数字教学方法精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇数字教学方法范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：数字逻辑；课堂教学；实验教学

作者简介：徐银霞（1979-），女，湖北武汉人，武汉工程大学计算机科学与工程学院，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0104-02

“数字逻辑”是计算机专业一门重要的硬件基础课程，其主要目的是使学生掌握数字系统分析与设计的理论知识，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机或其它硬件电路分析与设计奠定基础。[1]“数字逻辑”课程教学一般采用课堂教学与实验教学相结合的方式，使得学生掌握数字电路分析与设计的一些理论知识，同时培养学生电路设计、制作与调试以及分析问题、解决问题的能力。学生的学习效果一直是教学当中的重中之重，因此如何有效利用有限的理论与实验教学时间培养学生的综合素质是一个值得探讨的问题。笔者结合多年的教学实践经验，分别对课堂教学和实验教学环节就“数字逻辑”课程的教学方法做一次探讨。

一、“数字逻辑”课程的课堂教学

课堂教学效果直接决定学生理论知识掌握的程度，也影响随后的实验及实践能否顺利进行。在课堂教学中采用任务式教学、课堂讨论、电路仿真演示以及硬件描述语言电路设计等方式进行教学，取得了满意的效果。

1.任务式教学

明确任务，使学生掌握方法，做到举一反三。教学过程中将 “数字逻辑”课程的知识点归纳整理成若干个任务。比如数字电路按逻辑功能分成组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类，主要的问题是电路分析与设计两个方面。按电路规模要求重点掌握的是小规模和中规模电路，所以任务主要有小规模组合电路的分析、小规模组合电路的设计、中规模组合集成芯片、中规模组合电路分析、中规模组合电路设计；小规模时序电路分析、小规模时序电路设计、中规模时序集成芯片、中规模时序电路分析、中规模时序电路设计等等。对于每一个问题明确任务，分析解决办法，归纳一般的解答步骤及注意事项，举例证明方法的可行性。比如对于中规模组合芯片的学习，仅以数据选择器为例，引导学生上网查阅芯片资料，阅读资料找出芯片的功能表、输出表达式，逻辑图和引脚图以及典型应用。这样，学生不仅掌握了该芯片的全部知识要点，还可以掌握中规模组合集成芯片这类芯片的学习方法。此后，对于所有此类芯片学生都能够通过自行查找芯片资料来掌握，节约了课堂时间，学生也获得了自主学习的成就感。

2.增加课堂讨论

精讲多练，给予学生充分的讨论时间。为提高学习效果，在提出任务、介绍原理及方法后，布置课堂练习。学生可以一边练习一边自由讨论，已理解的同学在讨论中充当老师，可以加深印象，巩固知识；而没有理解的同学可以在讨论中积极主动地学习，同时也激发了学生后续学习的积极性，比教师反复讲解的效果好。这种方式可以避免“满堂灌”式的教学方式，活跃课堂气氛，创造学习氛围，提高学习兴趣，实践证明取得了良好的效果。

3.电路仿真演示

在数字电路分析与设计的理论教学过程中，很多学生会觉得枯燥且难以理解。借助Multisim11.0仿真软件进行数字电路的模拟和课堂演示，可以直观地显示电路的功能和时序电路的时序波形。比如在讲解中用16进制计数器74161实现12进制计数器时，其中复位法可通过置0或者异步清零两种方法使得计数器从11回0，但置0法必须在计数到1011时使得置数端为0，异步清零必须在计数器为1100时使得清零端为0才能保证计数器为12进制。如果仅用理论讲解学生比较难理解，但通过仿真演示后学生能够恍然大悟。因此仿真软件的使用可以使“数字逻辑”理论课的教学更加生动活泼，而且学生在遇到疑问时也可以通过仿真软件进行验证。学生通过直观的仿真结果，对电路的工作过程进行透彻的分析，提高了学习的兴趣和效率，促进自学能力和创新能力的提高。

4.引入硬件描述语言

硬件描述语言用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，适合大规模系统的设计。在教学的过程中将硬件描述语言Verilog HDL引入课堂，比如在讲解逻辑门、数据选择器、触发器、计数器等基本单元电路的原理之后，给出模块对应的硬件描述语言，演示仿真波形和综合结果。学生从仿真波形中观察信号的逻辑变化，对数字逻辑电路的掌握更加透彻，同时也丰富了教学内容。Verilog HDL语言是一种非常实用的硬件描述语言，易学易用，学生只要有C语言编程基础，便容易掌握。编程也可以实现电路设计，同学们感到非常新奇，将被动学习变为主动学习，提高学习兴趣，取得了很好的教学效果。

二、“数字逻辑”的实验教学

“数字逻辑”是一门实践性很强的课程。[2]通过数字电路设计实验，学生可以基本掌握数字电路的设计、制作与调试步骤，学会借助万用表、示波器等实验仪器排除实验当中遇到的各种故障，从而独立分析设计各种规模的数字电路。实践教学中将传统实验、仿真实验与硬件描述语言设计三种类型实验相结合，三者互为补充，提高实验效果，充分培养学生的综合实践能力。

1.传统实验

传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计。其接线模式可以使学生直观了解数字电路是如何工作的，从而掌握电路测试、调试以及维修技能。但是部分学生视这一过程为简单的连线工作，往往只注重结果，不重视过程，造成实验课就是反复的接线和碰运气，学生不能驾驭整个实验过程，产生畏难和退缩心里。在实验课前要求学生书写预习报告，自主设计实验方案，进行原理图设计、芯片选型，上网查阅芯片资料，掌握阅读芯片资料的方法，进行实验方法设计，可以避免机械化操作，学会排除故障，增强操作信心。

在实验过程中，学生不可避免地会遇到种种问题，导致实验结果出错：可能是电路设计或连线过程中出现了问题，也有可能是实验设备或实验器材出现了故障。教师应该指导学生借助实验仪器找到故障点，发现问题之所在，并想出解决办法。在未来的实际工作中，学生将会遇到各种各样的问题，而实验课正是锻炼如何解决这些问题的好机会。因此实验中应该向学生讲明排除故障的必要性，并引导其对独立解决各种疑难问题的兴趣，增强其信心，令其克服畏难情绪。一旦学生掌握了排除故障的方法，独立解决了问题，他们就会很有成就感，甚至就此对排除故障产生了浓厚的兴趣。[3]实践表明学生能自主完成所有设计，自主分析讨论实验过程中碰到的问题，逐个排查故障点，最终完成电路调试。

2.仿真实验

传统实验适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试。对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、拔河游戏机、彩灯控制器等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，就致使实验受阻甚至无法完成，给学生以挫折感，影响学生的实验兴趣，不利于动手能力的培养。

Multisim11.0是一个集原理电路设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，其元器件库提供了数千种电路元器件供实验选用，其中包含了数字器件。虚拟测试仪器仪表种类齐全，如数字万用表、函数信号发生器、示波器、直流电源、数字信号发生器、逻辑分析仪等，可以设计、测试和演示各种电子电路。[4]采用Multisim11.0软件进行仿真实验，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，从而摆脱实验箱的束缚。实践证明将Multisim11.0应用于实验教学，能够使学生提高学习的兴趣，增加学习乐趣，充分发挥学生独立思考和创新的能力，提高学生的综合实践能力。

3.硬件描述语言开发数字电路

当数字逻辑电路及系统的规模比较小而且简单时，用电路原理图输入法基本足够了，但是需要手工布线，需要熟悉器件的内部结构和外部引线特点，才能达到设计要求。当电路规模大时工作量会相当大，实验时间往往不能保证。随着可编程逻辑器件的广泛应用，硬件描述语言已成为数字系统设计的主要描述方式，采用硬件描述语言进行数字电路的设计，可以实现从传统的验证性实验到分析设计性实验课的转变。利用Verilog HDL硬件描述语言进行数字钟、抢答器、交通灯控制电路等的设计，要求学生利用课堂知识进行编程、仿真、综合和下载到可编程逻辑器件中运行以观察结果。学生还可以按照自己的想法自行设计其它数字电路进行仿真、下载调试，提高学生学习兴趣和综合实践能力。

此外还通过举办电子设计竞赛、综合设计等方式激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习、独立分析问题和解决问题的能力，也提高了学生综合应用的能力，收到了良好的教学效果。

三、结论

数字电子技术的应用已经渗透到人类的各个方面，从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都采用了数字电子技术。[5]因此“数字逻辑”课程对于计算机及相关专业来说是一门很重要的课程。笔者结合多年的教学实践经验，对“数字逻辑”课程的教学方法进行深入探讨，在课堂教学中采用任务式教学，增加课堂讨论，借助仿真软件进行电路演示，利用硬件描述语言进行复杂数字系统设计；在实验教学中将传统实验、仿真实验和硬件描述语言实验有机结合、互为补充，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，取得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙丽君，张晓东，鲁可.“数字电子技术”课程教学改革探析[J].中国电力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文华，王宁，等.兴趣导向的数字电路设计实验改革[J].计算机教育，2010，（17）：38-40.

篇(2)

关键词：数字信号处理；滤波器设计；

作者简介：王秋生（1971-），男，河北丰润人，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，副教授；刘颖异（1980-），女，山东烟台人，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，讲师。（北京　100191）

基金项目：本文系北京航空航天大学研究生精品课程建设和本科教改立项项目、国家自然科学基金（51207005）的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0046-02

随着通信电子技术、计算机技术和半导体技术的进步，数字信号处理技术得到了飞速发展，并且广泛用于军事、航天、航空、遥感、控制、雷达、医学等各种领域。[1，2]与此同时，“数字信号处理”课程日益受到理工科高等院校的重视，并开展了一系列的教学研究与改革工作，涉及教学内容、[3，4]双语教学、[5，6]实践教学、[7，8]网络教学、[9]教学改革等诸多方面。[7，10]

数字滤波器设计是数字信号处理课程的重要内容，该部分授课内容具有如下特点：内容抽象（数字滤波器设计过程采用抽象的符号加以表示）；内容丰富（数字滤波器设计过程是基本概念和基础知识的具体应用）；密切联系实践（数字滤波器设计目的和内容与具体工程应用有着紧密的联系）。上述特点使部分学生掌握困难，并直接影响着教学工作。

本文以数字滤波器设计章节的知识结构为基础，结合数字滤波器设计过程、IIR滤波器设计和FIR滤波器设计等具体内容，并考虑学时较少与内容丰富的矛盾问题，提出了基于“”思想的教学方法，并进行了连续五年的课程教学实践检验。

一、基于“”的教学方法

“”的原指在寻找彼此共同之处的同时，保留彼此的不同之处。将“”用于数字滤波器设计章节的教学过程，体现了章节内容的共性与个性的关系。下面以数字滤波器设计过程、FIR滤波器设计和IIR滤波器设计等为例，详细地论述基于“”思想的教学方法。

1.数字滤波器设计过程的“”

数字滤波器设计过程的“求同”，体现在设计过程的共性或相似之处，如图1（a）所示。要设计数字滤波器（包括FIR型和IIR型等），首先要以频域容限图方式给出技术指标；然后选取合适设计方法来逼近技术指标；最后计算数字滤波器的频率响应，并与技术指标比较，如果满足要求则结束设计过程，否则重复上述过程。

数字滤波器设计过程的“存异”体现在逼近技术指标方法的不同，如图1（b）所示。不同逼近方法将设计出不同类型的数字滤波器，并导致滤波器的频率特性存在差异。如采用加窗方法设计的FIR滤波器可以获得严格线性相位，而基于模拟滤波器设计的IIR滤波器很难获得线性相位等，不再赘述。

在授课过程中以图1所示的内容为主线开展教学，可以凸显数字滤波器设计的整体概念，便于学生从全局角度区分设计原理，有助于理解和掌握具体设计方法。

2.IIR数字滤波器设计的“”

IIR数字滤波器设计过程的“求同”体现在基于模拟方法设计数字滤波器的共性部分，如图2（a）所示。首先采用频域容限图给出设计指标；然后利用数字频率与模拟频率的转换关系，将数字形式的技术指标转化为模拟形式的技术指标；其后根据实际需要选择合适的模拟滤波器（如巴特沃思、切比雪夫等类型），并依据模拟技术指标设计出滤波器；随后利用频率变换关系，将模拟滤波器转化为数字滤波器；最后将其与设计指标比较，如果满足要求则结束设计，否则重复上述设计过程。

IIR数字滤波器设计的“存异”，体现在设计过程中的频率转换的方法不同，如图2（b）所示。具体体现如下：第一，频率变换方法不同，将数字频率转换为模拟频率时，脉冲响应不变方法是线性变换，且不存在频率畸变问题；双线性变换方法是非线性变换，且在高频区域存在严重的频率畸变。第二，设计对象不同，脉冲响应不变方法只能设计低通滤波器，而双线性变换方法可以设计其他类型（包括低通、高通等）的滤波器。

在授课过程中强调图2所示的内容，有助于全面理解IIR数字滤波器设计过程，便于掌握不同加窗方法的本质差别，可以为设计方法的具体应用打下良好的基础。

3.FIR数字滤波器设计的“”

FIR数字滤波器设计的“求同”体现在基于加窗方法设计数字滤波器过程的共性内容，如图3（a）所示。首先，将待设计的数字滤波器抽象为理想滤波器；其次，对理想滤波器进行傅立叶逆变换，得到理想单位脉冲响应；再次，选择合适的窗口函数截断，得到有限长单位脉冲响应；最后，对进行傅里叶变换，得到频率响应，并与技术指标比较，如果满足要求则结束设计，否则重新设计。

除此之外，FIR数字滤波器设计的“求同”还包括：描述窗口都使用长度和形状两个参数；加窗过程产生的“吉布斯现象”对通带和阻带的影响大致相同；过渡带宽度主要受窗口函数的主瓣影响，通带和阻带波纹主要受旁瓣影响；窗口形状和长度影响着数字滤波器的性能，不再赘述。

篇(3)

论文关键词：数字电子技术；教学方法；高职教育

《数字电子技术》是电子类专业的专业基础课程，是一门必修课。它是培养学生具备电子技术的基本知识和技能，和《模拟电子技术》课程共同构成电子类专业的基础核心课程，是学生必须打下的专业基本功。它以电路基础课程学习为基础，是后续单片机、PLC、传感器、电子测量等专业课程学习的基础，也为无线电装接工、调试工等考级考证打下基础。

高职数字电子技术教学的目标确立是为了更好地指导该课程的教学方向，对有效落实教学体系起到了指导性的作用。围绕着这个目标建立教材的筛选处理，再依托EDA的技术，强化理论和实践的教学，最后通过课程的设计创新来形成独具教学质量的体系。

一、高职数字电子技术教学的目标

实践教学和理论教学是高职数字电子技术教学综合体系，通过实验、实习、课程设计等内容，完成基本操作技能、综合能力和应用能力的三级能力培养要求，培养学生观察、分析和解决实际问题的能力及创新思维的综合能力。

（一）基本操作技能的培养

实验是整个实践教学环节的基础，可以分为验证性实验和设计性实验。验证性实验可以使学生了解器件功能和使用要求，掌握基本测量方法与仪器仪表的使用技能，熟悉实验操作规范以及学习实验报告的书写要求等基本技能，为进一步深入学习理论知识和能力培养奠定基础。对于初学的学生，必要的验证性实验是培养基本操作技能的主要途径，是素质教育的基础。

（二）综合能力的培养

验证性实验过多会使学生失去对实验的“神秘”感和探索欲望，思维缺乏灵活性和创造性。开设综合性、设计性、实践性实验，可以增加实验的灵活性、创造性，激发学生的求知欲和学习的兴趣，使学生能初步地将所学的基本理论知识独立应用于实践中。在观察和探索的基础上，通过教师的引导激发他们积极思维，逐步提高学生分析问题和解决问题的能力，并使学生的基本技能得到进一步提高。

（三）应用能力的培养

运用虚拟、仿真等技术手段，采用较为先进的EDA技术，一方面可以使实验更加接近工程实际，激发学生的参与性；另一方面通过接近工程实际的课题，使学生多方位多角度地观察、思考、探索和想象，提出多种设想和解决问题的方案。在此基础上，再引导学生进行收敛思维，确定解决问题的最佳方案，完成方案拟订、实施方案的设计、电路制作、安装调试等环节，达到在实践中学、在实践中练的目的，使理论与设计融为一体。从工程角度出发促使学生了解科研活动的全过程，增强学生的求知欲和科研意识，体会理论设计与实际中的距离。这不仅能训练学生思维的逻辑性和独创性，培养严谨的科学态度、科学的思维方式、创新意识和创新能力，还能培养学生的工程观念，训练学生工程应用技能，达到培养应用能力的目的。

二、对教材进行适当处理，把握理论上的度

“数字电子技术”是计算机、机电、自动化类专业的一门重要的专业基础课.当前，随着以培养技术应用型人才为目标的高职教育的日益发展，以及高职对特色的强烈渴望，迫切需要形成与高职教育培养目标相适应的课程体系。

《数字电子技术》的主要任务是培养学生掌握数字电子方面的基本知识和基本分析、设计方法，训练学生数字电路制作与调试的基本技能；培养学生严谨的科学态度、科学思维方式以及创新意识和创新能力。它共有五大模块，包括数字逻辑基础模块、逻辑门电路模块、组合逻辑电路模块、时序逻辑电路模块和综合模块，主要作用就是要求学生能看懂基本电子电路图，学会使用电子元器件手册，能制作、调试、软件仿真、实验验证相关电路，了解数字电子技术在实际生活中的应用，培养学生的职业岗位基本能力和职业素质。由于许多中专升格的高职院校目标定位还不够明确，在办学上仍处于探索阶段，没有系统的、适合自身办学特色的教材，所以一般都选择本科院校教材的压缩版，课程内容不适应高职教育的特点，加上大部分高职生（特别是偏远地区）的学科基础差、底子较薄，在学习的过程中存在着一些不适应现象，学习效果较差。根据高职教育教学“基本理论教学要以应用为目的，以必需、够用为度”的基本原则要求，就必须从“广而深”的知识中选择、重构“少而精”的教学体系。在教学内容的选择上就必须考虑实际工程需要，突出基本理论、基本分析方法和知识的应用，传统的逻辑函数化简方法像代数法、卡诺图法只需要简单分析介绍一下，回避繁琐的集成电路内部分析和数学推导过程，着重介绍器件(或集成元器件)的作用、主要参数、使用方法。如在讲授TTL与非门电路原理时，可结合原理图作简单分析如此：TTL与非门利用T1的多个发射级结构实现“与逻辑”功能，中间级从T2的集电极和发射极分别输出两个相位相反的信号，以驱动T3、T4；当输入信号中有任何一个为低电平时，都将使T1饱和，T2、T4截止，T3导通，输出端Y为高电平，当输入信号全是高电平时，则T1倒置工作状态，其集电结正偏，发射结反偏，使T2、T4饱和，而T3导通，输出端Y为低电平。而对于电路中各个三极管的导通或截止，电路的输入、输出特性，拉电流和灌电流的概念等，不进行详细的分析和计算，只要求学生记住TTL与非门的电压传输特性和噪声容限等主要结论、多余输入端的处理方法和使用中的注意事项，注重理论联系实际，以会用为最大目标。另外，适当采用清晰的最新的电子元器件实物照片，努力减小与现实实际工程应用差距并争取同步，增加学生感性认识和进一步提高学生学习兴趣。这样的处理，既可以让这些基本素质较差的学生理解基本原理，又可以从少学时中留出足够的技能训练时间。

三、以EDA技术为支撑，将理论教学与实践教学融为一体 转贴于

《数字电子技术》是一门应用性很强的技术基础课，其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础，理论与实践的密切结合，在本门课程中显得尤为重要。高职教材大多在每章都有演示实验、验证性实验或综合设计，根据我校实习设备的配备情况，在技能实训中往往2-5人一组，这样，经常有学生光看不做，学习缺乏主动性。又由于电子技术教学中所涉及的电路图、电子元件、操作方法和工序都很细微，设备或元件故障多等问题，在操作过程中，学生会碰到各种不同的问题，教师忙于协助解决，上课效率无法提高，从而影响了整个教学计划。根据多年的教学实践，我们把EDA技术引入实验教学，采用EWB仿真实验与传统实验教学形成互补，以解决上述问题。即在课堂教学中，结合教学内容，运用EDA技术对这些实验进行仿真，动态配合课堂教学和做虚拟数字电路实验，让学生感到如同置身于真实的实验实训环境中安装调试一样，形象逼真，让学生在不知不觉中学习，同时可以弥补实验仪器、元件少的不足以及避免仪器、元器件的损坏，还可以避免因实验仪器、元件不足以及仪器、元器件的损坏因素造成实验失败给学生带来挫折感，保证实验能在短时间内成功演示或验证。为了加强学生的实际实践能力，开设了全天开放的创新实验室，学生可以利用课余时间结合硬件实验平台和EWB虚拟电子实验台等亲自完成验证性实验、综合设计等，有些学生还结合全国大学生电子设计竞赛，进行创新设计和制作。此举既提高了学生学习的兴趣和动手能力，又可以为大学生电子设计竞赛培养优秀人才。

四、注重课程设计和创新设计

电子技术课程设计是数字电子技术理论教学完成后进行的一次综合性训练，以进一步培养学生综合运用所学理论知识、独立设计电子产品和对电子产品实际安装、调试的能力。学生经过本课程的理论学习和技能实践后，对于一些中、小规模集成电路的工作原理、逻辑功能、使用方法、等基础知识已有一定的理解，掌握了电路的基本分析方法和基本设计方法，具备了一定的动手能力，在期末便可结合专业发展实际、现有实验条件和电子设计竞赛、创新设计竞赛等，有针对性地进行相应课程设计。课程设计内容由指导教师根据难易分成不同的课题，也可以让学生自行选题，由指导教师根据学生的掌握情况指定由学习较好的学生担任课题负责人，其它学生可根据自己的实际情况选择加入，指导教师要对课题组成员做宏观调配，一般同一小组中应该有不同层次的学生，以达到优秀的学生带动较差的学生共同进步的目标。

在课程设计中，在确定设计方案、电路逻辑功能的设计实现、主要参数和芯片等元器件的选择、电路仿真、安装调试、故障排除等，遇到问题时，除了本组成员之间相互讨论外，各小组之间也可以参与其中，相互交流，指导教师负责审查，作好启发、引导工作并帮助学生解决疑难问题。对学习基础较差的学生，加强辅导与检查；对学习能力较强的学生，适当提高要求，结合工程实际，增大设计方案的创新性，以充分挖掘学生的潜力，激发学生的创新思维。

通过开展课程设计，全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力，使学生具有创新、创业精神和实践能力，促进学生知识、能力、素质协调发展。

五、开展多样化教学，继续提高教学质量

可以开展诸如项目课程，该教学过程需要不断地变换教学组织形式，比如完成工作任务时需要采用小组形式，集体讲授时需要采用班级形式，讨论问题时又需要采用小组形式。在实施项目教学时，相当多的需要模拟企业组织活动结构，让学习者“身临其境”。为了适应这种不断变化的教学组织形式的要求，学校的教学场所，包括课堂桌椅都要做相应变化。

项目化教学提高了学生学习的积极性，分析问题、解决问题、自我探究、自主学习和口头表达等能力得到很好的发展，并形成了良好学习品质。学生在学习的过程中互相帮助，加强了团结合作意识，增进了同学间的相互了解。这样既学到了知识，提高了学习兴趣，使学生的实际应用能力得到很好的培养和锻炼，还增强了探索创新精神。

最后，数字电子技术课程的电子课程标准、电子教案、多媒体课件都放在校园网上，学生能通过网络进行自主学习，我们还通过网络教学平台向学生提供各种试题库和单元测试资源，给学生布置作业，进行网上作业的批阅、网上教学答疑，师生互评等教学活动，有效延伸学生学习的时间和空间。这种学习模式充分发挥信息网络的开放性、交互性、共享性、超媒体、大容量等优势，国家中长期教育改革和发展规划纲要也提出要强化信息技术的应用，鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力。

篇(4)

关键词：数字新媒体；视觉传达设计；教学方法；革新探索

1 传统视觉传达设计教学方法存在的问题

数字新媒体时代对视觉传达设计专业学生的技术要求更高，需要学生更好地掌握新媒体时代的新的设计方法与技术。同时，要求学生能将创新性思维更好地融入设计过程中去，这对传统的程序性视觉传达设计教学方法提出了挑战，传统视觉传达设计教学方法不再适应新的教学要求。

1.1 教学方法相对传统落后

数字新媒体对视觉传达设计的技术性要求更高，要求学生掌握数字环境下的多种实用技术。然而传统以讲授法为主的视觉传达设计课堂教学缺乏形式创新与必要的情境教学，课堂教学往往以教师讲授的单一形式进行，学生很难在枯燥的讲述过程中对视觉传达技术与理念形成直观而深刻的印象。并且，教学方法不能体现现代数字媒体技术的应用性特征，理论教学与实践严重脱节，学生缺乏必要的动手操作机会，理论教学时学生没有实践机会，实践教学时又缺乏必要的理论指导，久而久之会使学生失去学习兴趣。

1.2 教学方法更新较慢

根据数字新媒体时代的背景，有效更新教学方法是对视觉传达设计教学的必然要求。由于我国长期以来形成的重理论、轻实践的教学背景，当实践教学的要求越来越高时，教师往往表现出对现实束手无策的状态。首先，教师不能有效地学习和借鉴国外先进的教学方法；其次，教师不能根据具体教学问题对教学方法进行必要的创新和改进；最后，数字新媒体对视觉传达教学形成的巨大冲击，使不少教师盲目照搬国外的教学方法，完全摒弃了传统教学方法的精华，这种做法也是不可取的。

2 数字新媒体时代对教学方法的要求

数字新媒体不仅给视觉传达设计带来了技术革新，而且要求培养学生的创新性思维。可以说，创新是数字新媒体时代对视觉传达设计教学的基本要求。教师应当在更广阔的领域重新审视视觉传达设计的教学方法，使新的知识以更加有效的形式传授给学生，使视觉传达教学具有创新性、实效性和功能性。

2.1 注重教学方法与虚拟现实对接

数字新媒体最大的特征是以虚拟现实为背景，在主流媒体上实现对传统艺术形式的新运用。因此，在教学方法的运用上也应当以促进学生掌握数字新媒体时代的新技术为目的，从而使学生获得更好的运用新技术的能力。实现教学方法与虚拟现实对接，应当以更直观的形式将数字新媒体的特点介绍给学生，切实丰富教学手段与方式，从而使学生更好地接受教学内容。

2.2 注重教学形式上的跨界创新

数字新媒体时代使视觉传达设计更具娱乐性和交互性特征，学生为了获得更多的灵感以及创新的空间，需要进一步关注电影、舞蹈以及材料等各个领域的内容，从而形成独特的表现风格。以往单纯培养学生信息传递能力的教学方法正在向多学科的跨界教学方式方法转变。其要求视觉传达设计教学方法能有效吸收其他学科的优秀和典型方法，能打破教学形式上的限制，有效运用多种教学手段将媒介、影像、材料等多种形式融入视觉传达设计当中，从而引导学生进行新表达。

2.3 充分发挥教学方法的引领作用

教学方法的作用不只在于使学生掌握数字新媒体时代的视觉传达设计技术手段，更在于为学生树立正确的视觉传达设计观念，从而使学生能站在更宏观的层次有效把握视觉传达设计的高度。首先，视觉传达设计的教学方法应当体现出整合性特征，能吸收多种有效的教学方法。其次，应当体现培养创新思维的作用，能够对学生有积极的启发性作用。最后，具有引领性特征，能引导学生以崭新的思维方式来重新审视视觉传达设计，使视觉传达设计与生活紧密相连，从而合理地反映人的理想生活状态。

3 数字新媒体时代教学方法的新策略

新媒体时代对传统的视觉传达设计手段进行了颠覆性的创新，跨界融合成为数字新媒体时代视觉传达设计学科的基本特征。为了使学生适应数字新媒体时代的发展趋势，在教学过程中应当将这些变革以新的教学法予以体现。

3.1 项目教学法的广泛应用

使视觉传达设计围绕具体的项目进行教学，不仅可以使教学过程更有针对性，而且可以极大地提升学生的动手操作能力和实现情景模拟教学。项目教学法是最有效的视觉传达设计教学形式。首先，充分发挥教师的引导与鼓励作用，使学生积极主动地参与到教学活动中，学生是课堂设计实践活动的主人，学习的重点由此过渡到学生掌握知识上来。其次，为学生设定工作任务。学生需要围绕任务进行深入的研究，从而引导学生积极地进行讨论。最后，可以围绕典型设计案例进行充分点评，使学生进行必要的总结反思，更好地整合学生的技术能力与理论知识。为了有效促进项目教学形式创新，应当为学生选择合适的项目，从而达到更好的效果。

3.2 体验式教学的逐步推广

将视觉传达设计课堂教学与学生的体验式活动有效结合，是提升视觉传达设计教学效果的有效途径。首先，教师可以根据学生的不同专业发展需要和能力水平，为学生创设不同的情境体验式教学活动，从而让学生在实验中感受视觉传达设计活动的意义与方法。其次，促进学生以小组合作探究式的模式进行学习，使学生在具体任务的指导下，能在同学的合作与交流中完成作品的设计，从而感受到视觉传达设计的乐趣，使学生获得设计成就感的同时，培养起必要的团队协作意识。最后，实验教学的关键在于教师提纲挈领的指导，在于教师对学生关键时刻的必要点拨，这样才能使学生在实验时密切结合理论，达到锻炼的目的。

3.3 个性化教学的鲜明特征

视觉传达设计教学是建立在学生已有知识结构与能力水平基础上的教学，课堂教学方法的选用不仅要有助于讲授设计原则和设计方法，还要与学生的原有知识结构和个性特征相对接，榇吮匦胧褂梅合个性教学特征的教学方法。首先，要围绕学生的个性特征与心理需求选用学生可以接受的教学样式，使教学内容更加直观有效地展现出来。其次，教学方法要有助于促进学生创新性思维的发展。应当结合当前的数字网络时代背景，结合互联网进行多种形式的教学尝试，从而有效降低教学成本，提高教学效率。最后，注重激发学生学习的主动性与积极性，强调为学生设定宽泛的要求，让学生有空间充分彰显自己的设计思维与设计理念；重点提倡形成个人的设计风格与设计思路，从而使学生敢于发挥自己的想象力与创新能力，有利于开阔学生视野。

4 结语

教学方法是否有效不仅决定了视觉传达设计教学质量的高低，而且决定了学生是否能适应新媒体时代对视觉传达设计提出的新要求。培养综合型的应用人才需要改进传统教学方法，不断根据新的内容创新教学形式，能够有效提高视觉传达设计教学质量，满足学生的学习需求。

参考文献：

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关键词：数字图像处理；融合专业背景

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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

《数字图像处理》是一门理论和实践相结合的综合性专业课程。当前，本科阶段的《数字图像处理》课程大多在电信、控制和通信、计算机等相关专业作为专业核心课程开设，也是很多专业的选修课程。其教学大多以理论教学和实验教学相结合的形式进行。

其中理论教学大多采用讲授基础理论、分析原理的方式，使学生对本学科的通用理论和基本算法有所了解。实验教学主要是对经典算法和常用的成熟算法的编程实践，使学生具有应用的能力，同时还要培养学生面向实际应用，设计解决方法的能力。

2 现状分析

传统的理论教学和实验教学的内容均过于刻板，不但无法适应图像处理技术的快速发展和技术实现上五花八门的图像处理问题，其形式也过于刻板，不利于学生创新思维的培养，对学生未来的就业、工作、学习也没有很大的实际意义，即使学生将来从事相关工作，也需要很长一段时间来适应现实工作的需求。

理论教学长期以来采用讲授方式，教师按照原理分析、算法推导、处理效果分析等顺序按部就班地进行讲述，学生可以掌握基本的原理和算法，但面对现实中复杂多变的应用需求，往往需要多种算法相结合或对已有算法的改进才能解决问题。而习惯了单一讲授模式的学生，在面对这些实际问题时，缺乏分析问题、设计解决方案、多角度解决问题的能力。

实验教学也存在内容和模式单一化的问题，大多由教师提出实验要求，设计好实验步骤，甚至提供示例代码，而学生要做的工作则过于简单，因此，学生没有机会去思考、研究问题的解决方案，没有将学到的基本理论和算法融入实际问题，而只是将实验环节作为加强理论教学效果的一个工具。

随着人工智能技术的快速普及和应用，数字图像处理中的大多数算法都是为人工智能和机器识别做图像预处理环节的工作，除此之外，是诸如遥感图像的处理、医学图像的处理等。这与相关专业学生的其他课程的目标截然不同，也正是数字图像处理课程的特殊性，使很多学生，在学习该课程之初，就没有将课程与未来的就业相联系，认为该课程算法理论较多，内容艰涩难懂，从事相关工作的门槛较高，且与以后的工作没有相关性。因此，很多学生认为此门课程是脱离实际的一门课程，也就不会投入过多的精力去学习它。

另外，在数字图像处理课程的理论讲授中，很多时候不可避免地会涉及数学、生理学、心理学、信号处理甚至医学等专业的相关知识，而现实的状况通常是，理工科学生对于心理学、生理学、数学等知识的储备是不够的，且理工科中，由于所在专业不同，学生的背景知识也不同。例如，计算机专业的学生有较强就编程和算法的实现能力，但是对于信号和时频变换的相关知识相对就比较欠缺，所以，对于算法的理解有时会存在一定障碍；电信专业的学生对于数字化过程、信号处理和时频变换相关知识的掌握较好，但是缺乏较好的编程和实现能力，虽然能够较好地理解算法，但瓶颈往往在于算法的实现。

如果在教学中，能够根据学生专业背景知识的差异性，采用与专业背景相融合的教学方法，摒弃单一化的教学内容和教学模式，因材施教，针对不同专业学生设计不同的理论和实验内容，就能够更加充分地激发学生的学习兴趣，使学生更加明确数字图像处理课程与本学科的联系，也能够为学生未来的工作和进一步的学习深造提供帮助。

3 在理论教学中如何实践

与专业背景相融合的教学方法，在理论教学环节的实践上，具体过程和内容如下。

理论教学在讲授基础知识、原理分析、推导算法、分析算法效果的基础上，因材施教，为不同专业设计适合本专业应用领域的内容，并将这些内容融入到基础知识、基本算法原理等的讲授中。在理论教学中，每次讲授完一个算法原理和该算法的基本常用应用后，再在此基础上，提出新的具体问题，让学生思考怎样利用已有的多种算法的结合或改进来实现新的问题。

在理论教学中，将时间划分为几个模块，分别有讲授、讨论、思考等。在内容的设置上，完成教材内容的同时，融合专业特点，对教材内容进行加工处理，并扩充和设计不同的内容进行讲授、讨论和课后研究。

在对计算机专业学生进行理论教学时，将计算机专业不具备的信号相关知识和时频变换相关知识，尽量深入浅出，精简至该专业的学生能够理解的程度，再结合计算机专业擅长编程和代码实现的特点，多将算法与代码相结合，在算法的表述上，可以使用某种学生已学过的编程语言来表述，并通过代码分析算法流程和算法实现的复杂度问题，进一步引导学生优化算法，减小算法的时间和空间复杂度。在讲授基础内容和算法后，提出一个本次课算法相关的实际应用示例，进行算法分析并组织学生讨论算法是否有优化的可能性和方法。最后，提出一个研究性问题供学生课后思考和上机实现，学生可以利用课后时间查阅相关参考资料，提出初步解决方案，设计问题的详细解决方案，进而实现，并可在实验课时间进行测试和讨论。

在对电信专业学生进行理论教学时，则要结合该专业的先修课程已讲授的内容，适当调整教材中各部分内容的处理方式和时间分配。在讲授内容的设计中，对于其他课程中已讲授过的知识点，例如，时频变换部分的变换公式及快速算法的原理分析等，不再进行详细讲解，做简单回顾即可。数字图像处理中的很多概念、术语及算法，都与数字信号学科中的相关概念、术语和算法相类似，且数字图像可以看成是特殊的一种二维信号，进而可以分解为一维信号。在讲授相关知识点时，可以跟数字信号处理中的相关内容相关联，使学生更加容易理解数字图像处理领域中算法的设计缘由和原理。但是，对于算法的实现方面，针对电信专业学生的欠缺，降低算法实现环节的难度。在进行算法实现的展示时，采用仿真脚本来代替源代码对程序进行书写，并根据仿真脚本的运行效果，来调整算法的相应参数设置，使学生掌握用仿真软件描述算法、调试脚本以及观察对比运行效果等。相应地，给电信专业学生分析讨论的开发示例也采用仿真语言描述，用于思考和课后解决的研究性问题，也要求学生用仿真软件实现即可。

在理论教学中，要始终贯彻开放思维的重要性，强调算法的灵活性和开放性，启发学生如何改进算法，如何融合不同算法的优点，如何设计新算法。通过融合专业应用、开放性教学和思维方式，让学生不仅能够掌握已有算法知识，还知道怎样利用已有知识解决新问题。

4 在实验教学环节如何实践

与专业背景相融合的教学方法，在实验教学环节的实践上，具体过程和内容如下。

实验教学中，首先要解决实现算法的工具及平台的问题。在工具和平台的选择上，也要融合专业特点，根据不同专业的知识背景选择不同的工具来实现算法。

对计算机专业，选择学生学过的高级语言以及使用过的开发工具和平台来进行实验，例如C语言、C#或JAVA等。因为本课程要求能够较快地实现算法及算法的结合和改进，更会要求解决新的应用型问题，这样，就需要熟练的代码编写能力，所以不适合采用新的语言和开发工具。

对电信专业，首先排除仿真软件以外的其他高级软件及其配套的开发平台，因为大多数的学生，并不具备除C语言外的其他语言的代码编写能力，如果选择某一种高级语言来做实验的话，学生需要将较长的时间花费在语言和开发工具的掌握上。所以，与电信专业其他课程的实验教学相匹配，由于学生已经掌握了多种仿真工具，本门课程的实验环节采用仿真软件来实现，例如MATLAB等仿真软件。

鉴于不同专业的背景知识和优势不同，在实验目标和内容的设置上，也应有所区别。

计算机专业善于编程、实现算法，但对于部分算法，如时频变换、采样量化等算法的原理掌握不深，所以在实验内容的设置上，尽量偏向于空域数字图像处理算法的实现，较少涉及频域。

电信专业则相反，虽然不擅长编程和实现，但由于仿真脚本的编写较源代码要简单得多，所以，可以在实验内容的设置上，适当提高难度，对于常用算法，重点掌握这些算法在实际问题中的用法，而不是实现算法流程本身。

对于研究性课题的设置也相应地融合专业特点，设置不同难度和领域的实际问题，供学生自我学习和讨论。

实验教学应采用开放式的教学方式，进行研究性教学，不是简单地设计好实验内容和步骤给学生，而是在此基础上，提出更高的要求，让学生参与进来，共同解决问题，提高学生参与度，锻炼学生用已有背景知识解决实际问题的能力。

5 在融合专业的教学方法的实践中，教师的作用如何发挥

首先，教师应坚持自我学习，不断更新知识储备，适时更换教材、扩充知识点；其次，应向学生提供完整的教学资料，包括教学演示文稿、源代码、脚本等，还应督促学生课后自己查阅相关文献；最后，转变教育观念，贯彻开放式的教学方式，注重启发性教学，并增加开放性教学环节，让学生充分参与到理论和实验教学中来。

6 结束语

本文结合自身多年教学实际经验，通过对不同专业具体知识背景和特点的分析，提出在教学中，应充分考虑学生自身因素，融合专业特点，为不同专业设计不同的教学内容和方法。经初步尝试取得了较好的效果。该教学方法适合数字图像处理课程在不同专业的教学，因此开展比较顺利。但实施中也遇到了一些困难，比如，教学学时的问题，教材选择的问题等。因此，在该教学方法的具体实施上，要解决的问题还很多。

参考文献：

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1.启发式教学的教案设计

启发式教学方案的设计包括案例选择、案例分析、背景知识复习与新知识引入、新知识学习、案例解决方案以及案例引申等内容。案例选择应围绕新知识点展开，尽可能选择贴合实际应用的科研实际案例，案例应该有代表性，能体现新知识的应用。新知识的引入与介绍应该简明清晰、通俗易懂，并以结论的学习和应用为重。在启发式教学中，引入图形辅助讲解，用形象、直观的方式，能帮助学生对知识的理解[3]。所以在设计教案、特别是制作多媒体课件时，应尽量用图形和动画描述问题、分析问题并得到结论。MATLAB是集数值计算、符号运算及出色的图形处理、程序语言设计等强大功能于一体的数学仿真软件，具备高效、用图像和动画演示结果、动态仿真等特点[4],故案例的分析与解决利用MAT-LAB编程实现。在学习的最后，最好设计案例引申教学内容，提出一个类似的案例，以课题练习、作业或思考题的形式布置给学生，让学生巩固新知识，增强新知识的应用能力。

2.启发式教学的教案实施细则

教学方案的实施包括问题引入、问题分析、问题解决和问题引申等几个步骤。问题引入环节除了提出实际问题外，还可以在同学中展开讨论，让同学们各抒己见，探寻问题的解决方案；问题分析环节围绕实际案例，在复习已学知识点的基础上，引入新知识点的学习；问题解决环节则应用新学习的知识点解决实际案例，注意实验结果的分析和讨论；问题引申环节主要目的是巩固所学习的新知识点，通过练习和提问的方式，进一步增强新知识点的理解和应用能力。

二、启发式教学方法实施案例及分析

数字滤波器设计是数字信号处理课程的重要内容，该部分授课内容具有如下特点：内容抽象、丰富且密切联系实践[5]。本文以数字信号处理课程FIR数字滤波器设计中的频域采样设计法为例，详细阐述启发式教学方法的具体实施办法。

1.问题的提出

频域采样法是FIR数字滤波器设计中的一种常用的方法，其设计思路清晰易懂，但由于要保证所设计的FIR数字滤波器具有线性相位，所以就必须在设计过程中遵循线性相位的约束条件，不少同学在学习此部分内容时会感觉很吃力，特别是频域采样点的选择上会琢磨不定。启发式教学方案首先选择一个实际案例作为研究对象。为了能做到理论学习的深入简出，所选择的案例不易过于复杂。本文设计了一段含噪音频信号，并提出用频域采样法设计一个FIR数字滤波器对其进行滤波，基本还原出音频信号原来的样貌的案例。含噪音频信号由教师自行设计，加入噪声的类型、幅度以及频率都是可以调整的。案例提出后，应该引导学生分析输入信号的特征，除了听含噪音频信号外，还应观察其时域波形图和频谱图，较全面地了解输入信号的含噪情况，探寻下一步滤波方法。

2.问题的分析与解决

从信号频谱图可以看出，所加入的噪声频率基本在高频区域，如图1所示。此时可以引导学生从设计数字低通滤波器出发，各抒己见，讨论已经学习过的滤波方法在此问题上的解决思路。然后，引入即将学习的频域采样的基本概念，启发学生用频域采样法直接设计具有线性相位的滤波器频响函数，达到滤波的目的。在实现频域采样法设计滤波器设计之前，应该复习FIR滤波器线性相位约束条件的相关知识。复习部分的内容以表格总结形式描述为宜，篇幅不宜过长。为保证频域采样后的FIR数字滤波器具有线性相位，在频域采样时必须严格按照线性相位的约束条件进行。在此实际案例中，可以用图示并配以动画的方式进行滤波器幅频响应采样点选择的讲解。采样点数选择21点，频域采样时保证幅度响应采样后为偶函数，从而使滤波器具有一类线性相位。用采样得到的数字滤波器对含噪信号进行滤波，分析滤波结果并进行算法的进一步改进。通过分析理滤波器的幅频响应可知，滤波器的滤波效果并不是十分理想。此时，可以引出频域采样法的逼近误差和算法改进措施的理论知识学习，得出在频响的过渡带增加采样点即可改善滤波效果的结论。为了验证结论的效果，分别选择在过度带增加1点和2点采样值，即总采样点数为41点和61点，并分析其滤波结果。通过实例分析可知，增加采样点后，可以改善滤波器的滤波效果，基本达到还原原始音频信号的目的。图1所示为不同采样点情况下，滤波器的幅频响应图。为说明频域采样及其滤波效果，滤波器的幅频响应以归一化幅度值和分贝值两种形式显示给学生，实现更好的讲述效果。

3.问题的引申

频域采样法适用于各种选频滤波器的设计，为了巩固所学习的新知识，除了书上的习题外，还可以布置相关的拓展练习或思考题。教师可以自行设计一些含有不同频段噪声的音频信号，让学生练习使用频域采样法进行滤波器的设计，并编写程序实现滤波效果。图1.(a)采样点N=21时的归一化幅频响应图,(b)采样点N=41时的归一化幅频响应图,(c)采样点N=61时的归一化幅频响应图,(d)采样点N=21时的幅频响应分贝图,(e)采样点N=41时的幅频响应分贝图,(f)采样点N=61时的幅频响应分贝图。

三、小结

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关键词：数字信号处理；教学方法；仿真实践

中图分类号：TN911.72-4；G642

1 引言

随着信息类科学和计算技术的迅速发展，数字信号处理的理论与应用得到飞跃式发展，数字信号处理课程也已经成为高等学校相关专业的必修课程[1]。但是“教的困难学得费力”是这门课程普遍存在的问题。数字信号处理先修课程有高等数学、复变函数、信号与线性系统等，其教学特点是数学理论性强，概念抽象，理论推导繁琐，比如快速傅里叶变换算法复杂难度大及滤波器设计多样性，学生在理解和掌握中有一定的难度。另外，学生基础课程学习的差异也给教学带来了一定的困难。因此如何在有限学时内将基本原理、基本概念与分析方法传授给学生是需要探索的。如果方法不当，只是灌输大量的具体知识，学生死记硬背教材上的推导和公式，并未理解掌握教学内容，考试时勉强应付，从而对该课程失去兴趣。为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣，笔者在近十年的教学实践中，对教学内容、课堂教学模式和方法不断改进，摸索出一些便于学生理解和掌握的具体讲法，提出启发互动与建模仿真实践应用在数字信号处理课程教学中，从教与学两个角度对如何提高教学质量进行研究。

2 教学改革方法和途径

2.1 启发互动的课堂教学模式

传统的教学是知识的“满堂灌”。通常课堂教学中把教材作为学习的中心，教师讲授引导进行知识的传授。这样学生较少的参与到课堂教学，学习缺乏热情和主动性，思维受到限制。要让学生对课程有兴趣，必须思考设计课堂教学方法，在教学中给出学生问题或者引导学生自己发现“问题”，以问题为教学起点，启发引导学生自主探索，在课堂教学中老师直接讲授和启发式提问相结合，让学生经历“提出问题―思考研究―分析解决”的知识构建过程。积极主动地参与到课堂教学中。

同时课堂教学形式多样化，教师课堂讲解推导公式采用板书学生形式，仿真演示边学边验证、多媒体及动画演示等多种教学形式活跃课堂，激发学生对该课程的兴趣，加深学生对知识的理解和掌握。另外可采取专题讨论的教学形式，把和数字信号处理有关联的理论和技术分成小专题，提前把题目分给每个学生，请学生思考查阅资料做好准备，课堂上发表见解，进行专题讨论，让学生勇于表达自己的观点，同时倾听其他学生的观点也可扩展思路，这对于学好课程及能力培养都有极大的帮助。

2.2 仿真实践的教学方法

数字信号处理的内容较多，但本科阶段主要培养学生学习知识、分析问题解决问题的能力，而不是灌输大量的具体知识。培养这些能力的主要途径是：打好理论基础，掌握本学科的基本原理、基本概念与基本分析方法，学会使用现代设计、分析、开发、仿真与实验工具。使学生在有限的课时内，通过学习、思考和仿真实验掌握基本知识。MATLAB软件是国际公认的信号处理标准软件和仿真开发平台，利用MATLAB可以使一些很难理解的抽象理论得到直观演示解释，解决各种复杂问题的分析与计算等难题[1]。笔者在近十年的教学中，对数字信号处理课程的课后作业要求学生用MATLAB软件仿真实现，省去了学生较为繁琐的笔算及较大的计算运算量，而且提高了学生的编程能力，培养了工程素养，起到了事半功倍的作用。

（1）实施内容

将仿真工具引入到数字信号处理教学的过程中，从以下两个途径出发，一是结合教学理论进程，基于课堂上的一些重要的核心知识点通过用仿真软件将抽象的难以理解的理论知识用形象的图形直观地展现，学生在一定程度上可以轻松地掌握所学知识点，提高其学习兴趣。比如在课堂教学中，讲授快速傅里叶变换时，减少理论推导证明，而着重讲述它的理论应用，仿真演示快速傅里叶变换进行频谱分析，用FFT分析信号频率成分。例如一被噪声污染的信号，很难看出它所包含的频率成分，如一个由100HZ和220HZ正弦信号构成的信号，受到均值随机噪声的干扰，通过FFT来分析其信号频率成分。利用仿真软件可以快速的分析其频率成分，仿真结果如图1所示，直观形象展示给学生，加深对FFT应用的理解。

复杂的公式推导和结论让同学们对频率采样理解不透彻，如果用仿真图形演示如图2频域采样，则会豁然开朗，理解频域采样失真的原因，掌握频率采样定理。

二是给学生实践任务，要求教材中的例题和课后习题用MATLAB程序实现，给出习题求解程序及仿真运行结果。这样能让学生熟悉信号处理的常用函数和编程设计技巧。另外，把学生分成小组，可让学生合作开发一个系统，如开发数字信号处理实验仿真系统，确定系统的体系结构由哪些模块组成，模块间的调用关系如何，需要哪些全局变量等。图3为指导学生开发的傅里叶变换的GUI界面，学生不仅掌握了MATLAB的程序设计，而且掌握了离散傅里叶变换的理论和实验仿真结果。由此可以极大地调动学生的学习兴趣，让每个学生投入到学习实践中，培养了良好的合作、探索、完成工作的工程素B。

MATLAB仿真演示的教学效果，使数字信号处理中的抽象、难懂的基本概念和基本原理转化成易懂、直观的图形图像形式，较好地帮助学生理解课堂讲授内容[2]。

数字滤波器设计是数字信号处理课程的重要内容之一，在教学中理论推导复杂，计算量较大。而（FDATool Filter Design Analysis Tool）是simulink 信号处理工具箱里专用的滤波器设计工具，它把滤波器设计命令行功能集成在一个图形用户界面窗口中，如图4所示，在图中滤波器设计结果显示区域在上半部分，它可显示滤波器的幅频响应，其中滤波器类型选项包括低通、高通、带通、带阻和特殊FIR的滤波器，设计指标及性能控制区域在图中的下半部分。

设计滤波器主要对其进行应用，结合信号的频谱分析，理解滤波器的功能与作用。比如有一输入信号x（t）中含有干扰信号，其时域波形如图5（a）所示，对其FFT进行频谱分析如图5 （b）所示，由图可见，信号和干扰的频带互不重叠，设计如图6（c）所示的低通滤波器滤除干扰，得到纯净信号，达到滤波的目的如图6（d）所示。在该仿真中既进行了滤波器设计，又有信号频谱分析FFT的应用，理论和实践结合易于知识的理解掌握。

3 结束语

本文是在教学实践中对数字信号处理课程的教学内容、课堂教学模式和方法不断改进，摸索出一些便于学生理解和掌握的具体讲法，提出启发互动的课堂教学形式和建模仿真实践的教学方法，对数字信号处理课程进行了教学改革实践。启发互动的课堂教学模式使学生积极主动参与到课堂教学，激发学习兴趣，更好的理解掌握本学科理论知识。仿真实践练习培养了学生的动手编程设计能力，培养了工程素养，教学方法的应用收到了良好的教学效果，提高了教学质量。

参考文献

[1] 高西全，丁玉美.《数字信号处理》（第三版），西安电子科技大学出版社

[2]霍慧芝. MATLAB仿真在数字信号处理教学中的应用研究.大学教育，2013年24期

[3]陈怀琛，吴大正，高西全.MATLAB及在电子信息课程中的应用.3版.北京：电子工业出版社，2006