數(shù)字信號處理教學中“理性”與“實用性”的沖突解研究

數(shù)字信號處理教學中“理性”與“實用性”的沖突解研究

摘要：分析了數(shù)字信號處理的教學活動中呈現(xiàn)的“理性”與“實用性”沖突，指出這種沖突的形成原因，并從教學理念、教學方法和教學手段的更新3個方面探尋數(shù)字信號處理教學中“理性”與“實用性”沖突解。

關鍵詞：數(shù)字信號處理；理性；實用性；沖突解

數(shù)字信號處理主要講述經(jīng)典的時域名、離散信號處理內(nèi)容[1，2]，它是國內(nèi)外眾多高校自動化、電子信息類專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎課程。一方面，它蘊含著大量的數(shù)學基礎理論，這些理論是指導學生深刻理解專業(yè)知識的基礎，有助于學生創(chuàng)造性地學習；另一方面，其應用面很廣，并且與工程實際緊密結(jié)合，這些實踐應用使學生對基礎理論更加融會貫通。從理想的狀態(tài)上看，這種理論與實踐相結(jié)合的課程對于學生掌握相關知識是較為有效的。然而，在現(xiàn)實的教學活動中，這種理論知識與實踐知識的傳授往往意味著“理性”教學與“實用性”教學，兩者之間時常發(fā)生著沖突。

1數(shù)字信號處理課程中“理性”與“實用性”的沖突

“理性”知識與“實用性”知識是不同的

數(shù)字信號處理這門課程所蘊含的“理性”知識與“實用性”知識是不同的。前者主要是指大量的概念和理論，涉及到線性微分方程、積分變換、復變函數(shù)、離散數(shù)學等多門數(shù)學課程的內(nèi)容，對數(shù)學能力要求比較高，學生在學習該門課程時，常常感到枯燥乏味，對其中的分析方法與基本理論不能很好地掌握理解。后者注重問題集形式，要求從學生已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，讓學生親身經(jīng)歷將實際問題抽象成數(shù)學模型并進行解釋與應用的過程，“經(jīng)世致用”的“實用性”觀念尤為突出。

教師群體中的個體是有差異的

對于社會的任一群體，其中的個體之間是有差異的，其所掌握的知識比例是有所側(cè)重的，教師群體亦不例外，有的教師擅長理論傳授，有的教師擅長實踐知識講解，二者重疊的部分將是教師整體中很小的一部分。由于教師個體的差異，將“理性”知識與“實用性”知識完美理想地結(jié)合起來并高效地傳授給學生的情況畢竟只是很小的一部分。

學生的知識基礎是不同的

學生群體中的個體由于先天、社會背景、努力程度、知識偏好等原因，其所擁有的知識基礎是不同的，由此導致不同的知識接受能力。有的學生對“理性”知識的接受能力很強，但由于個人經(jīng)驗不多或缺乏，對“實用性”知識就不是那么容易理解了。另一些學生的生活閱歷較廣，相關經(jīng)驗較多，對“實用性”知識的理解更為容易，自然也就更容易接受“實用性”知識了。此外，由于學生對教師的情感、價值觀認同等方面的原因，他們對教師所傳授的知識的接收程度也是各異的。

2“理性”與“實用性”動態(tài)平衡進入數(shù)字信號處理教學的思考

為了幫助學生系統(tǒng)理解和掌握數(shù)字信號處理課程中的基本概念、基本原理和分析方法，充分鍛煉他們綜合應用所學知識獨立解決實際問題的能力和工程實踐創(chuàng)新能力，尋求如何融合“理性”知識的傳授與“實用性”知識的傳授尤為重要?？蓮囊韵聨讉€方面進行思考。

以學生的和諧發(fā)展為目標，避免走向極端

數(shù)字信號處理是一門理論與實踐緊密聯(lián)系的課程，“理性”與“實用性”的沖突是該門課程教學過程中凸顯的特點。

要使得學生扎實、牢固掌握該門課程，就要順應時代發(fā)展的需求，在教學過程中架起“理性”與“實用性”溝通的橋梁，讓學生成為數(shù)字信號處理學習過程中的積極參與者、探索者，讓學生親身經(jīng)歷將實際問題抽象成數(shù)學模型并進行解釋應用的過程，做到在更高層次上理解實際問題，因此，數(shù)字信號處理教學的過程應注重學生綜合應用知識能力和自主學習能力的培養(yǎng)。在計算能力和技巧方面，應側(cè)重計算方法，注重利用計算機技術進行科學計算。教學過程中應注重師生的互動，突出基本原理中蘊含的數(shù)學概念、物理概念和工程概念。然而，從建構(gòu)主義的角度看，學習活動因個體而不同，因?qū)W習內(nèi)容和環(huán)境而存在差異，因此，數(shù)字信號處理的教學活動不能過分追求統(tǒng)一，即注重“實用性”絕不是要走向一個極端。數(shù)字信號處理以理論與實踐的統(tǒng)一性趨勢在發(fā)展著，其教學活動也在“理性”與“實用性”的張力中動態(tài)地前進。鑒于此，數(shù)字信號處理的教學活動應在“理性”與“實用性”兩者之間尋求其沖突解，既要重視相關技術產(chǎn)生的背景及其“實用性”，也要重視其中的數(shù)學理論及其證明的“理性”。

加強教師自身的知識修養(yǎng)

當今世界知識日新月異，教師所擁有的知識體系不應是靜止的，應是與時俱進的，因此，教師要不斷地更新自己的知識，不斷地改進教學方法、教學手段，為提高教學質(zhì)量不斷完善自身的素質(zhì)。此外，隨著高校社會服務功能的凸顯，目前的高校專業(yè)課程所倡導的教育理念加重了“實用性”教學的砝碼，因此，作為工科類教師，不僅要處于理論知識的前沿，更要參與到具體的技術勞動中去，提升自身的“實用性”知識，以便為傳授知識奠定基礎。

更新數(shù)字信號處理的教學方法與手段，促進“理性”向“實用性”的提升

更新教學方法數(shù)學信號處理這門課程與許多專業(yè)課有很強的聯(lián)系，例如，通信原理、數(shù)字信號處理、通信電路、圖象處理等。因此，可通過加強課程之間的聯(lián)系來更新教學方法，同時也指導學生掌握新的學習方法。如通常所說的DSP有兩層含義，一是數(shù)字信號處理，二是數(shù)字信號處理器?！皵?shù)字信號處理”課程是DSP的第一層含義，主要是學習DSP的基礎理論和算法，最終是要用到實際中。“數(shù)字信號處理器原理及應用”課程，體現(xiàn)的是DSP的第二層含義。只有將這兩門課程緊密地結(jié)合起來，加強對這兩門課程的聯(lián)系，才能使學生真正掌握DSP的知識，畢業(yè)后才能在信號處理的各個領域發(fā)揮最大的才干。

采用多樣化教學手段數(shù)字信號處理的教學中，有許多的數(shù)學概念、物理概念及工程概念，特別適用于多媒體教學手段。在CAI課件和電子教案中，不僅包含課程的基本原理和基本概念，更重要的是演示信號的變化過程，系統(tǒng)的響應結(jié)果等。如把卷積圖示、系統(tǒng)的頻率響應等做成Flash，直觀生動，便于學生理解和記憶。此外，網(wǎng)絡教學、MATLAB演示等對提高學生的課程理解能力發(fā)揮著及其重要的作用。尤其是MATLAB，它提供了信號處理有關函數(shù)和工具箱可方便地進行數(shù)字信號處理中的相關計算，并繪出圖形，將教學內(nèi)容中難以理解的抽象概念、公式和例題的結(jié)果用圖形的方法直觀地表示出來，避免了大量復雜的數(shù)學計算，節(jié)省了時間，把注意力集中在概念、原理的理解上，通過對結(jié)果的分析，加深對概念和理論的理解和掌握，使課堂教學更生動、更具有吸引力，從而激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量。

3結(jié)語

數(shù)字信號處理這門課程是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，教學質(zhì)量的好壞，對學生后繼課程的學習有重要影響。本文分析了該門課程的教學過程中存在的“理性”與“實用性”沖突及其形成原因，繼而從教學理念、方法和手段3方面探尋其沖突解。未來研究可擴展到課程設計、實踐教學體系、教師科研水平等方面來尋求沖突解。

參考文獻：

[1]丁玉美.數(shù)字信號處理[M].陜西：西安電子科技大學出版社，2006

程佩青.