第卷第年
月
期教学研究
数字信号处理课程教学方法改革与实践
刘会衡田玲
（江西理工大学应用科学学院，江西赣州
）
摘要针对“数字信号处理”课程理论性和实践性强但概念抽象等特点，结合江西理工大学应用科学
学院学生和课程教学的实际情况，对课程教学进行了改革。实践证明，通过改革增强了教学效果，提高了教学质量。
关键词
数字信号处理，教学改革，多媒体教学，
文献标识码
。文章编号
中图分类号
“数字信号处理”是国内外许多大学电子信息类专业的必修专业基础课程。数字信号处理包含了很多抽象的概念和理论，很多结论的推导涉及到大量的数学推导过程，学生听起来枯燥无味，理解和掌握起来有一定难度。结合江西理工大学应用科学学院实际教学的特点，笔者在教学实践基础上，对教学方法做了一定的改革和探讨。
量公式的推导，前几届学生普遍反映学习起来枯燥无味。为了改变这种状况，让学生在有限的学时（共学时，含学时实验）内更好地掌握数字信号处理的基本知识点，笔者对数字信号处理的授课内容进行了精心安排和选择，精简了部分内容，重点讲授基本概念和关键结论，避免大量冗长复杂的公式推导。
笔者把数字信号处理的基本内容分成三大部分（见表）：数字信号处理的基础理论、数字信号处理的核心内容、数字信号处理的扩展知识。其中，第一部分关于离散信号与系统的时域分析、变换等在“信号与系统”课程中已学习过，可作简单的回顾和复习，重点讲解变换、变换的算法原理，以及的快速实现算法，同时要理清各种变换之间的关系，便于学生系统的掌握知识；第二部分内容是本课程的核心和难点，可通过深入详细地分析其内涵、特点及与其它知识点之间的相互关系，使学生真正理解和掌握数字滤波器的设计方法；而第三部分内容，只作简单的介绍，主要采取学生自学的方式来完成。
教材选择与教学内容改革
教材选择
目前“数字信号处理”的教材很多，笔者教学一直选用由程佩青编著、清华大学出版社出版的教材《数字信号处理教程》（第二版）。该书对信号处理的基础理论和基本算法进行了充分的论述与讨论，条理清楚，深入浅出，有利于学生更牢固地掌握数字信号处理的基本概念及基本理论。同时将丁玉美编的《数字信号处理》作为参考书，该书的特点是简练易懂，配有习题，便于学生通过作业的训练来了解各个知识点。此外，对学习能力比较强的学生，还推荐其参阅由（美国）和（印度）编著、蒋晓颖译，清华大学出版社出版的国外经典教材《数字信号处理》一书，该书不仅介绍了数字信号处理的基本知识，还对数字信号处理器的体系结构、编程方法作了介绍，便于学生作进一步学习。教学内容改革
数字信号处理的理论性比较强，内容涉及到大
收稿日期作者简介
刘会衡（
基金项目
多媒体辅助教学
基于本课程的特点，在教学过程中，宜采用板
书和多媒体教学相结合的授课方式，且以板书为主，多媒体为辅。针对一些基本原理和基本方法的推导和证明的需要，仍然采用课堂板书的授课方式，这种授课方式易控、灵活、互动性强，可以让学生跟随教师的思路来领会课堂知识；而对于一些
）
），女，湖北宜
江西省教改课题（编号：
），男，湖北黄石人，讲师，硕士，主要研究方向为计算机通信与信号处理；田玲（
昌人，助教，主要研究方向为教学研究和管理。
教学研究
表
基本知识数字信号处理的基础理论
第二章
变换
数字信号处理内容层次划分及重点讲授内容
所含章次
教学内容
时域离散信号和系统的时域分析、频域分析；时域抽样与恢复；频域抽样与恢复；变换及其与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系；序列的傅里叶变换
、离散傅里叶变换
））
；快速傅里叶变换
数
第一章离散时间信号与系统第三章离散傅里叶变换第四章快速傅里叶变换第五章数字滤波器的基本结构
数字信号处理的核心内容
第六章无限长单位冲激响应（
数字滤波器的设计方法
第七章有限长单位冲激响应（
数字滤波器的设计方法
数字信号处理的扩展知识
第八章数字信号处理中的有限字长效应第九章数字信号处理器
时域离散系统网络结构（格型结构选讲）；字滤波器的设计原理及方法（“及硬件实现”选讲）；及方法；（“
的最优化方法
数字滤波器的设计原理
最优化方法及硬件实现”选讲）
系统介绍
数字滤波器的量化效应、常见
需要形象理解、图示举例以及动画演示的部分，则
可采用多媒体教学方式，充分利用声音、图像、视频、动画等多种形式进行互动教学。
例如，可以利用动画来演示连续时间信
、之间的关系（见图）。通号的抽样、
过的动画效果，演示从上至下，从左至右，让内容依次出现，并配合教师的讲解，从而让学生形象的理解模拟信号抽样与频谱的关系，以及各种信号傅里叶变换之间的关系，达到对该知识点的真正融会和贯通。
抽样
截短
周期延拓
取主值区间
谱，周期为，图中显示的为主值区间（）频谱。图是通过点和点来实现的序列变换，其中虚线所示的包络为信号的连续谱，从中明显可以看出，实际上是对主值区间上的连续谱在频域进行抽样，抽样点数即变换的点数。通过这样的现场仿真分析，学生很容易掌握和理解和的关系和区别。
序列
输入信号幅度谱
周期延拓
卷积抽样取主值区间
图各种信号傅里叶变换之间的关系
以为单位
又例如，在讲授序列的傅里叶变换（）和离散傅里叶变换（）时，学生理解和区分起来就很困难：都是序列的傅里叶变换，为什么有两种形式呢？实际上，和都是从频谱分析的角度来分析一个序列。对于，只要该序列满足绝对可和的条件，则它的傅里叶变换一定存在且连续，由于其一个域是连续的，因而不适合在计算机上运算。而是专门针对序列“有限长”的特点而提出的，其频谱也是离散的，因而适于在计算机上运算，并且可以通过快速傅里叶变换（）实现。为了让学生不产生混淆，在教学过程中，可以利用进行现场仿真，让学生通过仿真结果直观掌握二者的关系和区别（见图）。实验中，采用矩形序列。其中图是序列的波形图及其变换的连续
矩形序列及其连续谱（
序列幅度谱点）
序列幅度谱点矩形序列经点和点得到的离散谱（）
图与之间的关系
第期刘会衡田玲数字信号处理课程教学方法改革与实践
实验教学与理论教学同步进行
数字信号处理是一门理论与实践紧密联系的课程，仅通过课堂的理论教学和适量的课外作业，学生还是完全停留在对理论的肤浅认识上。为此，
，让实验教学加大了实验教学的力度（共学时）
与理论教学同步进行，以及时有效的加深学生对理
论知识的巩固和理解。笔者汲取先进的实验教学理念和思想，结合江西理工大学应用科学学院学生的实际特点，对实验教学进行了改革和实践，编写了《数字信号处理实验指导书》，以充分培养学生的动
语手能力和创新能力。该实验指导书以言为基础，将“信号与系统”、“数字信号处理”两
门课程的基本知识融合在一起，分段实施，逐步深入，让学生对数字信号处理的基本知识达到真正的融会贯通。该实验指导书共设置了个实验（见表），每个实验除包含实验目的、实验内容和实验步骤外，还对本实验涉及的基本知识进行了简单的回顾，同时对实验中用到函数进行了介绍，对难以理解的复杂函数给出了具体的实例程序，以对学生自己动手编程起到抛砖引玉的作用。此外还要求学生根据实验报告的要求，对比实验结果和课堂所学的理论知识，对结论进行总结和分析，写出实验报告。
通过“数字信号处理”课程的教学研究和改革，从与学生的交谈和考试成绩来看，江西理工大学应用科学学院级学生对该课程的理解和掌握程度比前几届普遍要好。实践证明，对于“数字
信号处理”等理论性、实践性都很强的课程，必须在教学内容、课堂教学和实践教学方面进行不断的探索和尝试。今后在教学过程中，笔者将会继续进行教学研究，不断完善教学过程，提高教学质量，为社会培养高素质的应用型人才。
表
实验名称离散时间信号与系统离散序列的两种傅里叶变换抽样定理
数字信号处理课程实验教学内容
学时
实验目的及内容
掌握离散时间信号的特点及其基本运算，信号及其移位信号的关系，离散时间系统及其响应
掌握序列的傅里叶变换（里叶变换（
）和离散傅
）的区别，验证卷积定理
在理论学习的基础上，加深对抽样定理的理解，进一步理解模拟信号到数字信号的实现过程利用
快速傅里叶变换数字滤波器的设计数字滤波器的设计
变换对典型信号（矩形序列、余
变换点
弦序列、高斯序列、三角波序列、反三角波序列）进行频谱分析，理解数的不同对信号频谱的影响
掌握巴特沃思滤波器和切比雪夫滤波器的特点，掌握冲激响应不变法和双线性变换法设计
滤波器的原理和特点
滤波器的
掌握几种典型窗函数（矩形窗、汉宁窗、海明窗、布拉克曼窗）设计原理和特点
参考文献
任治刚“数字信号处理”多媒体教学方法初探教学学报张志涌精通出版社
，
版
北京北京航空航天大学
电气电子
Reformandpracticeofteachingmethodsto
