1、数字信号处理教学中“理性”与“实用性”的冲突解研究摘要：分析了数字信号处理的教学活动中呈现的“理性”与“实用性”冲突，指出这种冲突的形成原因，并从教学理念、教学方法和教学手段的更新 3 个方面探寻数字信号处理教学中“理性”与“实用性”冲突解。关键词：数字信号处理；理性；实用性；冲突解 数字信号处理主要讲述经典的时域名、离散信号处理内容1，2，它是国内外众多高校自动化、电子信息类专业的一门必修的专业基础课程。一方面，它蕴含着大量的数学基础理论，这些理论是指导学生深刻理解专业知识的基础，有助于学生创造性地学习；另一方面，其应用面很广，并且与工程实际紧密结合，这些实践应用使学生对基础理论更加融会贯通
2、。从理想的状态上看，这种理论与实践相结合的课程对于学生掌握相关知识是较为有效的。然而，在现实的教学活动中，这种理论知识与实践知识的传授往往意味着“理性”教学与 “实用性”教学，两者之间时常发生着冲突。 1 数字信号处理课程中“理性”与“实用性”的冲突 1.1 “理性”知识与“实用性”知识是不同的 数字信号处理这门课程所蕴含的“理性”知识与“实用性”知识是不同的。前者主要是指大量的概念和理论，涉及到线性微分方程、积分变换、复变函数、离散数学等多门数学课程的内容，对数学能力要求比较高，学生在学习该门课程时，常常感到枯燥乏味，对其中的分析方法与基本理论不能很好地掌握理解3。后者注重问题集形式，要求从
3、学生已有的生活经验出发，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程， “经世致用”的“实用性”观念尤为突出。 1.2 教师群体中的个体是有差异的 对于社会的任一群体，其中的个体之间是有差异的，其所掌握的知识比例是有所侧重的，教师群体亦不例外，有的教师擅长理论传授，有的教师擅长实践知识讲解，二者重叠的部分将是教师整体中很小的一部分。由于教师个体的差异，将“理性”知识与“实用性”知识完美理想地结合起来并高效地传授给学生的情况毕竟只是很小的一部分。 1.3 学生的知识基础是不同的 学生群体中的个体由于先天、社会背景、努力程度、知识偏好等原因，其所拥有的知识基础是不同的，由此导致不同
4、的知识接受能力。有的学生对“理性”知识的接受能力很强，但由于个人经验不多或缺乏，对“实用性”知识就不是那么容易理解了。另一些学生的生活阅历较广，相关经验较多，对“实用性”知识的理解更为容易，自然也就更容易接受“实用性”知识了。此外，由于学生对教师的情感、价值观认同等方面的原因，他们对教师所传授的知识的接收程度也是各异的。 2 “理性”与“实用性”动态平衡进入数字信号处理教学的思考 为了帮助学生系统理解和掌握数字信号处理课程中的基本概念、基本原理和分析方法，充分锻炼他们综合应用所学知识独立解决实际问题的能力和工程实践创新能力，寻求如何融合“理性”知识的传授与“实用性”知识的传授尤为重要。可从以下
5、几个方面进行思考。 2.1 以学生的和谐发展为目标，避免走向极端 数字信号处理是一门理论与实践紧密联系的课程， “理性”与“实用性”的冲突是该门课程教学过程中凸显的特点。 要使得学生扎实、牢固掌握该门课程，就要顺应时代发展的需求，在教学过程中架起“理性”与“实用性”沟通的桥梁，让学生成为数字信号处理学习过程中的积极参与者、探索者，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释应用的过程，做到在更高层次上理解实际问题，因此，数字信号处理教学的过程应注重学生综合应用知识能力和自主学习能力的培养。在计算能力和技巧方面，应侧重计算方法，注重利用计算机技术进行科学计算。教学过程中应注重师生的互动，突出
6、基本原理中蕴含的数学概念、物理概念和工程概念。然而，从建构主义的角度看，学习活动因个体而不同，因学习内容和环境而存在差异，因此，数字信号处理的教学活动不能过分追求统一，即注重“实用性”绝不是要走向一个极端。数字信号处理以理论与实践的统一性趋势在发展着，其教学活动也在“理性”与“实用性”的张力中动态地前进。鉴于此，数字信号处理的教学活动应在“理性”与“实用性”两者之间寻求其冲突解，既要重视相关技术产生的背景及其“实用性” ，也要重视其中的数学理论及其证明的“理性” 。 2.2 加强教师自身的知识修养 当今世界知识日新月异，教师所拥有的知识体系不应是静止的，应是与时俱进的，因此，教师要不断地更新自
7、己的知识，不断地改进教学方法、教学手段，为提高教学质量不断完善自身的素质。此外，随着高校社会服务功能的凸显，目前的高校专业课程所倡导的教育理念加重了“实用性”教学的砝码，因此，作为工科类教师，不仅要处于理论知识的前沿，更要参与到具体的技术劳动中去，提升自身的“实用性”知识，以便为传授知识奠定基础。 2.3 更新数字信号处理的教学方法与手段，促进“理性”向“实用性”的提升 2.3.1 更新教学方法 数学信号处理这门课程与许多专业课有很强的联系，例如，通信原理、数字信号处理、通信电路、图象处理等。因此，可通过加强课程之间的联系来更新教学方法，同时也指导学生掌握新的学习方法。如通常所说的 DSP 有
8、两层含义，一是数字信号处理（Digital Signal Processing） ，二是数字信号处理器（Digital Signal Processor） 。 “数字信号处理”课程是 DSP 的第一层含义，主要是学习DSP 的基础理论和算法，最终是要用到实际中。 “数字信号处理器原理及应用”课程，体现的是 DSP 的第二层含义。只有将这两门课程紧密地结合起来，加强对这两门课程（即数字信号处理系列课程）的联系，才能使学生真正掌握 DSP 的知识，毕业后才能在信号处理的各个领域发挥最大的才干 4。 2.3.2 采用多样化教学手段 数字信号处理的教学中，有许多的数学概念、物理概念及工程概念，特别适用
9、于多媒体教学手段（CAI 课件和电子教案等） 。在 CAI 课件和电子教案中，不仅包含课程的基本原理和基本概念，更重要的是演示信号的变化过程，系统的响应结果等。如把卷积图示、系统的频率响应等做成 Flash，直观生动，便于学生理解和记忆。此外，网络教学、MATLAB 演示等对提高学生的课程理解能力发挥着及其重要的作用。尤其是 MATLAB，它提供了信号处理有关函数和工具箱可方便地进行数字信号处理中的相关计算，并绘出图形，将教学内容中难以理解的抽象概念、公式和例题的结果用图形的方法直观地表示出来，避免了大量复杂的数学计算，节省了时间，把注意力集中在概念、原理的理解上，通过对结果的分析，加深对概念
10、和理论的理解和掌握，使课堂教学更生动、更具有吸引力，从而激发学生的学习兴趣，提高教学质量5。 3 结语 数字信号处理这门课程是电子信息类专业的一门重要专业基础课，教学质量的好坏，对学生后继课程的学习有重要影响。本文分析了该门课程的教学过程中存在的“理性”与“实用性”冲突及其形成原因，继而从教学理念、方法和手段 3 方面探寻其冲突解。未来研究可扩展到课程设计、实践教学体系、教师科研水平等方面来寻求冲突解。 参考文献： 1丁玉美.数字信号处理M.陕西：西安电子科技大学出版社，2006 2程佩青.数字信号处理教程M.北京：清华大学出版社，2006 3郭素敏，郭素芳，吴波.数字信号处理教学改革与实践探讨J.教学研究，2006.5 4王艳芬，王刚，张晓光，等.信息专业“数字信号处理”的改革与实践J.电气电子教学学报，2004.1 聂小燕，鲁才.数字信号处理教学改革的探索J.实验科学与技术，2008.6
