數字教學方法精品(七篇)

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，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇數字教學方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：數字邏輯；課堂教學；實驗教學

作者簡介：徐銀霞（1979-），女，湖北武漢人，武漢工程大學計算機科學與工程學院，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

“數字邏輯”是計算機專業一門重要的硬件基礎課程，其主要目的是使學生掌握數字系統分析與設計的理論知識，熟悉各種不同規模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設計的基本方法，為數字計算機或其它硬件電路分析與設計奠定基礎。[1]“數字邏輯”課程教學一般采用課堂教學與實驗教學相結合的方式，使得學生掌握數字電路分析與設計的一些理論知識，同時培養學生電路設計、制作與調試以及分析問題、解決問題的能力。學生的學習效果一直是教學當中的重中之重，因此如何有效利用有限的理論與實驗教學時間培養學生的綜合素質是一個值得探討的問題。筆者結合多年的教學實踐經驗，分別對課堂教學和實驗教學環節就“數字邏輯”課程的教學方法做一次探討。

一、“數字邏輯”課程的課堂教學

課堂教學效果直接決定學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。在課堂教學中采用任務式教學、課堂討論、電路仿真演示以及硬件描述語言電路設計等方式進行教學，取得了滿意的效果。

1.任務式教學

明確任務，使學生掌握方法，做到舉一反三。教學過程中將 “數字邏輯”課程的知識點歸納整理成若干個任務。比如數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計兩個方面。按電路規模要求重點掌握的是小規模和中規模電路，所以任務主要有小規模組合電路的分析、小規模組合電路的設計、中規模組合集成芯片、中規模組合電路分析、中規模組合電路設計；小規模時序電路分析、小規模時序電路設計、中規模時序集成芯片、中規模時序電路分析、中規模時序電路設計等等。對于每一個問題明確任務，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。比如對于中規模組合芯片的學習，僅以數據選擇器為例，引導學生上網查閱芯片資料，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用。這樣，學生不僅掌握了該芯片的全部知識要點，還可以掌握中規模組合集成芯片這類芯片的學習方法。此后，對于所有此類芯片學生都能夠通過自行查找芯片資料來掌握，節約了課堂時間，學生也獲得了自主學習的成就感。

2.增加課堂討論

精講多練，給予學生充分的討論時間。為提高學習效果，在提出任務、介紹原理及方法后，布置課堂練習。學生可以一邊練習一邊自由討論，已理解的同學在討論中充當老師，可以加深印象，鞏固知識；而沒有理解的同學可以在討論中積極主動地學習，同時也激發了學生后續學習的積極性，比教師反復講解的效果好。這種方式可以避免“滿堂灌”式的教學方式，活躍課堂氣氛，創造學習氛圍，提高學習興趣，實踐證明取得了良好的效果。

3.電路仿真演示

在數字電路分析與設計的理論教學過程中，很多學生會覺得枯燥且難以理解。借助Multisim11.0仿真軟件進行數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進制計數器74161實現12進制計數器時，其中復位法可通過置0或者異步清零兩種方法使得計數器從11回0，但置0法必須在計數到1011時使得置數端為0，異步清零必須在計數器為1100時使得清零端為0才能保證計數器為12進制。如果僅用理論講解學生比較難理解，但通過仿真演示后學生能夠恍然大悟。因此仿真軟件的使用可以使“數字邏輯”理論課的教學更加生動活潑，而且學生在遇到疑問時也可以通過仿真軟件進行驗證。學生通過直觀的仿真結果，對電路的工作過程進行透徹的分析，提高了學習的興趣和效率，促進自學能力和創新能力的提高。

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的邏輯功能、電路結構和連接形式，適合大規模系統的設計。在教學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、數據選擇器、觸發器、計數器等基本單元電路的原理之后，給出模塊對應的硬件描述語言，演示仿真波形和綜合結果。學生從仿真波形中觀察信號的邏輯變化，對數字邏輯電路的掌握更加透徹，同時也豐富了教學內容。Verilog HDL語言是一種非常實用的硬件描述語言，易學易用，學生只要有C語言編程基礎，便容易掌握。編程也可以實現電路設計，同學們感到非常新奇，將被動學習變為主動學習，提高學習興趣，取得了很好的教學效果。

二、“數字邏輯”的實驗教學

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

1.傳統實驗

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

在實驗過程中，學生不可避免地會遇到種種問題，導致實驗結果出錯：可能是電路設計或連線過程中出現了問題，也有可能是實驗設備或實驗器材出現了故障。教師應該指導學生借助實驗儀器找到故障點，發現問題之所在，并想出解決辦法。在未來的實際工作中，學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。因此實驗中應該向學生講明排除故障的必要性，并引導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生了濃厚的興趣。[3]實踐表明學生能自主完成所有設計，自主分析討論實驗過程中碰到的問題，逐個排查故障點，最終完成電路調試。

2.仿真實驗

傳統實驗適于以驗證性實驗為主的一些中小規模電路的構建與測試。對于一些比較復雜的設計性和綜合性實驗則比較費時，如數字鐘、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，給學生以挫折感，影響學生的實驗興趣，不利于動手能力的培養。

Multisim11.0是一個集原理電路設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千種電路元器件供實驗選用，其中包含了數字器件。虛擬測試儀器儀表種類齊全，如數字萬用表、函數信號發生器、示波器、直流電源、數字信號發生器、邏輯分析儀等，可以設計、測試和演示各種電子電路。[4]采用Multisim11.0軟件進行仿真實驗，使學生能充分發揮想象力，按照自己的想法創建各種電路，從而擺脫實驗箱的束縛。實踐證明將Multisim11.0應用于實驗教學，能夠使學生提高學習的興趣，增加學習樂趣，充分發揮學生獨立思考和創新的能力，提高學生的綜合實踐能力。

3.硬件描述語言開發數字電路

當數字邏輯電路及系統的規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，需要熟悉器件的內部結構和外部引線特點，才能達到設計要求。當電路規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用，硬件描述語言已成為數字系統設計的主要描述方式，采用硬件描述語言進行數字電路的設計，可以實現從傳統的驗證性實驗到分析設計性實驗課的轉變。利用Verilog HDL硬件描述語言進行數字鐘、搶答器、交通燈控制電路等的設計，要求學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果。學生還可以按照自己的想法自行設計其它數字電路進行仿真、下載調試，提高學生學習興趣和綜合實踐能力。

此外還通過舉辦電子設計競賽、綜合設計等方式激發學生的學習興趣，提高學生自主學習、獨立分析問題和解決問題的能力，也提高了學生綜合應用的能力，收到了良好的教學效果。

三、結論

數字電子技術的應用已經滲透到人類的各個方面，從計算機到手機，從數字電話到數字電視，從家用電器到軍用設備，從工業自動化到航天技術，都采用了數字電子技術。[5]因此“數字邏輯”課程對于計算機及相關專業來說是一門很重要的課程。筆者結合多年的教學實踐經驗，對“數字邏輯”課程的教學方法進行深入探討，在課堂教學中采用任務式教學，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雜數字系統設計；在實驗教學中將傳統實驗、仿真實驗和硬件描述語言實驗有機結合、互為補充，激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力，取得了很好的教學效果。

參考文獻：

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

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

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

篇(2)

關鍵詞：數字信號處理；濾波器設計；

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

基金項目：本文系北京航空航天大學研究生精品課程建設和本科教改立項項目、國家自然科學基金（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、計算機技術和半導體技術的進步，數字信號處理技術得到了飛速發展，并且廣泛用于軍事、航天、航空、遙感、控制、雷達、醫學等各種領域。[1，2]與此同時，“數字信號處理”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研究與改革工作，涉及教學內容、[3，4]雙語教學、[5，6]實踐教學、[7，8]網絡教學、[9]教學改革等諸多方面。[7，10]

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

本文以數字濾波器設計章節的知識結構為基礎，結合數字濾波器設計過程、IIR濾波器設計和FIR濾波器設計等具體內容，并考慮學時較少與內容豐富的矛盾問題，提出了基于“”思想的教學方法，并進行了連續五年的課程教學實踐檢驗。

一、基于“”的教學方法

“”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“”用于數字濾波器設計章節的教學過程，體現了章節內容的共性與個性的關系。下面以數字濾波器設計過程、FIR濾波器設計和IIR濾波器設計等為例，詳細地論述基于“”思想的教學方法。

1.數字濾波器設計過程的“”

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

數字濾波器設計過程的“存異”體現在逼近技術指標方法的不同，如圖1（b）所示。不同逼近方法將設計出不同類型的數字濾波器，并導致濾波器的頻率特性存在差異。如采用加窗方法設計的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所示的內容為主線開展教學，可以凸顯數字濾波器設計的整體概念，便于學生從全局角度區分設計原理，有助于理解和掌握具體設計方法。

2.IIR數字濾波器設計的“”

IIR數字濾波器設計過程的“求同”體現在基于模擬方法設計數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計指標；然后利用數字頻率與模擬頻率的轉換關系，將數字形式的技術指標轉化為模擬形式的技術指標；其后根據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），并依據模擬技術指標設計出濾波器；隨后利用頻率變換關系，將模擬濾波器轉化為數字濾波器；最后將其與設計指標比較，如果滿足要求則結束設計，否則重復上述設計過程。

IIR數字濾波器設計的“存異”，體現在設計過程中的頻率轉換的方法不同，如圖2（b）所示。具體體現如下：第一，頻率變換方法不同，將數字頻率轉換為模擬頻率時，脈沖響應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，且在高頻區域存在嚴重的頻率畸變。第二，設計對象不同，脈沖響應不變方法只能設計低通濾波器，而雙線性變換方法可以設計其他類型（包括低通、高通等）的濾波器。

在授課過程中強調圖2所示的內容，有助于全面理解IIR數字濾波器設計過程，便于掌握不同加窗方法的本質差別，可以為設計方法的具體應用打下良好的基礎。

3.FIR數字濾波器設計的“”

FIR數字濾波器設計的“求同”體現在基于加窗方法設計數字濾波器過程的共性內容，如圖3（a）所示。首先，將待設計的數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；再次，選擇合適的窗口函數截斷，得到有限長單位脈沖響應；最后，對進行傅里葉變換，得到頻率響應，并與技術指標比較，如果滿足要求則結束設計，否則重新設計。

除此之外，FIR數字濾波器設計的“求同”還包括：描述窗口都使用長度和形狀兩個參數；加窗過程產生的“吉布斯現象”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字濾波器的性能，不再贅述。

篇(3)

論文關鍵詞：數字電子技術；教學方法；高職教育

《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程，是一門必修課。它是培養學生具備電子技術的基本知識和技能，和《模擬電子技術》課程共同構成電子類專業的基礎核心課程，是學生必須打下的專業基本功。它以電路基礎課程學習為基礎，是后續單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業課程學習的基礎，也為無線電裝接工、調試工等考級考證打下基礎。

高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向，對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理，再依托EDA的技術，強化理論和實踐的教學，最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。

一、高職數字電子技術教學的目標

實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系，通過實驗、實習、課程設計等內容，完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求，培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。

（一）基本操作技能的培養

實驗是整個實踐教學環節的基礎，可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學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，熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能，為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生，必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑，是素質教育的基礎。

（二）綜合能力的培養

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

（三）應用能力的培養

運用虛擬、仿真等技術手段，采用較為先進的EDA技術，一方面可以使實驗更加接近工程實際，激發學生的參與性；另一方面通過接近工程實際的課題，使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象，提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上，再引導學生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案，完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節，達到在實踐中學、在實踐中練的目的，使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程，增強學生的求知欲和科研意識，體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性，培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力，還能培養學生的工程觀念，訓練學生工程應用技能，達到培養應用能力的目的。

二、對教材進行適當處理，把握理論上的度

“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前，隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展，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目標相適應的課程體系。

《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法，訓練學生數字電路制作與調試的基本技能；培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊，包括數字邏輯基礎模塊、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生能看懂基本電子電路圖，學會使用電子元器件手冊，能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路，了解數字電子技術在實際生活中的應用，培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確，在辦學上仍處于探索階段，沒有系統的、適合自身辦學特色的教材，所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版，課程內容不適應高職教育的特點，加上大部分高職生（特別是偏遠地區）的學科基礎差、底子較薄，在學習的過程中存在著一些不適應現象，學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的，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“少而精”的教學體系。在教學內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用，傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、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部分析和數學推導過程，著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時，可結合原理圖作簡單分析如此：TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能，中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號，以驅動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，其集電結正偏，發射結反偏，使T2、T4飽和，而T3導通，輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止，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，只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、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，努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步，增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理，既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理，又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。

三、以EDA技術為支撐，將理論教學與實踐教學融為一體 轉貼于

《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課，其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎，理論與實踐的密切結合，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計，根據我校實習設備的配備情況，在技能實訓中往往2-5人一組，這樣，經常有學生光看不做，學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微，設備或元件故障多等問題，在操作過程中，學生會碰到各種不同的問題，教師忙于協助解決，上課效率無法提高，從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐，我們把EDA技術引入實驗教學，采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補，以解決上述問題。即在課堂教學中，結合教學內容，運用EDA技術對這些實驗進行仿真，動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗，讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣，形象逼真，讓學生在不知不覺中學習，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，還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感，保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力，開設了全天開放的創新實驗室，學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等，有些學生還結合全國大學生電子設計競賽，進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力，又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。

四、注重課程設計和創新設計

電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練，以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后，對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎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計方法，具備了一定的動手能力，在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等，有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題，也可以讓學生自行選題，由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人，其它學生可根據自己的實際情況選擇加入，指導教師要對課題組成員做宏觀調配，一般同一小組中應該有不同層次的學生，以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。

在課程設計中，在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、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，指導教師負責審查，作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生，加強輔導與檢查；對學習能力較強的學生，適當提高要求，結合工程實際，增大設計方案的創新性，以充分挖掘學生的潛力，激發學生的創新思維。

通過開展課程設計，全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力，使學生具有創新、創業精神和實踐能力，促進學生知識、能力、素質協調發展。

五、開展多樣化教學，繼續提高教學質量

可以開展諸如項目課程，該教學過程需要不斷地變換教學組織形式，比如完成工作任務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。在實施項目教學時，相當多的需要模擬企業組織活動結構，讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求，學校的教學場所，包括課堂桌椅都要做相應變化。

項目化教學提高了學生學習的積極性，分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展，并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助，加強了團結合作意識，增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識，提高了學習興趣，使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉，還增強了探索創新精神。

最后，數字電子技術課程的電子課程標準、電子教案、多媒體課件都放在校園網上，學生能通過網絡進行自主學習，我們還通過網絡教學平臺向學生提供各種試題庫和單元測試資源，給學生布置作業，進行網上作業的批閱、網上教學答疑，師生互評等教學活動，有效延伸學生學習的時間和空間。這種學習模式充分發揮信息網絡的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優勢，國家中長期教育改革和發展規劃綱要也提出要強化信息技術的應用，鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術分析解決問題能力。

篇(4)

關鍵詞：數字新媒體；視覺傳達設計；教學方法；革新探索

1 傳統視覺傳達設計教學方法存在的問題

數字新媒體時代對視覺傳達設計專業學生的技術要求更高，需要學生更好地掌握新媒體時代的新的設計方法與技術。同時，要求學生能將創新性思維更好地融入設計過程中去，這對傳統的程序性視覺傳達設計教學方法提出了挑戰，傳統視覺傳達設計教學方法不再適應新的教學要求。

1.1 教學方法相對傳統落后

數字新媒體對視覺傳達設計的技術性要求更高，要求學生掌握數字環境下的多種實用技術。然而傳統以講授法為主的視覺傳達設計課堂教學缺乏形式創新與必要的情境教學，課堂教學往往以教師講授的單一形式進行，學生很難在枯燥的講述過程中對視覺傳達技術與理念形成直觀而深刻的印象。并且，教學方法不能體現現代數字媒體技術的應用性特征，理論教學與實踐嚴重脫節，學生缺乏必要的動手操作機會，理論教學時學生沒有實踐機會，實踐教學時又缺乏必要的理論指導，久而久之會使學生失去學習興趣。

1.2 教學方法更新較慢

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

2 數字新媒體時代對教學方法的要求

數字新媒體不僅給視覺傳達設計帶來了技術革新，而且要求培養學生的創新性思維。可以說，創新是數字新媒體時代對視覺傳達設計教學的基本要求。教師應當在更廣闊的領域重新審視視覺傳達設計的教學方法，使新的知識以更加有效的形式傳授給學生，使視覺傳達教學具有創新性、實效性和功能性。

2.1 注重教學方法與虛擬現實對接

數字新媒體最大的特征是以虛擬現實為背景，在主流媒體上實現對傳統藝術形式的新運用。因此，在教學方法的運用上也應當以促進學生掌握數字新媒體時代的新技術為目的，從而使學生獲得更好的運用新技術的能力。實現教學方法與虛擬現實對接，應當以更直觀的形式將數字新媒體的特點介紹給學生，切實豐富教學手段與方式，從而使學生更好地接受教學內容。

2.2 注重教學形式上的跨界創新

數字新媒體時代使視覺傳達設計更具娛樂性和交互性特征，學生為了獲得更多的靈感以及創新的空間，需要進一步關注電影、舞蹈以及材料等各個領域的內容，從而形成獨特的表現風格。以往單純培養學生信息傳遞能力的教學方法正在向多學科的跨界教學方式方法轉變。其要求視覺傳達設計教學方法能有效吸收其他學科的優秀和典型方法，能打破教學形式上的限制，有效運用多種教學手段將媒介、影像、材料等多種形式融入視覺傳達設計當中，從而引導學生進行新表達。

2.3 充分發揮教學方法的引領作用

教學方法的作用不只在于使學生掌握數字新媒體時代的視覺傳達設計技術手段，更在于為學生樹立正確的視覺傳達設計觀念，從而使學生能站在更宏觀的層次有效把握視覺傳達設計的高度。首先，視覺傳達設計的教學方法應當體現出整合性特征，能吸收多種有效的教學方法。其次，應當體現培養創新思維的作用，能夠對學生有積極的啟發性作用。最后，具有引領性特征，能引導學生以嶄新的思維方式來重新審視視覺傳達設計，使視覺傳達設計與生活緊密相連，從而合理地反映人的理想生活狀態。

3 數字新媒體時代教學方法的新策略

新媒體時代對傳統的視覺傳達設計手段進行了顛覆性的創新，跨界融合成為數字新媒體時代視覺傳達設計學科的基本特征。為了使學生適應數字新媒體時代的發展趨勢，在教學過程中應當將這些變革以新的教學法予以體現。

3.1 項目教學法的廣泛應用

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

3.2 體驗式教學的逐步推廣

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

3.3 個性化教學的鮮明特征

視覺傳達設計教學是建立在學生已有知識結構與能力水平基礎上的教學，課堂教學方法的選用不僅要有助于講授設計原則和設計方法，還要與學生的原有知識結構和個性特征相對接，櫬吮匭朧褂梅合個性教學特征的教學方法。首先，要圍繞學生的個性特征與心理需求選用學生可以接受的教學樣式，使教學內容更加直觀有效地展現出來。其次，教學方法要有助于促進學生創新性思維的發展。應當結合當前的數字網絡時代背景，結合互聯網進行多種形式的教學嘗試，從而有效降低教學成本，提高教學效率。最后，注重激發學生學習的主動性與積極性，強調為學生設定寬泛的要求，讓學生有空間充分彰顯自己的設計思維與設計理念；重點提倡形成個人的設計風格與設計思路，從而使學生敢于發揮自己的想象力與創新能力，有利于開闊學生視野。

4 結語

教學方法是否有效不僅決定了視覺傳達設計教學質量的高低，而且決定了學生是否能適應新媒體時代對視覺傳達設計提出的新要求。培養綜合型的應用人才需要改進傳統教學方法，不斷根據新的內容創新教學形式，能夠有效提高視覺傳達設計教學質量，滿足學生的學習需求。

參考文獻：

篇(5)

關鍵詞：數字圖像處理；融合專業背景

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

《數字圖像處理》是一門理論和實踐相結合的綜合性專業課程。當前，本科階段的《數字圖像處理》課程大多在電信、控制和通信、計算機等相關專業作為專業核心課程開設，也是很多專業的選修課程。其教學大多以理論教學和實驗教學相結合的形式進行。

其中理論教學大多采用講授基礎理論、分析原理的方式，使學生對本學科的通用理論和基本算法有所了解。實驗教學主要是對經典算法和常用的成熟算法的編程實踐，使學生具有應用的能力，同時還要培養學生面向實際應用，設計解決方法的能力。

2 現狀分析

傳統的理論教學和實驗教學的內容均過于刻板，不但無法適應圖像處理技術的快速發展和技術實現上五花八門的圖像處理問題，其形式也過于刻板，不利于學生創新思維的培養，對學生未來的就業、工作、學習也沒有很大的實際意義，即使學生將來從事相關工作，也需要很長一段時間來適應現實工作的需求。

理論教學長期以來采用講授方式，教師按照原理分析、算法推導、處理效果分析等順序按部就班地進行講述，學生可以掌握基本的原理和算法，但面對現實中復雜多變的應用需求，往往需要多種算法相結合或對已有算法的改進才能解決問題。而習慣了單一講授模式的學生，在面對這些實際問題時，缺乏分析問題、設計解決方案、多角度解決問題的能力。

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

隨著人工智能技術的快速普及和應用，數字圖像處理中的大多數算法都是為人工智能和機器識別做圖像預處理環節的工作，除此之外，是諸如遙感圖像的處理、醫學圖像的處理等。這與相關專業學生的其他課程的目標截然不同，也正是數字圖像處理課程的特殊性，使很多學生，在學習該課程之初，就沒有將課程與未來的就業相聯系，認為該課程算法理論較多，內容艱澀難懂，從事相關工作的門檻較高，且與以后的工作沒有相關性。因此，很多學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習它。

另外，在數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學、生理學、心理學、信號處理甚至醫學等專業的相關知識，而現實的狀況通常是，理工科學生對于心理學、生理學、數學等知識的儲備是不夠的，且理工科中，由于所在專業不同，學生的背景知識也不同。例如，計算機專業的學生有較強就編程和算法的實現能力，但是對于信號和時頻變換的相關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；電信專業的學生對于數字化過程、信號處理和時頻變換相關知識的掌握較好，但是缺乏較好的編程和實現能力，雖然能夠較好地理解算法，但瓶頸往往在于算法的實現。

如果在教學中，能夠根據學生專業背景知識的差異性，采用與專業背景相融合的教學方法，摒棄單一化的教學內容和教學模式，因材施教，針對不同專業學生設計不同的理論和實驗內容，就能夠更加充分地激發學生的學習興趣，使學生更加明確數字圖像處理課程與本學科的聯系，也能夠為學生未來的工作和進一步的學習深造提供幫助。

3 在理論教學中如何實踐

與專業背景相融合的教學方法，在理論教學環節的實踐上，具體過程和內容如下。

理論教學在講授基礎知識、原理分析、推導算法、分析算法效果的基礎上，因材施教，為不同專業設計適合本專業應用領域的內容，并將這些內容融入到基礎知識、基本算法原理等的講授中。在理論教學中，每次講授完一個算法原理和該算法的基本常用應用后，再在此基礎上，提出新的具體問題，讓學生思考怎樣利用已有的多種算法的結合或改進來實現新的問題。

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

在對計算機專業學生進行理論教學時，將計算機專業不具備的信號相關知識和時頻變換相關知識，盡量深入淺出，精簡至該專業的學生能夠理解的程度，再結合計算機專業擅長編程和代碼實現的特點，多將算法與代碼相結合，在算法的表述上，可以使用某種學生已學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的復雜度問題，進一步引導學生優化算法，減小算法的時間和空間復雜度。在講授基礎內容和算法后，提出一個本次課算法相關的實際應用示例，進行算法分析并組織學生討論算法是否有優化的可能性和方法。最后，提出一個研究性問題供學生課后思考和上機實現，學生可以利用課后時間查閱相關參考資料，提出初步解決方案，設計問題的詳細解決方案，進而實現，并可在實驗課時間進行測試和討論。

在對電信專業學生進行理論教學時，則要結合該專業的先修課程已講授的內容，適當調整教材中各部分內容的處理方式和時間分配。在講授內容的設計中，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。數字圖像處理中的很多概念、術語及算法，都與數字信號學科中的相關概念、術語和算法相類似，且數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。在講授相關知識點時，可以跟數字信號處理中的相關內容相關聯，使學生更加容易理解數字圖像處理領域中算法的設計緣由和原理。但是，對于算法的實現方面，針對電信專業學生的欠缺，降低算法實現環節的難度。在進行算法實現的展示時，采用仿真腳本來代替源代碼對程序進行書寫，并根據仿真腳本的運行效果，來調整算法的相應參數設置，使學生掌握用仿真軟件描述算法、調試腳本以及觀察對比運行效果等。相應地，給電信專業學生分析討論的開發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，也要求學生用仿真軟件實現即可。

在理論教學中，要始終貫徹開放思維的重要性，強調算法的靈活性和開放性，啟發學生如何改進算法，如何融合不同算法的優點，如何設計新算法。通過融合專業應用、開放性教學和思維方式，讓學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 在實驗教學環節如何實踐

與專業背景相融合的教學方法，在實驗教學環節的實踐上，具體過程和內容如下。

實驗教學中，首先要解決實現算法的工具及平臺的問題。在工具和平臺的選擇上，也要融合專業特點，根據不同專業的知識背景選擇不同的工具來實現算法。

對計算機專業，選擇學生學過的高級語言以及使用過的開發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算法及算法的結合和改進，更會要求解決新的應用型問題，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工具。

對電信專業，首先排除仿真軟件以外的其他高級軟件及其配套的開發平臺，因為大多數的學生，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，學生需要將較長的時間花費在語言和開發工具的掌握上。所以，與電信專業其他課程的實驗教學相匹配，由于學生已經掌握了多種仿真工具，本門課程的實驗環節采用仿真軟件來實現，例如MATLAB等仿真軟件。

鑒于不同專業的背景知識和優勢不同，在實驗目標和內容的設置上，也應有所區別。

計算機專業善于編程、實現算法，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，所以在實驗內容的設置上，盡量偏向于空域數字圖像處理算法的實現，較少涉及頻域。

電信專業則相反，雖然不擅長編程和實現，但由于仿真腳本的編寫較源代碼要簡單得多，所以，可以在實驗內容的設置上，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，而不是實現算法流程本身。

對于研究性課題的設置也相應地融合專業特點，設置不同難度和領域的實際問題，供學生自我學習和討論。

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

5 在融合專業的教學方法的實踐中，教師的作用如何發揮

首先，教師應堅持自我學習，不斷更新知識儲備，適時更換教材、擴充知識點；其次，應向學生提供完整的教學資料，包括教學演示文稿、源代碼、腳本等，還應督促學生課后自己查閱相關文獻；最后，轉變教育觀念，貫徹開放式的教學方式，注重啟發性教學，并增加開放性教學環節，讓學生充分參與到理論和實驗教學中來。

6 結束語

本文結合自身多年教學實際經驗，通過對不同專業具體知識背景和特點的分析，提出在教學中，應充分考慮學生自身因素，融合專業特點，為不同專業設計不同的教學內容和方法。經初步嘗試取得了較好的效果。該教學方法適合數字圖像處理課程在不同專業的教學，因此開展比較順利。但實施中也遇到了一些困難，比如，教學學時的問題，教材選擇的問題等。因此，在該教學方法的具體實施上，要解決的問題還很多。

參考文獻：

篇(6)

1.啟發式教學的教案設計

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

2.啟發式教學的教案實施細則

教學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。問題引入環節除了提出實際問題外，還可以在同學中展開討論，讓同學們各抒己見，探尋問題的解決方案；問題分析環節圍繞實際案例，在復習已學知識點的基礎上，引入新知識點的學習；問題解決環節則應用新學習的知識點解決實際案例，注意實驗結果的分析和討論；問題引申環節主要目的是鞏固所學習的新知識點，通過練習和提問的方式，進一步增強新知識點的理解和應用能力。

二、啟發式教學方法實施案例及分析

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

1.問題的提出

頻域采樣法是FIR數字濾波器設計中的一種常用的方法，其設計思路清晰易懂，但由于要保證所設計的FIR數字濾波器具有線性相位，所以就必須在設計過程中遵循線性相位的約束條件，不少同學在學習此部分內容時會感覺很吃力，特別是頻域采樣點的選擇上會琢磨不定。啟發式教學方案首先選擇一個實際案例作為研究對象。為了能做到理論學習的深入簡出，所選擇的案例不易過于復雜。本文設計了一段含噪音頻信號，并提出用頻域采樣法設計一個FIR數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計，加入噪聲的類型、幅度以及頻率都是可以調整的。案例提出后，應該引導學生分析輸入信號的特征，除了聽含噪音頻信號外，還應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域，如圖1所示。此時可以引導學生從設計數字低通濾波器出發，各抒己見，討論已經學習過的濾波方法在此問題上的解決思路。然后，引入即將學習的頻域采樣的基本概念，啟發學生用頻域采樣法直接設計具有線性相位的濾波器頻響函數，達到濾波的目的。在實現頻域采樣法設計濾波器設計之前，應該復習FIR濾波器線性相位約束條件的相關知識。復習部分的內容以表格總結形式描述為宜，篇幅不宜過長。為保證頻域采樣后的FIR數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采樣點選擇的講解。采樣點數選擇21點，頻域采樣時保證幅度響應采樣后為偶函數，從而使濾波器具有一類線性相位。用采樣得到的數字濾波器對含噪信號進行濾波，分析濾波結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習，得出在頻響的過渡帶增加采樣點即可改善濾波效果的結論。為了驗證結論的效果，分別選擇在過度帶增加1點和2點采樣值，即總采樣點數為41點和61點，并分析其濾波結果。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，濾波器的幅頻響應圖。為說明頻域采樣及其濾波效果，濾波器的幅頻響應以歸一化幅度值和分貝值兩種形式顯示給學生，實現更好的講述效果。

3.問題的引申

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

三、小結

篇(7)

關鍵詞：數字信號處理；教學方法；仿真實踐

中圖分類號：TN911.72-4；G642

1 引言

隨著信息類科學和計算技術的迅速發展，數字信號處理的理論與應用得到飛躍式發展，數字信號處理課程也已經成為高等學校相關專業的必修課程[1]。但是“教的困難學得費力”是這門課程普遍存在的問題。數字信號處理先修課程有高等數學、復變函數、信號與線性系統等，其教學特點是數學理論性強，概念抽象，理論推導繁瑣，比如快速傅里葉變換算法復雜難度大及濾波器設計多樣性，學生在理解和掌握中有一定的難度。另外，學生基礎課程學習的差異也給教學帶來了一定的困難。因此如何在有限學時內將基本原理、基本概念與分析方法傳授給學生是需要探索的。如果方法不當，只是灌輸大量的具體知識，學生死記硬背教材上的推導和公式，并未理解掌握教學內容，考試時勉強應付，從而對該課程失去興趣。為了提高教學質量，激發學生的學習興趣，筆者在近十年的教學實踐中，對教學內容、課堂教學模式和方法不斷改進，摸索出一些便于學生理解和掌握的具體講法，提出啟發互動與建模仿真實踐應用在數字信號處理課程教學中，從教與學兩個角度對如何提高教學質量進行研究。

2 教學改革方法和途徑

2.1 啟發互動的課堂教學模式

傳統的教學是知識的“滿堂灌”。通常課堂教學中把教材作為學習的中心，教師講授引導進行知識的傳授。這樣學生較少的參與到課堂教學，學習缺乏熱情和主動性，思維受到限制。要讓學生對課程有興趣，必須思考設計課堂教學方法，在教學中給出學生問題或者引導學生自己發現“問題”，以問題為教學起點，啟發引導學生自主探索，在課堂教學中老師直接講授和啟發式提問相結合，讓學生經歷“提出問題―思考研究―分析解決”的知識構建過程。積極主動地參與到課堂教學中。

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

2.2 仿真實踐的教學方法

數字信號處理的內容較多，但本科階段主要培養學生學習知識、分析問題解決問題的能力，而不是灌輸大量的具體知識。培養這些能力的主要途徑是：打好理論基礎，掌握本學科的基本原理、基本概念與基本分析方法，學會使用現代設計、分析、開發、仿真與實驗工具。使學生在有限的課時內，通過學習、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，解決各種復雜問題的分析與計算等難題[1]。筆者在近十年的教學中，對數字信號處理課程的課后作業要求學生用MATLAB軟件仿真實現，省去了學生較為繁瑣的筆算及較大的計算運算量，而且提高了學生的編程能力，培養了工程素養，起到了事半功倍的作用。

（1）實施內容

將仿真工具引入到數字信號處理教學的過程中，從以下兩個途徑出發，一是結合教學理論進程，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，學生在一定程度上可以輕松地掌握所學知識點，提高其學習興趣。比如在課堂教學中，講授快速傅里葉變換時，減少理論推導證明，而著重講述它的理論應用，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，仿真結果如圖1所示，直觀形象展示給學生，加深對FFT應用的理解。

復雜的公式推導和結論讓同學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。

二是給學生實踐任務，要求教材中的例題和課后習題用MATLAB程序實現，給出習題求解程序及仿真運行結果。這樣能讓學生熟悉信號處理的常用函數和編程設計技巧。另外，把學生分成小組，可讓學生合作開發一個系統，如開發數字信號處理實驗仿真系統，確定系統的體系結構由哪些模塊組成，模塊間的調用關系如何，需要哪些全局變量等。圖3為指導學生開發的傅里葉變換的GUI界面，學生不僅掌握了MATLAB的程序設計，而且掌握了離散傅里葉變換的理論和實驗仿真結果。由此可以極大地調動學生的學習興趣，讓每個學生投入到學習實踐中，培養了良好的合作、探索、完成工作的工程素B。

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

數字濾波器設計是數字信號處理課程的重要內容之一，在教學中理論推導復雜，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計工具，它把濾波器設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，在圖中濾波器設計結果顯示區域在上半部分，它可顯示濾波器的幅頻響應，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，設計指標及性能控制區域在圖中的下半部分。

設計濾波器主要對其進行應用，結合信號的頻譜分析，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計，又有信號頻譜分析FFT的應用，理論和實踐結合易于知識的理解掌握。

3 結束語

本文是在教學實踐中對數字信號處理課程的教學內容、課堂教學模式和方法不斷改進，摸索出一些便于學生理解和掌握的具體講法，提出啟發互動的課堂教學形式和建模仿真實踐的教學方法，對數字信號處理課程進行了教學改革實踐。啟發互動的課堂教學模式使學生積極主動參與到課堂教學，激發學習興趣，更好的理解掌握本學科理論知識。仿真實踐練習培養了學生的動手編程設計能力，培養了工程素養，教學方法的應用收到了良好的教學效果，提高了教學質量。

參考文獻

[1] 高西全，丁玉美.《數字信號處理》（第三版），西安電子科技大學出版社

[2]霍慧芝. MATLAB仿真在數字信號處理教學中的應用研究.大學教育，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用.3版.北京：電子工業出版社，2006