué)到了知識，提高了學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的實際應(yīng)用能力得到很好的培養(yǎng)和鍛煉，還增強了探索創(chuàng)新精神。

最后，數(shù)字電子技術(shù)課程的電子課程標準、電子教案、多媒體課件都放在校園網(wǎng)上，學(xué)生能通過網(wǎng)絡(luò)進行自主學(xué)習(xí)，我們還通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺向?qū)W生提供各種試題庫和單元測試資源，給學(xué)生布置作業(yè)，進行網(wǎng)上作業(yè)的批閱、網(wǎng)上教學(xué)答疑，師生互評等教學(xué)活動，有效延伸學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和空間。這種學(xué)習(xí)模式充分發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優(yōu)勢，國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要也提出要強化信息技術(shù)的應(yīng)用，鼓勵學(xué)生利用信息手段主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，增強運用信息技術(shù)分析解決問題能力。

篇(4)

關(guān)鍵詞：數(shù)字新媒體；視覺傳達設(shè)計；教學(xué)方法；革新探索

1 傳統(tǒng)視覺傳達設(shè)計教學(xué)方法存在的問題

數(shù)字新媒體時代對視覺傳達設(shè)計專業(yè)學(xué)生的技術(shù)要求更高，需要學(xué)生更好地掌握新媒體時代的新的設(shè)計方法與技術(shù)。同時，要求學(xué)生能將創(chuàng)新性思維更好地融入設(shè)計過程中去，這對傳統(tǒng)的程序性視覺傳達設(shè)計教學(xué)方法提出了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)視覺傳達設(shè)計教學(xué)方法不再適應(yīng)新的教學(xué)要求。

1.1 教學(xué)方法相對傳統(tǒng)落后

數(shù)字新媒體對視覺傳達設(shè)計的技術(shù)性要求更高，要求學(xué)生掌握數(shù)字環(huán)境下的多種實用技術(shù)。然而傳統(tǒng)以講授法為主的視覺傳達設(shè)計課堂教學(xué)缺乏形式創(chuàng)新與必要的情境教學(xué)，課堂教學(xué)往往以教師講授的單一形式進行，學(xué)生很難在枯燥的講述過程中對視覺傳達技術(shù)與理念形成直觀而深刻的印象。并且，教學(xué)方法不能體現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用性特征，理論教學(xué)與實踐嚴重脫節(jié)，學(xué)生缺乏必要的動手操作機會，理論教學(xué)時學(xué)生沒有實踐機會，實踐教學(xué)時又缺乏必要的理論指導(dǎo)，久而久之會使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)方法更新較慢

根據(jù)數(shù)字新媒體時代的背景，有效更新教學(xué)方法是對視覺傳達設(shè)計教學(xué)的必然要求。由于我國長期以來形成的重理論、輕實踐的教學(xué)背景，當實踐教學(xué)的要求越來越高時，教師往往表現(xiàn)出對現(xiàn)實束手無策的狀態(tài)。首先，教師不能有效地學(xué)習(xí)和借鑒國外先進的教學(xué)方法；其次，教師不能根據(jù)具體教學(xué)問題對教學(xué)方法進行必要的創(chuàng)新和改進；最后，數(shù)字新媒體對視覺傳達教學(xué)形成的巨大沖擊，使不少教師盲目照搬國外的教學(xué)方法，完全摒棄了傳統(tǒng)教學(xué)方法的精華，這種做法也是不可取的。

2 數(shù)字新媒體時代對教學(xué)方法的要求

數(shù)字新媒體不僅給視覺傳達設(shè)計帶來了技術(shù)革新，而且要求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維?？梢哉f，創(chuàng)新是數(shù)字新媒體時代對視覺傳達設(shè)計教學(xué)的基本要求。教師應(yīng)當在更廣闊的領(lǐng)域重新審視視覺傳達設(shè)計的教學(xué)方法，使新的知識以更加有效的形式傳授給學(xué)生，使視覺傳達教學(xué)具有創(chuàng)新性、實效性和功能性。

2.1 注重教學(xué)方法與虛擬現(xiàn)實對接

數(shù)字新媒體最大的特征是以虛擬現(xiàn)實為背景，在主流媒體上實現(xiàn)對傳統(tǒng)藝術(shù)形式的新運用。因此，在教學(xué)方法的運用上也應(yīng)當以促進學(xué)生掌握數(shù)字新媒體時代的新技術(shù)為目的，從而使學(xué)生獲得更好的運用新技術(shù)的能力。實現(xiàn)教學(xué)方法與虛擬現(xiàn)實對接，應(yīng)當以更直觀的形式將數(shù)字新媒體的特點介紹給學(xué)生，切實豐富教學(xué)手段與方式，從而使學(xué)生更好地接受教學(xué)內(nèi)容。

2.2 注重教學(xué)形式上的跨界創(chuàng)新

數(shù)字新媒體時代使視覺傳達設(shè)計更具娛樂性和交互性特征，學(xué)生為了獲得更多的靈感以及創(chuàng)新的空間，需要進一步關(guān)注電影、舞蹈以及材料等各個領(lǐng)域的內(nèi)容，從而形成獨特的表現(xiàn)風(fēng)格。以往單純培養(yǎng)學(xué)生信息傳遞能力的教學(xué)方法正在向多學(xué)科的跨界教學(xué)方式方法轉(zhuǎn)變。其要求視覺傳達設(shè)計教學(xué)方法能有效吸收其他學(xué)科的優(yōu)秀和典型方法，能打破教學(xué)形式上的限制，有效運用多種教學(xué)手段將媒介、影像、材料等多種形式融入視覺傳達設(shè)計當中，從而引導(dǎo)學(xué)生進行新表達。

2.3 充分發(fā)揮教學(xué)方法的引領(lǐng)作用

教學(xué)方法的作用不只在于使學(xué)生掌握數(shù)字新媒體時代的視覺傳達設(shè)計技術(shù)手段，更在于為學(xué)生樹立正確的視覺傳達設(shè)計觀念，從而使學(xué)生能站在更宏觀的層次有效把握視覺傳達設(shè)計的高度。首先，視覺傳達設(shè)計的教學(xué)方法應(yīng)當體現(xiàn)出整合性特征，能吸收多種有效的教學(xué)方法。其次，應(yīng)當體現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新思維的作用，能夠?qū)W(xué)生有積極的啟發(fā)性作用。最后，具有引領(lǐng)性特征，能引導(dǎo)學(xué)生以嶄新的思維方式來重新審視視覺傳達設(shè)計，使視覺傳達設(shè)計與生活緊密相連，從而合理地反映人的理想生活狀態(tài)。

3 數(shù)字新媒體時代教學(xué)方法的新策略

新媒體時代對傳統(tǒng)的視覺傳達設(shè)計手段進行了顛覆性的創(chuàng)新，跨界融合成為數(shù)字新媒體時代視覺傳達設(shè)計學(xué)科的基本特征。為了使學(xué)生適應(yīng)數(shù)字新媒體時代的發(fā)展趨勢，在教學(xué)過程中應(yīng)當將這些變革以新的教學(xué)法予以體現(xiàn)。

3.1 項目教學(xué)法的廣泛應(yīng)用

使視覺傳達設(shè)計圍繞具體的項目進行教學(xué)，不僅可以使教學(xué)過程更有針對性，而且可以極大地提升學(xué)生的動手操作能力和實現(xiàn)情景模擬教學(xué)。項目教學(xué)法是最有效的視覺傳達設(shè)計教學(xué)形式。首先，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)與鼓勵作用，使學(xué)生積極主動地參與到教學(xué)活動中，學(xué)生是課堂設(shè)計實踐活動的主人，學(xué)習(xí)的重點由此過渡到學(xué)生掌握知識上來。其次，為學(xué)生設(shè)定工作任務(wù)。學(xué)生需要圍繞任務(wù)進行深入的研究，從而引導(dǎo)學(xué)生積極地進行討論。最后，可以圍繞典型設(shè)計案例進行充分點評，使學(xué)生進行必要的總結(jié)反思，更好地整合學(xué)生的技術(shù)能力與理論知識。為了有效促進項目教學(xué)形式創(chuàng)新，應(yīng)當為學(xué)生選擇合適的項目，從而達到更好的效果。

3.2 體驗式教學(xué)的逐步推廣

將視覺傳達設(shè)計課堂教學(xué)與學(xué)生的體驗式活動有效結(jié)合，是提升視覺傳達設(shè)計教學(xué)效果的有效途徑。首先，教師可以根據(jù)學(xué)生的不同專業(yè)發(fā)展需要和能力水平，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)不同的情境體驗式教學(xué)活動，從而讓學(xué)生在實驗中感受視覺傳達設(shè)計活動的意義與方法。其次，促進學(xué)生以小組合作探究式的模式進行學(xué)習(xí)，使學(xué)生在具體任務(wù)的指導(dǎo)下，能在同學(xué)的合作與交流中完成作品的設(shè)計，從而感受到視覺傳達設(shè)計的樂趣，使學(xué)生獲得設(shè)計成就感的同時，培養(yǎng)起必要的團隊協(xié)作意識。最后，實驗教學(xué)的關(guān)鍵在于教師提綱挈領(lǐng)的指導(dǎo)，在于教師對學(xué)生關(guān)鍵時刻的必要點撥，這樣才能使學(xué)生在實驗時密切結(jié)合理論，達到鍛煉的目的。

3.3 個性化教學(xué)的鮮明特征

視覺傳達設(shè)計教學(xué)是建立在學(xué)生已有知識結(jié)構(gòu)與能力水平基礎(chǔ)上的教學(xué)，課堂教學(xué)方法的選用不僅要有助于講授設(shè)計原則和設(shè)計方法，還要與學(xué)生的原有知識結(jié)構(gòu)和個性特征相對接，櫬吮匭朧褂梅合個性教學(xué)特征的教學(xué)方法。首先，要圍繞學(xué)生的個性特征與心理需求選用學(xué)生可以接受的教學(xué)樣式，使教學(xué)內(nèi)容更加直觀有效地展現(xiàn)出來。其次，教學(xué)方法要有助于促進學(xué)生創(chuàng)新性思維的發(fā)展。應(yīng)當結(jié)合當前的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)時代背景，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)進行多種形式的教學(xué)嘗試，從而有效降低教學(xué)成本，提高教學(xué)效率。最后，注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，強調(diào)為學(xué)生設(shè)定寬泛的要求，讓學(xué)生有空間充分彰顯自己的設(shè)計思維與設(shè)計理念；重點提倡形成個人的設(shè)計風(fēng)格與設(shè)計思路，從而使學(xué)生敢于發(fā)揮自己的想象力與創(chuàng)新能力，有利于開闊學(xué)生視野。

4 結(jié)語

教學(xué)方法是否有效不僅決定了視覺傳達設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的高低，而且決定了學(xué)生是否能適應(yīng)新媒體時代對視覺傳達設(shè)計提出的新要求。培養(yǎng)綜合型的應(yīng)用人才需要改進傳統(tǒng)教學(xué)方法，不斷根據(jù)新的內(nèi)容創(chuàng)新教學(xué)形式，能夠有效提高視覺傳達設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；融合專業(yè)背景

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0158-02

Discussion and Practice of the Teaching Method of Digital Image Processing， Which is Integrated with Professional

ZHENG Jing，WANG Teng

（Yangtze University College of Arts and Sciences，Jingzhou， 434020，China ）

Abstract： digital image processing， as a comprehensive subject， is widely used in many fields. The discipline involved in the knowledge of many， than the undergraduate teaching in other science and engineering disciplines involved in the knowledge of more than. How to make the teaching of digital image processing more fit to the actual knowledge of different professional students and future employment needs， it is particularly urgent. Teaching practice shows that combined with the students' professional background of teaching methods to teach students in accordance with their aptitude， improve the students' interest in learning， find link with other disciplines， more specific learning goals， to further stimulate the students' learning motivation.

Key words： digital image processing； fusion professional background

1 概述

《數(shù)字圖像處理》是一門理論和實踐相結(jié)合的綜合性專業(yè)課程。當前，本科階段的《數(shù)字圖像處理》課程大多在電信、控制和通信、計算機等相關(guān)專業(yè)作為專業(yè)核心課程開設(shè)，也是很多專業(yè)的選修課程。其教學(xué)大多以理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合的形式進行。

其中理論教學(xué)大多采用講授基礎(chǔ)理論、分析原理的方式，使學(xué)生對本學(xué)科的通用理論和基本算法有所了解。實驗教學(xué)主要是對經(jīng)典算法和常用的成熟算法的編程實踐，使學(xué)生具有應(yīng)用的能力，同時還要培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)嶋H應(yīng)用，設(shè)計解決方法的能力。

2 現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實驗教學(xué)的內(nèi)容均過于刻板，不但無法適應(yīng)圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展和技術(shù)實現(xiàn)上五花八門的圖像處理問題，其形式也過于刻板，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，對學(xué)生未來的就業(yè)、工作、學(xué)習(xí)也沒有很大的實際意義，即使學(xué)生將來從事相關(guān)工作，也需要很長一段時間來適應(yīng)現(xiàn)實工作的需求。

理論教學(xué)長期以來采用講授方式，教師按照原理分析、算法推導(dǎo)、處理效果分析等順序按部就班地進行講述，學(xué)生可以掌握基本的原理和算法，但面對現(xiàn)實中復(fù)雜多變的應(yīng)用需求，往往需要多種算法相結(jié)合或?qū)σ延兴惴ǖ母倪M才能解決問題。而習(xí)慣了單一講授模式的學(xué)生，在面對這些實際問題時，缺乏分析問題、設(shè)計解決方案、多角度解決問題的能力。

實驗教學(xué)也存在內(nèi)容和模式單一化的問題，大多由教師提出實驗要求，設(shè)計好實驗步驟，甚至提供示例代碼，而學(xué)生要做的工作則過于簡單，因此，學(xué)生沒有機會去思考、研究問題的解決方案，沒有將學(xué)到的基本理論和算法融入實際問題，而只是將實驗環(huán)節(jié)作為加強理論教學(xué)效果的一個工具。

隨著人工智能技術(shù)的快速普及和應(yīng)用，數(shù)字圖像處理中的大多數(shù)算法都是為人工智能和機器識別做圖像預(yù)處理環(huán)節(jié)的工作，除此之外，是諸如遙感圖像的處理、醫(yī)學(xué)圖像的處理等。這與相關(guān)專業(yè)學(xué)生的其他課程的目標截然不同，也正是數(shù)字圖像處理課程的特殊性，使很多學(xué)生，在學(xué)習(xí)該課程之初，就沒有將課程與未來的就業(yè)相聯(lián)系，認為該課程算法理論較多，內(nèi)容艱澀難懂，從事相關(guān)工作的門檻較高，且與以后的工作沒有相關(guān)性。因此，很多學(xué)生認為此門課程是脫離實際的一門課程，也就不會投入過多的精力去學(xué)習(xí)它。

另外，在數(shù)字圖像處理課程的理論講授中，很多時候不可避免地會涉及數(shù)學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、信號處理甚至醫(yī)學(xué)等專業(yè)的相關(guān)知識，而現(xiàn)實的狀況通常是，理工科學(xué)生對于心理學(xué)、生理學(xué)、數(shù)學(xué)等知識的儲備是不夠的，且理工科中，由于所在專業(yè)不同，學(xué)生的背景知識也不同。例如，計算機專業(yè)的學(xué)生有較強就編程和算法的實現(xiàn)能力，但是對于信號和時頻變換的相關(guān)知識相對就比較欠缺，所以，對于算法的理解有時會存在一定障礙；電信專業(yè)的學(xué)生對于數(shù)字化過程、信號處理和時頻變換相關(guān)知識的掌握較好，但是缺乏較好的編程和實現(xiàn)能力，雖然能夠較好地理解算法，但瓶頸往往在于算法的實現(xiàn)。

如果在教學(xué)中，能夠根據(jù)學(xué)生專業(yè)背景知識的差異性，采用與專業(yè)背景相融合的教學(xué)方法，摒棄單一化的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，因材施教，針對不同專業(yè)學(xué)生設(shè)計不同的理論和實驗內(nèi)容，就能夠更加充分地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更加明確數(shù)字圖像處理課程與本學(xué)科的聯(lián)系，也能夠為學(xué)生未來的工作和進一步的學(xué)習(xí)深造提供幫助。

3 在理論教學(xué)中如何實踐

與專業(yè)背景相融合的教學(xué)方法，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)的實踐上，具體過程和內(nèi)容如下。

理論教學(xué)在講授基礎(chǔ)知識、原理分析、推導(dǎo)算法、分析算法效果的基礎(chǔ)上，因材施教，為不同專業(yè)設(shè)計適合本專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容融入到基礎(chǔ)知識、基本算法原理等的講授中。在理論教學(xué)中，每次講授完一個算法原理和該算法的基本常用應(yīng)用后，再在此基礎(chǔ)上，提出新的具體問題，讓學(xué)生思考怎樣利用已有的多種算法的結(jié)合或改進來實現(xiàn)新的問題。

在理論教學(xué)中，將時間劃分為幾個模塊，分別有講授、討論、思考等。在內(nèi)容的設(shè)置上，完成教材內(nèi)容的同時，融合專業(yè)特點，對教材內(nèi)容進行加工處理，并擴充和設(shè)計不同的內(nèi)容進行講授、討論和課后研究。

在對計算機專業(yè)學(xué)生進行理論教學(xué)時，將計算機專業(yè)不具備的信號相關(guān)知識和時頻變換相關(guān)知識，盡量深入淺出，精簡至該專業(yè)的學(xué)生能夠理解的程度，再結(jié)合計算機專業(yè)擅長編程和代碼實現(xiàn)的特點，多將算法與代碼相結(jié)合，在算法的表述上，可以使用某種學(xué)生已學(xué)過的編程語言來表述，并通過代碼分析算法流程和算法實現(xiàn)的復(fù)雜度問題，進一步引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化算法，減小算法的時間和空間復(fù)雜度。在講授基礎(chǔ)內(nèi)容和算法后，提出一個本次課算法相關(guān)的實際應(yīng)用示例，進行算法分析并組織學(xué)生討論算法是否有優(yōu)化的可能性和方法。最后，提出一個研究性問題供學(xué)生課后思考和上機實現(xiàn)，學(xué)生可以利用課后時間查閱相關(guān)參考資料，提出初步解決方案，設(shè)計問題的詳細解決方案，進而實現(xiàn)，并可在實驗課時間進行測試和討論。

在對電信專業(yè)學(xué)生進行理論教學(xué)時，則要結(jié)合該專業(yè)的先修課程已講授的內(nèi)容，適當調(diào)整教材中各部分內(nèi)容的處理方式和時間分配。在講授內(nèi)容的設(shè)計中，對于其他課程中已講授過的知識點，例如，時頻變換部分的變換公式及快速算法的原理分析等，不再進行詳細講解，做簡單回顧即可。數(shù)字圖像處理中的很多概念、術(shù)語及算法，都與數(shù)字信號學(xué)科中的相關(guān)概念、術(shù)語和算法相類似，且數(shù)字圖像可以看成是特殊的一種二維信號，進而可以分解為一維信號。在講授相關(guān)知識點時，可以跟數(shù)字信號處理中的相關(guān)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生更加容易理解數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中算法的設(shè)計緣由和原理。但是，對于算法的實現(xiàn)方面，針對電信專業(yè)學(xué)生的欠缺，降低算法實現(xiàn)環(huán)節(jié)的難度。在進行算法實現(xiàn)的展示時，采用仿真腳本來代替源代碼對程序進行書寫，并根據(jù)仿真腳本的運行效果，來調(diào)整算法的相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，使學(xué)生掌握用仿真軟件描述算法、調(diào)試腳本以及觀察對比運行效果等。相應(yīng)地，給電信專業(yè)學(xué)生分析討論的開發(fā)示例也采用仿真語言描述，用于思考和課后解決的研究性問題，也要求學(xué)生用仿真軟件實現(xiàn)即可。

在理論教學(xué)中，要始終貫徹開放思維的重要性，強調(diào)算法的靈活性和開放性，啟發(fā)學(xué)生如何改進算法，如何融合不同算法的優(yōu)點，如何設(shè)計新算法。通過融合專業(yè)應(yīng)用、開放性教學(xué)和思維方式，讓學(xué)生不僅能夠掌握已有算法知識，還知道怎樣利用已有知識解決新問題。

4 在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)如何實踐

與專業(yè)背景相融合的教學(xué)方法，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的實踐上，具體過程和內(nèi)容如下。

實驗教學(xué)中，首先要解決實現(xiàn)算法的工具及平臺的問題。在工具和平臺的選擇上，也要融合專業(yè)特點，根據(jù)不同專業(yè)的知識背景選擇不同的工具來實現(xiàn)算法。

對計算機專業(yè)，選擇學(xué)生學(xué)過的高級語言以及使用過的開發(fā)工具和平臺來進行實驗，例如C語言、C#或JAVA等。因為本課程要求能夠較快地實現(xiàn)算法及算法的結(jié)合和改進，更會要求解決新的應(yīng)用型問題，這樣，就需要熟練的代碼編寫能力，所以不適合采用新的語言和開發(fā)工具。

對電信專業(yè)，首先排除仿真軟件以外的其他高級軟件及其配套的開發(fā)平臺，因為大多數(shù)的學(xué)生，并不具備除C語言外的其他語言的代碼編寫能力，如果選擇某一種高級語言來做實驗的話，學(xué)生需要將較長的時間花費在語言和開發(fā)工具的掌握上。所以，與電信專業(yè)其他課程的實驗教學(xué)相匹配，由于學(xué)生已經(jīng)掌握了多種仿真工具，本門課程的實驗環(huán)節(jié)采用仿真軟件來實現(xiàn)，例如MATLAB等仿真軟件。

鑒于不同專業(yè)的背景知識和優(yōu)勢不同，在實驗?zāi)繕撕蛢?nèi)容的設(shè)置上，也應(yīng)有所區(qū)別。

計算機專業(yè)善于編程、實現(xiàn)算法，但對于部分算法，如時頻變換、采樣量化等算法的原理掌握不深，所以在實驗內(nèi)容的設(shè)置上，盡量偏向于空域數(shù)字圖像處理算法的實現(xiàn)，較少涉及頻域。

電信專業(yè)則相反，雖然不擅長編程和實現(xiàn)，但由于仿真腳本的編寫較源代碼要簡單得多，所以，可以在實驗內(nèi)容的設(shè)置上，適當提高難度，對于常用算法，重點掌握這些算法在實際問題中的用法，而不是實現(xiàn)算法流程本身。

對于研究性課題的設(shè)置也相應(yīng)地融合專業(yè)特點，設(shè)置不同難度和領(lǐng)域的實際問題，供學(xué)生自我學(xué)習(xí)和討論。

實驗教學(xué)應(yīng)采用開放式的教學(xué)方式，進行研究性教學(xué)，不是簡單地設(shè)計好實驗內(nèi)容和步驟給學(xué)生，而是在此基礎(chǔ)上，提出更高的要求，讓學(xué)生參與進來，共同解決問題，提高學(xué)生參與度，鍛煉學(xué)生用已有背景知識解決實際問題的能力。

5 在融合專業(yè)的教學(xué)方法的實踐中，教師的作用如何發(fā)揮

首先，教師應(yīng)堅持自我學(xué)習(xí)，不斷更新知識儲備，適時更換教材、擴充知識點；其次，應(yīng)向?qū)W生提供完整的教學(xué)資料，包括教學(xué)演示文稿、源代碼、腳本等，還應(yīng)督促學(xué)生課后自己查閱相關(guān)文獻；最后，轉(zhuǎn)變教育觀念，貫徹開放式的教學(xué)方式，注重啟發(fā)性教學(xué)，并增加開放性教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分參與到理論和實驗教學(xué)中來。

6 結(jié)束語

本文結(jié)合自身多年教學(xué)實際經(jīng)驗，通過對不同專業(yè)具體知識背景和特點的分析，提出在教學(xué)中，應(yīng)充分考慮學(xué)生自身因素，融合專業(yè)特點，為不同專業(yè)設(shè)計不同的教學(xué)內(nèi)容和方法。經(jīng)初步嘗試取得了較好的效果。該教學(xué)方法適合數(shù)字圖像處理課程在不同專業(yè)的教學(xué)，因此開展比較順利。但實施中也遇到了一些困難，比如，教學(xué)學(xué)時的問題，教材選擇的問題等。因此，在該教學(xué)方法的具體實施上，要解決的問題還很多。

參考文獻：

篇(6)

1.啟發(fā)式教學(xué)的教案設(shè)計

啟發(fā)式教學(xué)方案的設(shè)計包括案例選擇、案例分析、背景知識復(fù)習(xí)與新知識引入、新知識學(xué)習(xí)、案例解決方案以及案例引申等內(nèi)容。案例選擇應(yīng)圍繞新知識點展開，盡可能選擇貼合實際應(yīng)用的科研實際案例，案例應(yīng)該有代表性，能體現(xiàn)新知識的應(yīng)用。新知識的引入與介紹應(yīng)該簡明清晰、通俗易懂，并以結(jié)論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用為重。在啟發(fā)式教學(xué)中，引入圖形輔助講解，用形象、直觀的方式，能幫助學(xué)生對知識的理解[3]。所以在設(shè)計教案、特別是制作多媒體課件時，應(yīng)盡量用圖形和動畫描述問題、分析問題并得到結(jié)論。MATLAB是集數(shù)值計算、符號運算及出色的圖形處理、程序語言設(shè)計等強大功能于一體的數(shù)學(xué)仿真軟件，具備高效、用圖像和動畫演示結(jié)果、動態(tài)仿真等特點[4],故案例的分析與解決利用MAT-LAB編程實現(xiàn)。在學(xué)習(xí)的最后，最好設(shè)計案例引申教學(xué)內(nèi)容，提出一個類似的案例，以課題練習(xí)、作業(yè)或思考題的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生鞏固新知識，增強新知識的應(yīng)用能力。

2.啟發(fā)式教學(xué)的教案實施細則

教學(xué)方案的實施包括問題引入、問題分析、問題解決和問題引申等幾個步驟。問題引入環(huán)節(jié)除了提出實際問題外，還可以在同學(xué)中展開討論，讓同學(xué)們各抒己見，探尋問題的解決方案；問題分析環(huán)節(jié)圍繞實際案例，在復(fù)習(xí)已學(xué)知識點的基礎(chǔ)上，引入新知識點的學(xué)習(xí)；問題解決環(huán)節(jié)則應(yīng)用新學(xué)習(xí)的知識點解決實際案例，注意實驗結(jié)果的分析和討論；問題引申環(huán)節(jié)主要目的是鞏固所學(xué)習(xí)的新知識點，通過練習(xí)和提問的方式，進一步增強新知識點的理解和應(yīng)用能力。

二、啟發(fā)式教學(xué)方法實施案例及分析

數(shù)字濾波器設(shè)計是數(shù)字信號處理課程的重要內(nèi)容，該部分授課內(nèi)容具有如下特點：內(nèi)容抽象、豐富且密切聯(lián)系實踐[5]。本文以數(shù)字信號處理課程FIR數(shù)字濾波器設(shè)計中的頻域采樣設(shè)計法為例，詳細闡述啟發(fā)式教學(xué)方法的具體實施辦法。

1.問題的提出

頻域采樣法是FIR數(shù)字濾波器設(shè)計中的一種常用的方法，其設(shè)計思路清晰易懂，但由于要保證所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器具有線性相位，所以就必須在設(shè)計過程中遵循線性相位的約束條件，不少同學(xué)在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時會感覺很吃力，特別是頻域采樣點的選擇上會琢磨不定。啟發(fā)式教學(xué)方案首先選擇一個實際案例作為研究對象。為了能做到理論學(xué)習(xí)的深入簡出，所選擇的案例不易過于復(fù)雜。本文設(shè)計了一段含噪音頻信號，并提出用頻域采樣法設(shè)計一個FIR數(shù)字濾波器對其進行濾波，基本還原出音頻信號原來的樣貌的案例。含噪音頻信號由教師自行設(shè)計，加入噪聲的類型、幅度以及頻率都是可以調(diào)整的。案例提出后，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析輸入信號的特征，除了聽含噪音頻信號外，還應(yīng)觀察其時域波形圖和頻譜圖，較全面地了解輸入信號的含噪情況，探尋下一步濾波方法。

2.問題的分析與解決

從信號頻譜圖可以看出，所加入的噪聲頻率基本在高頻區(qū)域，如圖1所示。此時可以引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計數(shù)字低通濾波器出發(fā)，各抒己見，討論已經(jīng)學(xué)習(xí)過的濾波方法在此問題上的解決思路。然后，引入即將學(xué)習(xí)的頻域采樣的基本概念，啟發(fā)學(xué)生用頻域采樣法直接設(shè)計具有線性相位的濾波器頻響函數(shù)，達到濾波的目的。在實現(xiàn)頻域采樣法設(shè)計濾波器設(shè)計之前，應(yīng)該復(fù)習(xí)FIR濾波器線性相位約束條件的相關(guān)知識。復(fù)習(xí)部分的內(nèi)容以表格總結(jié)形式描述為宜，篇幅不宜過長。為保證頻域采樣后的FIR數(shù)字濾波器具有線性相位，在頻域采樣時必須嚴格按照線性相位的約束條件進行。在此實際案例中，可以用圖示并配以動畫的方式進行濾波器幅頻響應(yīng)采樣點選擇的講解。采樣點數(shù)選擇21點，頻域采樣時保證幅度響應(yīng)采樣后為偶函數(shù)，從而使濾波器具有一類線性相位。用采樣得到的數(shù)字濾波器對含噪信號進行濾波，分析濾波結(jié)果并進行算法的進一步改進。通過分析理濾波器的幅頻響應(yīng)可知，濾波器的濾波效果并不是十分理想。此時，可以引出頻域采樣法的逼近誤差和算法改進措施的理論知識學(xué)習(xí)，得出在頻響的過渡帶增加采樣點即可改善濾波效果的結(jié)論。為了驗證結(jié)論的效果，分別選擇在過度帶增加1點和2點采樣值，即總采樣點數(shù)為41點和61點，并分析其濾波結(jié)果。通過實例分析可知，增加采樣點后，可以改善濾波器的濾波效果，基本達到還原原始音頻信號的目的。圖1所示為不同采樣點情況下，濾波器的幅頻響應(yīng)圖。為說明頻域采樣及其濾波效果，濾波器的幅頻響應(yīng)以歸一化幅度值和分貝值兩種形式顯示給學(xué)生，實現(xiàn)更好的講述效果。

3.問題的引申

頻域采樣法適用于各種選頻濾波器的設(shè)計，為了鞏固所學(xué)習(xí)的新知識，除了書上的習(xí)題外，還可以布置相關(guān)的拓展練習(xí)或思考題。教師可以自行設(shè)計一些含有不同頻段噪聲的音頻信號，讓學(xué)生練習(xí)使用頻域采樣法進行濾波器的設(shè)計，并編寫程序?qū)崿F(xiàn)濾波效果。圖1.(a)采樣點N=21時的歸一化幅頻響應(yīng)圖,(b)采樣點N=41時的歸一化幅頻響應(yīng)圖,(c)采樣點N=61時的歸一化幅頻響應(yīng)圖,(d)采樣點N=21時的幅頻響應(yīng)分貝圖,(e)采樣點N=41時的幅頻響應(yīng)分貝圖,(f)采樣點N=61時的幅頻響應(yīng)分貝圖。

三、小結(jié)

篇(7)

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；教學(xué)方法；仿真實踐

中圖分類號：TN911.72-4；G642

1 引言

隨著信息類科學(xué)和計算技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論與應(yīng)用得到飛躍式發(fā)展，數(shù)字信號處理課程也已經(jīng)成為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的必修課程[1]。但是“教的困難學(xué)得費力”是這門課程普遍存在的問題。數(shù)字信號處理先修課程有高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、信號與線性系統(tǒng)等，其教學(xué)特點是數(shù)學(xué)理論性強，概念抽象，理論推導(dǎo)繁瑣，比如快速傅里葉變換算法復(fù)雜難度大及濾波器設(shè)計多樣性，學(xué)生在理解和掌握中有一定的難度。另外，學(xué)生基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的差異也給教學(xué)帶來了一定的困難。因此如何在有限學(xué)時內(nèi)將基本原理、基本概念與分析方法傳授給學(xué)生是需要探索的。如果方法不當，只是灌輸大量的具體知識，學(xué)生死記硬背教材上的推導(dǎo)和公式，并未理解掌握教學(xué)內(nèi)容，考試時勉強應(yīng)付，從而對該課程失去興趣。為了提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者在近十年的教學(xué)實踐中，對教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)模式和方法不斷改進，摸索出一些便于學(xué)生理解和掌握的具體講法，提出啟發(fā)互動與建模仿真實踐應(yīng)用在數(shù)字信號處理課程教學(xué)中，從教與學(xué)兩個角度對如何提高教學(xué)質(zhì)量進行研究。

2 教學(xué)改革方法和途徑

2.1 啟發(fā)互動的課堂教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)是知識的“滿堂灌”。通常課堂教學(xué)中把教材作為學(xué)習(xí)的中心，教師講授引導(dǎo)進行知識的傳授。這樣學(xué)生較少的參與到課堂教學(xué)，學(xué)習(xí)缺乏熱情和主動性，思維受到限制。要讓學(xué)生對課程有興趣，必須思考設(shè)計課堂教學(xué)方法，在教學(xué)中給出學(xué)生問題或者引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)“問題”，以問題為教學(xué)起點，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主探索，在課堂教學(xué)中老師直接講授和啟發(fā)式提問相結(jié)合，讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題―思考研究―分析解決”的知識構(gòu)建過程。積極主動地參與到課堂教學(xué)中。

同時課堂教學(xué)形式多樣化，教師課堂講解推導(dǎo)公式采用板書學(xué)生形式，仿真演示邊學(xué)邊驗證、多媒體及動畫演示等多種教學(xué)形式活躍課堂，激發(fā)學(xué)生對該課程的興趣，加深學(xué)生對知識的理解和掌握。另外可采取專題討論的教學(xué)形式，把和數(shù)字信號處理有關(guān)聯(lián)的理論和技術(shù)分成小專題，提前把題目分給每個學(xué)生，請學(xué)生思考查閱資料做好準備，課堂上發(fā)表見解，進行專題討論，讓學(xué)生勇于表達自己的觀點，同時傾聽其他學(xué)生的觀點也可擴展思路，這對于學(xué)好課程及能力培養(yǎng)都有極大的幫助。

2.2 仿真實踐的教學(xué)方法

數(shù)字信號處理的內(nèi)容較多，但本科階段主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識、分析問題解決問題的能力，而不是灌輸大量的具體知識。培養(yǎng)這些能力的主要途徑是：打好理論基礎(chǔ)，掌握本學(xué)科的基本原理、基本概念與基本分析方法，學(xué)會使用現(xiàn)代設(shè)計、分析、開發(fā)、仿真與實驗工具。使學(xué)生在有限的課時內(nèi)，通過學(xué)習(xí)、思考和仿真實驗掌握基本知識。MATLAB軟件是國際公認的信號處理標準軟件和仿真開發(fā)平臺，利用MATLAB可以使一些很難理解的抽象理論得到直觀演示解釋，解決各種復(fù)雜問題的分析與計算等難題[1]。筆者在近十年的教學(xué)中，對數(shù)字信號處理課程的課后作業(yè)要求學(xué)生用MATLAB軟件仿真實現(xiàn)，省去了學(xué)生較為繁瑣的筆算及較大的計算運算量，而且提高了學(xué)生的編程能力，培養(yǎng)了工程素養(yǎng)，起到了事半功倍的作用。

（1）實施內(nèi)容

將仿真工具引入到數(shù)字信號處理教學(xué)的過程中，從以下兩個途徑出發(fā)，一是結(jié)合教學(xué)理論進程，基于課堂上的一些重要的核心知識點通過用仿真軟件將抽象的難以理解的理論知識用形象的圖形直觀地展現(xiàn)，學(xué)生在一定程度上可以輕松地掌握所學(xué)知識點，提高其學(xué)習(xí)興趣。比如在課堂教學(xué)中，講授快速傅里葉變換時，減少理論推導(dǎo)證明，而著重講述它的理論應(yīng)用，仿真演示快速傅里葉變換進行頻譜分析，用FFT分析信號頻率成分。例如一被噪聲污染的信號，很難看出它所包含的頻率成分，如一個由100HZ和220HZ正弦信號構(gòu)成的信號，受到均值隨機噪聲的干擾，通過FFT來分析其信號頻率成分。利用仿真軟件可以快速的分析其頻率成分，仿真結(jié)果如圖1所示，直觀形象展示給學(xué)生，加深對FFT應(yīng)用的理解。

復(fù)雜的公式推導(dǎo)和結(jié)論讓同學(xué)們對頻率采樣理解不透徹，如果用仿真圖形演示如圖2頻域采樣，則會豁然開朗，理解頻域采樣失真的原因，掌握頻率采樣定理。

二是給學(xué)生實踐任務(wù)，要求教材中的例題和課后習(xí)題用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)，給出習(xí)題求解程序及仿真運行結(jié)果。這樣能讓學(xué)生熟悉信號處理的常用函數(shù)和編程設(shè)計技巧。另外，把學(xué)生分成小組，可讓學(xué)生合作開發(fā)一個系統(tǒng)，如開發(fā)數(shù)字信號處理實驗仿真系統(tǒng)，確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由哪些模塊組成，模塊間的調(diào)用關(guān)系如何，需要哪些全局變量等。圖3為指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)的傅里葉變換的GUI界面，學(xué)生不僅掌握了MATLAB的程序設(shè)計，而且掌握了離散傅里葉變換的理論和實驗仿真結(jié)果。由此可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓每個學(xué)生投入到學(xué)習(xí)實踐中，培養(yǎng)了良好的合作、探索、完成工作的工程素B。

MATLAB仿真演示的教學(xué)效果，使數(shù)字信號處理中的抽象、難懂的基本概念和基本原理轉(zhuǎn)化成易懂、直觀的圖形圖像形式，較好地幫助學(xué)生理解課堂講授內(nèi)容[2]。

數(shù)字濾波器設(shè)計是數(shù)字信號處理課程的重要內(nèi)容之一，在教學(xué)中理論推導(dǎo)復(fù)雜，計算量較大。而（FDATool Filter Design Analysis Tool）是simulink 信號處理工具箱里專用的濾波器設(shè)計工具，它把濾波器設(shè)計命令行功能集成在一個圖形用戶界面窗口中，如圖4所示，在圖中濾波器設(shè)計結(jié)果顯示區(qū)域在上半部分，它可顯示濾波器的幅頻響應(yīng)，其中濾波器類型選項包括低通、高通、帶通、帶阻和特殊FIR的濾波器，設(shè)計指標及性能控制區(qū)域在圖中的下半部分。

設(shè)計濾波器主要對其進行應(yīng)用，結(jié)合信號的頻譜分析，理解濾波器的功能與作用。比如有一輸入信號x（t）中含有干擾信號，其時域波形如圖5（a）所示，對其FFT進行頻譜分析如圖5 （b）所示，由圖可見，信號和干擾的頻帶互不重疊，設(shè)計如圖6（c）所示的低通濾波器濾除干擾，得到純凈信號，達到濾波的目的如圖6（d）所示。在該仿真中既進行了濾波器設(shè)計，又有信號頻譜分析FFT的應(yīng)用，理論和實踐結(jié)合易于知識的理解掌握。

3 結(jié)束語

本文是在教學(xué)實踐中對數(shù)字信號處理課程的教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)模式和方法不斷改進，摸索出一些便于學(xué)生理解和掌握的具體講法，提出啟發(fā)互動的課堂教學(xué)形式和建模仿真實踐的教學(xué)方法，對數(shù)字信號處理課程進行了教學(xué)改革實踐。啟發(fā)互動的課堂教學(xué)模式使學(xué)生積極主動參與到課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更好的理解掌握本學(xué)科理論知識。仿真實踐練習(xí)培養(yǎng)了學(xué)生的動手編程設(shè)計能力，培養(yǎng)了工程素養(yǎng)，教學(xué)方法的應(yīng)用收到了良好的教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 高西全，丁玉美.《數(shù)字信號處理》（第三版），西安電子科技大學(xué)出版社

[2]霍慧芝. MATLAB仿真在數(shù)字信號處理教學(xué)中的應(yīng)用研究.大學(xué)教育，2013年24期

[3]陳懷琛，吳大正，高西全.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.3版.北京：電子工業(yè)出版社，2006