時間：2023-07-25 09:23:46
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇數字教學方法，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
中圖分類號：P231文獻標識碼： A
引言
數字化測圖能很好地適應各項工程建設和計算機輔助設計的需要，也為建立專業數據庫和基礎地理信息系統奠定了基礎.目前我國大多數城市都已不同程度地應用了數字化測圖技術。所以，搞好數字化測圖教學，讓學生學好這門技術已是當務之急。本文就數字化成圖教學方法展開分析與討論。
一、數字化測圖教學特點
1.數字化測圖教學側重于測量的實際操作，半數以上的數字化測圖教學學時是進行室內數據處理、野外數據采集、數字化成圖編輯及成果輸出等；
2.數字化測圖的實踐教學的主要方法是掌上電腦的“電子平板測圖”，在數字化測圖中每4~6人為一小組，在野外使用全站儀和測圖進行相關的數據采集；
3.數字化測圖的數據處理和圖形編輯一般是在室內進行測量的，利用校園網運行CASS7.0網絡版數字化測圖系統客戶端軟件，由每位同學獨立進行數據處理和數字化測圖編輯；
4.數字化測圖過程中各種機械設備之間需要通訊和連接，如測圖精靈和全站儀，計算機和測圖精靈、數字化成圖系統和計算機服務器、計算機和繪圖儀等，在數字化測圖中各種硬件的識別和連接、所需軟件的安裝及其通訊參數配置等，學生都必須掌握數字化測圖教學的重要內容。
數字化測圖教學應讓學生鏈接和掌握一種主流的數字化測圖教學系統，同時了解其他成圖系統的原理及概況，為今后更好的數字化測圖和應用數字地形圖打下堅實的基礎。
二、數字化測圖課程教學目標
1.明確該門課程在測繪工程中的地位和作用
隨著計算機技術的快速發展，新一代測繪儀器不斷的增多，地圖這一傳統的測繪產品正逐步被數字化測圖技術所取代，使得數字化測圖技術步入了高精度、自動化、高效率、數字化的新時期。加之近年來地理信息系統的快速發展，數字中國、數字地球、數字各小、中、大城市相繼開展，還有各部門、各行業都在著手建立自己的地理信息系統，而地理信息系統的建設離不開空間數據的更新及采集，數字化測圖作為地理信息系統主要數據采集與更新手段受到原來越多的關注及應用。
2.培養學生開動腦筋與獨立解決問題的能力
數字化測圖教師在授課過程中盡量多穿插數字化測圖實際作業中一些經常遇到的問題，向學生提問，這樣不僅可以激發他們對數字化測圖學習興趣，還會培養學生對數字化測圖獨立思考的能力。
3.培養學生的實踐動手能力
數字化測圖是實踐性很強的課程，因此在數字化測圖課堂講授完基本理論與方法后，讓學生進行親自實踐操作，使學生真正掌握該門課程的基本操作與基本原理。值得注意的是，在進行數字化測圖課后實驗時，作為其實驗課指導教師不要讓學生把儀器隨便架設在一個地方，動手操作一下全站儀就行，應該找幾個已知點，按照數字化測圖實驗大綱先進行測站檢核，再進行觀測、成圖、圖形編輯，否則該門課程實習效果不會很好。
三、積極采取措施，保障數字化測圖教學效果
1.打破合堂教學模式
按照數字化測圖課程的教學慣例，同專業同級的學生一般都是在一個教室上課，這種合堂教學模式給實驗、實習帶來很大的困難。所以對這種數字化測圖教學模式進行了改變，即在數字化測圖選課時至少安排兩位老師，在數字化測圖授課進度和內容的安排上作合理調整，進而將數字化測圖實驗、數字化測圖實習的時間錯開，避免兩者了相互沖突，提高了全站儀或RTK的使用率。
2.加強計算機應用教學
針對數字化測圖與計算機知識聯系密切的特點，打破數字化測圖教學的常規，把計算機繪圖分成兩大部分，第一部分為CAD概論，與工程的測量學進行同步教學，主要講授CAD繪圖的操作方法和基本命令，以練為主，以講為輔，重點是提高學生在實際中CAD的操作能力，為數字化測圖工作打下堅實的基礎。第二部分包括LISP語言和三維繪圖，放在原定學期上，重點是用LISP語言和三維繪圖開發測繪軟件，如建立繪圖系統、符號庫等，為數字化測圖提供軟件保障。
3.加強測量學師資隊伍的建設
首先擔任過數字化測圖這門課的教學工作，具有較強的開發軟件和計算機操作的能力；其次要有一定的數字化測圖實踐經驗，即至少參加過一次對外數字化測圖工程項目，熟悉數字化測圖每個環節的工作程序，能獨立完成數字化測圖其中的任一項工作。
四、數字化測圖方法
1.攝影測量
大面積的數字化測圖可以有效的降低成本、縮短成圖時間，通常采用攝影測量數字化測圖方法。攝影測量數字化測圖可分為解析攝影測量和數字攝影測量兩類。攝影測量方法是在傳統解析攝影測量的基礎上對“解析立體測圖儀”作適當的改裝，使攝影測量方法以數字形式記錄量測數據來實現地形圖的數字化；數字攝影測量方法是借助攝影測量全數字化測圖系統將像片灰度信息、數字影像信息在計算機上實現地形圖的數字化。解析攝影測量和數字攝影測量兩者相比，解析攝影測量方法的主要操作對象只能是像片，而數字攝影測量的操作對象除像片外，更主要的是數字化影像或數字影像。隨著數字圖像處理技術、模式識別技術、計算機技術和計算機視覺技術的快速發展，數字攝影測量方法在數字化測圖中只有至關重要的地位。
2.野外地面數字化測量
野外地面數字化測量可分為數字測記法和電子平板測圖法兩種。
（1）數字測記法
測距經緯儀或全站儀加電子記錄手簿野外采集地物、地形特征點，數字測記法同時配以人工繪制草圖，室內利用數字化成圖軟件在計算機上根據草圖繪制數字地形圖。
（2）電子平板測圖法
（3）全站儀配裝有電子測圖平板系統的便攜機，野外實時數據傳輸、觀測、連線、展點，加注地物、地貌、文字注記和植被符號，電子平板測圖法現場繪制成數字地形圖。
3.地圖數字化
4.地圖數字化也稱已成圖數字化，地圖數字化包括手扶跟蹤矢量化成圖方法和掃描矢量化成圖方法兩種。手扶跟蹤矢量化成圖方法利用數字化儀和數字化成圖軟件對圖紙地形圖進行坐標定向，然后手扶跟蹤矢量化成圖方法用數字化儀跟蹤器的十字絲對準地形圖逐點逐線數字化，生成矢量化地形圖；掃描矢量化成圖方法利用掃描儀對圖紙地形圖進行掃描，獲取柵格圖像，再用數字化成圖軟件對柵格圖像實施定向處理和變形平差調整，掃描矢量化成圖方法使用鼠標對柵格圖像逐點逐線進行跟蹤矢量化，生成矢量化地形圖。手扶跟蹤矢量化成圖方法和掃描矢量化成圖方法二者相比，數字化儀價格雖低，但手扶跟蹤矢量化成圖工作效率低、勞動強度高，相反，掃描儀雖然價格昂貴，但圖紙掃描的工作效率高，矢量化成圖的工作效率高，所以地圖數字化大多采用掃描矢量化成圖方法。
結束語
在我國現階段數字化成圖系統較多，升級比較快，為了使高校培養出來的學生具有專業的知識和良好的個人素質，數字化測圖教學應密切關注數字化測圖技術的發展狀態，走在數字化測圖技術發展的前面。才能使走出校門的學生具備良好的競爭和適應能力，為國家的基礎建設做出應有的貢獻，促進數字化成圖技術的快速發展。
參考文獻：
[1]花向紅，向東，張濤，鄒進貴.地面數字化測圖網絡自主學習系統的設計與實現[J].測繪信息與工程，2012，01:46-48+54.
[2]林琳.全站儀數字化測圖質量控制方法研究[J].科技資訊，2012，04:82.
關鍵詞：法國；高等藝術院校；數字影像藝術；教學方法
攝影術和電影發明都誕生在法國，科技的發明和發展加速了藝術的大眾化，我們常說的影像，是攝影和電影的名稱，在法國藝術院校教學中通常解釋為PHOTO、VIDIO，特指與影像科技相關的藝術表現形式。影像科技的使用已經成為從貴族藝術轉向大眾藝術的不可或缺的工具。正如伊藤俊治在《20世紀寫真史》中提到的：“以這種形式出現的攝影藝術，從某種意義上說是19世紀近代都市需要的物質和精神工具。” 法國影像的數字化始于20世紀50年代，法國攝影藝術和電影大師名家輩出，西方的影像藝術教育，早在20世紀初已經在法國藝術院校開始，作為一門藝術與科學技術及應用技能有著緊密聯系的數字藝術學科，法國的高等影像藝術教育，較完備也是最具特色的。
法國在數字影像藝術高等教育方面十分發達，不僅在歐洲，在世界都享有很高的聲譽，一直在引領著當今影像領域不斷地創新并培養專業精英藝術人才。法國的藝術類院校(影像類專業從屬于藝術院校)一般分為三大類：公立高等藝術學院(LES ECOLES DES BEAUX ARTS)影像專業、公立大學的影像專業(LES UNIVERSITES)、私立影像藝術類學校(LES ECOLES PRIVEES).法國國立高等藝術學院(Ecoles nationales supérieures d''art)為高水平的院校，屬于高等專業學院(“大學?！?。法國現有56所高等藝術學院，早在20世紀初，法國巴黎工業實用美術學院，法國巴黎實用藝術學院開始開設攝影技術方面的課程，這類學校中最著名有：巴黎國立高等美術學院、國立高等裝飾藝術學院、巴黎賽爾吉高等藝術學院、國立高等圖像與音響技術學院、國立路易?盧密耶高等電影學院、國立阿爾勒高等攝影學院等。筆者曾在法國學習數字影像藝術六年，結合自己的教育經歷，總結概括了四個方面，來深入說明法國數字影像藝術教學方法和現狀。
1 注重人文藝術方面課程的學習
法國數字影像藝術方向在課程設置中注重人文藝術方面的教學，在課程中看重對“影像藝術傳統”的學習和認識，旨在培養具有時代精神和綜合表現應用的數字影像藝術家。在法國的藝術院校教學課程中，列在首位的專業必修課程是“攝影史”、“電影史”、“藝術史”等人文藝術課程。在法國藝術院校對影像藝術人才的培養，提出創新能力和實踐應用能力相結合，逐步讓學生可以在數字影像藝術方面達到專業水準，讓學生們在全球范圍內與藝術領域，超媒體領域，電影領域，互聯網領域等數字影像行業解決當代技術與人文之間的問題，使學生今后在數字影像的實際應用領域和創新藝術創作中更好的發揮獨特的主觀創造力。一般在課程中教授都會大量舉例歐洲著名的攝影家、電影導演，藝術和行業領域的代表作品，使得學生能夠深受啟發，并在今后的創作中延續他們的理念。
2 教授工作室主導下的個人課題創作式教學模式
法國高等藝術學院在一年級主要開設攝影攝像技術課程和軟件課程，大學二年級主要是教授開設的不同課題的創作教學課程，學生可以根據個人的興趣來選擇導師工作室和課題計劃，充分體現了法國藝術教育的自由和注重綜合藝術能力的開拓和培養。通常個人課題的開展，學生將被要求進行獨立創作表達，也就是說學生可以根據自己的想法來創作作品，影像技術的應用同時會在課題中得到實踐和鍛煉。學生將會被鼓勵采用更多不同的方式來實現個人的想法，綜合運用數字時代的技術來表現，個人課題的開展將繼續在本科和研究生階段跟隨教授工作室教學課題得到深入。學校有不同的設備提供給學生使用，同時學生可以選擇攝影影棚、影像后期制作工作室等實驗室制作完成個人作品。教授主張學生運用創意理念和創新手法，以問題教學的方式，學生不僅要動手實現作品還需要清晰自己的創作思路和過程，使得學生不斷思考如何將課題創作與其他學科結合、不斷運用新的創作表現方式、載體介質、創作表現手段去表達創作意念。每年學生畢業都會舉辦畢業展覽，幾乎看不到有作品雷同，看到的只是千變萬化的藝術世界。
3 Workshop工作室教學
邀請當今影像藝術領域的藝術家和專業人士開設短期工作室課程，重視培養學生的合作交流意識。Workshop英文指的是“工場;作坊;”，在法國藝術院校教學中屬于參與性的實踐課程，一般學生在每學期都要選擇參加工作坊課程，時間最長為一個星期。學校會邀請本專業人士帶著實踐項目課題與學生共同完成制作，參與性和實踐性都比較強，對于影像藝術方向的學生來說，能夠鍛煉同學們的合作實踐能力。把所學到的技術和藝術的知識轉化到工作室的集體創作中去。當今數字影像藝術的表現有多種可能性，在教學中老師能夠把實踐中的實際問題與學生交流，同時傳遞出社會和行業領域對學生提出的更實際的能力要求。
4 培養學生的影像藝術觀念和對新觀念的挖掘
法國高等藝術學院影像藝術教學課程要求學生對影像技術的應用和個人的影像表現語言產生自己的理解和思考。影像藝術的教學更重要的是探討創作應用能力的培養，在歷史和現在眾多的視覺藝術作品中，幫助學生在影像技巧和影像藝術表現之間找到自己的語言，學生在與教授工作室的交流中尋找到自己的發展方向，教授和學生間通過課題討論深入完成個人課題創作。例如法國巴黎美院的教學并沒有固定的模式，美院只是給學生們提供創作設備和高質量掌握各種技術的訓練場所。法國巴黎美術學院阿爾弗雷的?巴芒克院長認為：美院是一個教學與實驗的場所，美院應該是一個自由的地方，使各個領域相互沖撞產生火花的地方。學院不能從生產線上生產出藝術家，而是幫助學生建立一個觀察世界的角度。因此，法國高等藝術學院旨在培養學生對影像藝術的新創造手法和新觀念。
世界著名攝影大師安塞爾?亞當斯曾說“融入時代，跨入主流，我渴望新的觀念和技術，相信電子影像將會是下一代的主流。” 法國藝術院校的數字影像教育旨在培養個性鮮明富有特色的當代跨界影像藝術家，他們的創作和表現在不斷融匯到社會各個領域。筆者希望，通過了解法國當今數字影像藝術教育的教學思路，借鑒并注入到我國藝術院校的數字影像教學中，更好地加強探索我國數字影像藝術的高校教育，培養具有國際視野的數字影像藝術人才。
參考文獻：
［1］ 王荔.新媒體藝術發展綜述［M］.同濟大學出版社，2009.
G4
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）11013402
0引言
本課程隨著高教改革的步伐，其教學方法方面進行了一系列的改革，在教學內容、教學平臺、教師培訓及其實驗平臺和考核方面也取得了一定的成效。但隨著計算機技術的日新月異，和社會對計算機類人才實踐能力、運用知識等綜合能力不斷提出更新更高的需求，這些需求倒逼著對本課程教學方法做進一步的改進和創新。需要教師在教學內容、教學方法等合理整合、提高教師能力、遵循教學規律來加強學生實驗實踐能力，和課程考核等方面予以研究。
1數字電子技術課程目前的教學方法
數字電子技術是計算類專業的基礎課程，其內容是經典的。目前本課程的教學方法主要是理論教學和實驗教學兩個環節組成。理論教學以課堂教學形式進行，老師講，學生聽課。實踐教學是學生在硬件實驗箱或者虛擬平臺上，以驗證性實驗為主，起到鞏固課堂學習的目的，最后進行筆試考核。另外隨著教學改革的需要，一是增加學生自主學習時間，二是增加學生較寬領域知識的涉獵，在總教學學時有限的情況下，一般采取減少專業課程教學學時的辦法來滿足以上改革的需要。所以，隨著本課程學時不斷減少的情況下，現用的教學方法也有待創新改革。
2目前本課程教學方法存在的問題
（1）教學平臺單一，教學內容側重不夠準確。教學形式單一，沒有充分利用現代開發技術平臺，或者先進齊全的實驗室設備，沒有合理分配課程學時，沒有把抽象的理論性強邏輯強的知識，用直觀的方法予以表達。另外由于專業學時壓縮的需要，不少高校處理方式或者簡單縮減理論和實驗學時，或者干脆刪掉本課程，這是一種消極適應的處理方法。
（2）尊重成人學習規律不夠，提供給學生主動機會欠缺。沒有引導學生感性認識和理解抽象概念，難以激發學生的興趣，面對抽象難懂的知識，和機械教學方法下的學習，慢慢導致學生懼怕計算機硬件的心理困惑，逃避類似課程的學習。另外，多年應試教育下來，多數學生自我管理的習慣和能力還不具備，因此不少學生課堂或跟不上老師進度，或沒興趣聽課，課堂上玩手機，大把的課余時間也無法有效利用。四年下來，沒學好專業，難就業，還養成很多陋習。所以遵循成人學習規律，結合課程引導學生進行自我管理好習慣的積累，培養自學能力，通過布置個性化有針對性的作業，引導學生思考、討論，消除學生抄襲作業的可能。
（3）考核形式單一。目前考核方法難以調動學生的學習激情，分數至上的方法導致學生重視理論學習，輕視實踐動手能力的培養。
3新教學方法研究
3.1具體研究對象
在尊重教學規律的前提下，從教學平臺、任課教師和學生等多方面入手，研究新的合理教學方法。在數字電子技術課程學時極其有限的情況下，進一步細化和整合教學內容，合理組織教學，提升教師專業水平和與學生互動能力，將傳統的簡單理論加實驗課程教學方法改革，研究形成理論、實驗和實踐一體化，課堂教學、實驗室教學和課外自主學習等多平臺有機整合一體化的課程教學方法。
3.2研究內容
在符合教學大綱教學要求與內容的前提下，把原有理論加實驗分開的教學方法，進行改進，采取多管齊下、有機整合的教學方法。
學生學習知識的平臺有教室聽課、實驗室動手和課外自學等多種形式，只要激發學生學習的自覺性，可以引導學生，圍繞課程知識體系，把這些平臺多管齊下，有機利用整合，做到高效學習和各種能力的有效提高。
本課程知識體系包括基本概念、數字邏輯代數和基本經典的設計和分析方法；具體數字電路的分析和設計驗證性的知識；和實現相關電路的開發軟件仿真平臺，以及課內外習題的解答。以效率為目的，注重學生成人的學習規律，將這些內容進行合理的分類整合，有效結合不同學習環境，安排教學內容，有計劃展開教學工作。
依據教學環境，將教學內容分成三部分。
一是在課堂教室里，把邏輯推理性強的知識用多媒體設備演示和黑板逐一推導，構建知識的整體框架，以便學生對本課程有一個大致的印象，起到入門的作用。另外，課內外習題的解答也在教室進行，便于學生對知識疑點的準確掌握。該部分占全部學時六分之一左右。
二是具體數字電路的分析和設計在老師講解或者案例自學的基礎上，接著讓學生驗證。這部分在實驗室授課完成，大約為二分之一學時。
在老師引導下演示，學生照著學會用仿真平臺實現功能部件的分析與設計。需要立馬驗證輔助理解的抽象知識在實驗室進行，結合實驗室多媒體設備和實驗設備，老師先講解一般方法，經典例題，學生立馬練習相關習題，予以驗證理解。老師可以及時通過實驗等方式解答學生的疑惑。其優點就是學生有機會動手參與，調動了學生學習的主動性，符合成人學習特點。以上兩部分的學時就是傳統教學方法的理論學時，但新的教學方法既完成了理論知識的傳授，也完成的基本驗證性實驗的任務。
三是完成課程設計綜合型較強的實踐內容，增強學生運用知識的機會和能力。教學任務包括引導學生合理利用課外時間自學掌握Proteus等仿真軟件的使用。較大復雜度和難度的課題，將分組來實現，大約8學時?；驹瓌t：學生為主、標準統一、過程透明、均有收獲。通過合理分組，引導學生運用學到的知識完成復雜度難度較大的課題。從課題驗收標準、學生分組、課題的選擇、任務的劃分、過程管理、課題完成到文檔整理、演示評價，都嚴格管理，培養學生自我督促，互相激勵的機制。這可以充分調動學生主動用好課外時間，也可以培養學生互相協調溝通能力、文檔的撰寫能力。對于課程設計實踐中遇到的問題，老師在實驗室予以一對一指導解答。
3.3新教學方法要解決的主要問題
（1）激發學生的學習興趣，引導他們充分合理利用課余時間的好習慣，逐步熟練掌握Quartus II仿真軟件的使用。
（2）規劃好銜接好教室課堂講授、實驗室講授和學生分組實踐的內容與進度。實時關注學生理解掌握知識的程度，做動態調整。
（3）課題分組時，結合學生具體情況有機搭配，做到每個同學都有相應的收獲。
3.4新教學方法的評價
（1）形成系統完善的本課程教學方法。任課教師授課水平和與學生互動能力大大提到，受到學生認可和好評。
（2）引導學生掌握Proteus等仿真軟件，熟練實現數字邏輯電路圖和VHDL編程兩種輸入方法。引導學生不僅理性掌握數字電子技術課程的基本概念和基本方法，通過基本驗證性實驗和課題實踐還能感性了解計算機底層電路的分析與設計，做到理論與實踐的有機結合。
（3）通過課外作業，和課內及時有效動手，引導學生自主學習，激發學生學習興趣和潛力。通過分組協作完成課題，培養學生整合知識、收集整理資料的能力，訓練學生組織能力、合作與協作能力，寫作和表達能力。
（4）尤其做到了以人為本，遵循成人學習多元理論規律，多方法有機結合教學方法。
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。
【關鍵詞】數字技術 傳統音樂 教學 探究
隨著數字信息化時代的到來，音樂的數字化勢不可擋。互聯網和手機已成為音樂儲存和傳播的主要途徑，數字音樂逐漸成為音樂世界的主角。處在數字音樂時代語境下的傳統音樂教學面臨著一系列挑戰。如何迎接挑戰，創新傳統音樂教學模式，是亟待解決的課題。
一、數字音樂對傳統音樂教育的挑戰
（一）技術上的挑戰
數字音樂是用數字格式存儲的，可通過網絡來傳輸的音樂。隨著在線音樂下載平臺的出現，數字音樂開始為音樂愛好者所熟悉。之后的便攜式數碼音樂播放器為消費者塑造了一種全新的數字音樂欣賞體驗，獲得了消費者和電子消費品生產商的追捧。移動通信技術的進步、3G技術和智能手機的普及將無線音樂推上了歷史舞臺并顯示出強大的優勢。無線音樂服務包括手機鈴聲、彩鈴、手機音樂點播、音樂下載（包括WAP/MMS）和在線收聽等音樂服務。據統計，目前國內市場半數以上的音樂都是通過網絡和無線進行下載和分享的。
（二）傳播上的挑戰
數字音樂的崛起顛覆了音樂產業原有的生產消費模式，傳統音樂載體迅速被各式新潮的MP3播放器甚至手機所取代。借助影響力巨大的iPod播放器，蘋果公司于2003年創立了iTunes在線音樂商店，這種將播放器和正版音樂“捆綁”銷售的數字音樂銷售模式（iPod+iTunes模式）充分保障了音樂版權所有者的利益，費用也在消費者的承受能力之內。iPod+iTunes模式在商業上的迅速成功使其在接下來的幾年里被全世界拷貝，數字音樂由此進入了產業化快速發展的階段。蘋果音樂商店讓人們體驗到數字音樂的魅力和極大的便捷性。而后，以手機、平板電腦為代表的數字終端也相繼成為音樂傳播的新貴，成為年輕音樂愛好者必不可少的“伴侶”。
（三）教學對象的挑戰
現在的大學生多屬“90后”，是數字時代的“原住民”?！皵底衷∶瘛边@一概念由耶魯大學本科勒教授創造，用來特指在互聯網時代成長起來，具有數字時代特有的思維方式、學習方式和學習能力的一代人。如果說當代學生是“數字原住民”，那么當代教師則大多是“數字移民”。這就構成了一種奇特的教學關系。數字信息技術的發展極大地改變了“80末”“90后”這一代學生的生活方式和思維方式。同時也對其音樂生活產生了極大影響：一是以流行音樂為主。大眾傳媒對流行音樂的偏愛使流行音樂占據了電影、電視、廣告宣傳等傳媒中音樂的主要部分。長期在這樣的環境中，加上相對于傳統音樂，流行音樂通俗易懂、易于傳唱等特點，學生自然而然地更傾向于接受流行音樂。二是追求個性化、多元化的選擇。網絡是現在學生主要的音樂來源，而網絡上層出不窮的音樂網站和音樂播放器為收聽者提供了更多私人化、多元化的服務，用戶可很快進入自己喜歡的音樂圈子，或發表見解或展示才華，形成具有個性化的音樂審美品位。
（四）教學模式上的挑戰
數字音樂的發展使音樂傳播、音樂教學極大地社會化、便捷化。我們可把基于數字音樂以“分享互動”為核心理念的新型音樂教育模式稱為數字化音樂教學模式：一是在教學內容上，數字音樂具有巨大的包容性、多樣性、海量性。其擁有最流行、最先鋒、最經典、最傳統的音樂，還擁有最齊全、最難尋覓的音樂作品、樣式、資料等。二是在教學方式上，數字音樂欣賞方式便捷化、個性化。無論對音樂有多高的要求，在網上幾乎都能找到所需要的東西。三是在音樂的學習研究上，具有極大的聚合性、可搜索性、鏈接性、自主性、互動性及可參與性。許多音樂網站、音樂社區的知識權威性、更新速度和互動討論深度，都大大超過了課堂教學。并且，學生還可自由發揮和創造，上傳自己的音樂作品，展示自己的音樂才華。與此相比，傳統音樂教育的內容、方法、模式顯得單向、局限、落伍。
數字音樂的興起使學生接受音樂知識、欣賞音樂作品、參與音樂創作的方式發生了巨大變化。學校、教師不再是音樂資源的壟斷者，課堂也不再是學生接觸音樂的主要途徑。學生在走進音樂教室前已經接受了大量音樂知識，有極其豐富的音樂試聽體驗，因此，教師在音樂知識和資源方面的權威地位也受到影響，多數音樂課程失去了吸引力。
二、數字音樂時代的普通高校音樂教學方法
在數字音樂時代，傳統音樂教育在面臨各種挑戰的同時，也面臨著極大機遇。普通高校的音樂教學要適應當代數字化音樂生活環境，更要充分利用數字技術，積極探索新的傳統音樂教學模式。
（一）傳統音樂教育要體現時代性
當代的大學音樂教育應結合“學生音樂生活以流行音樂為主”這一實際情況，不能生硬地將傳統經典音樂與現代流行音樂割裂開。在教學中可順勢而為，找到流行音樂與傳統經典音樂的內在邏輯聯系或外在的形式關聯，更新教學方法。提升學生的學習興趣和教學效果可采取以下幾種方法。
1.穿越法。教師在介紹古典音樂作品或作曲家的時候，從學生熟悉、喜愛的現代形式入手，有意識地把現代人重新演繹的版本與經典原作組合，在古典與現代之間穿越，以達到消解學生與作品間距離感的效果。以維瓦爾第的小提琴協奏曲《四季·冬》一課為例，可先播放享譽世界樂壇的邦德女子樂隊演奏的版本：4個靚麗少女拿著外觀時尚的樂器，在電聲樂隊的伴奏下配有熱烈奔放的舞蹈。整個表演活力四射，炫麗的視覺效果讓大多數學生對這個現代流行音樂作品產生了濃厚興趣。在這個基礎上，教師再講解原作品的相關知識，告訴學生這是400多年前巴洛克時期的音樂作品，此時學生就容易接受了。
2.渲染法。根據學生欣賞音樂的習慣，利用多種藝術表現形式詮釋一部作品，調動其感官，增強其對作品的理解效果。如過去在介紹樂器時，通常是用一張樂器圖片配上樂器音頻，而現在則選用經典的動畫片《幻想曲》來配合樂器的講解，除了圖片和音響，還具備了聲音的形象性和色彩性。
3比較法。通過同一作品不同版本的比較，（轉第頁）
（接第頁）加深學生對作品的印象。如在引導學生欣賞名曲《今夜無人入睡》時，可先播放年輕人中的熱門歌曲《送你蔥》，調動起學生的學習興趣和熱情，再播放由帕瓦羅蒂、莎拉·布萊曼、劉歡、莫華倫等演唱的版本。通過對不同版本、不同詮釋方式的傾聽，學生對作品會有更深刻的理解。
（二）傳統音樂教育要加強互動性
學生對流行音樂的信息量往往比教師多，且學生參與熱情、表現欲望比較高，愿意彰顯自己的才華和個性，因此，教師在課堂中可多采用“交互式”教學方法。這一教學方法的關鍵在于以學生為主體，發掘其積累音樂的經驗和創造力，體現參與性，強調主動性，關照多樣性，適度娛樂性，以提升其學習興趣。學生在互動過程中交流了音樂欣賞體驗，展示了音樂審美品位，擴大了音樂知識范圍。教師也以此了解了學生情況，可適時地對其課外音樂生活做出正確引導。
（三）傳統音樂教育要重視技術性
數字音樂的技術支撐在于數字網絡。數字網絡給我們提供了海量的音樂資料和自由的音樂交流空間。當下，絕大多數高校還沒有條件做到數字化教學，但音樂教學手段的數字化是一個必然的趨勢，應逐步規劃建設數字化教室+數字音樂云+數字化終端+數字化教學模塊的全新音樂教學模式。一是將現在的多媒體教室改造成數字化教室，用電子白板（最好是電子雙板）代替傳統黑板、錄音機、投影儀，特別是采用電子雙板技術可完美體現教學中的知識對比、記憶存留、主副印證、多樣呈現等現代教學理念；二是用海量的網絡音樂資源和便捷的搜索、鏈接來豐富教學內容，特別是要與A8音樂公司這一類正在建設“音樂云”的公司合作建設教學云端，使教師的教學空間借助網絡無限拓展；三是用無線網絡技術來關聯教師的電子白板與學生的各種電子終端，如手機、iPad等，進行現場交互式教學，使學生的學習進入數字化狀態。
（四）傳統音樂教育要貫穿引領性
現在的大學生不僅傳統音樂知識缺失，而且對音樂作品缺乏正確的審美觀念和深度理解。所以，音樂教學不能過度娛樂化、休閑化，而是要緊緊圍繞幫助學生樹立正確的審美觀念、培養高雅的審美品位、提高人文素養這一目標，針對學生音樂生活中的種種誤區和偏差，著力揭示優秀音樂作品中的人文內涵和價值取向。如在教學中，對流行音樂中的勵志題材、愛情題材加以巧妙應用，把其與經典音樂作品中的同類題材進行深度比較，引導學生鑒別真、善、美，摒棄假、惡、丑，追求崇高，遠離庸俗。
在運用上述方法時，對可能出現的一些新問題也要注意。一是穿越法、渲染法等方法都借助于其他藝術作品來調動學生的學習興趣。因此，在挑選這類作品時，要把握好度，以免出現“娛樂過度”現象。二是應防止教師在教學中過度依賴多媒體設備，導致只有形式上的豐富而缺乏深度的引導與講解。三是新型教學方法的引入，必然會和教學大綱中某些傳統音樂教學內容有所沖突，這就需要有關部門及教師共同努力，對現行音樂教學體系進行配套改革，使傳統音樂教育獲得強大的生命力。
參考文獻：
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【關鍵詞】數字信號處理;教學方法;電子信息專業
一、《數字信號處理》課程的教學內容
1.1合理處理教材內容
目前，有關《數字信號處理》課程的參考教材很多，有些教材不僅理論性強，而且難度也比較大，很難適用于工程教育為背景的學習能力相對較弱的學生。依據具體的教學需求，需要有目的、合理的選用教材內容。具體而言，為適應學生的特點，課程講解需要從離散時間信號處理內容講起，并且在課程復習的過程中重點強調離散時間信號的知識點。依據講解濾波器的設計，講授有限沖激響應等，以求幫助學生掌握課程內容，彌補課程學時少、內容多的缺陷。
1.2精心組織教學內容
《數字信號處理》的內容理論性較強，晦澀難懂，大多數的概念涉及到了大量數學公式的推導，此外，學生們普遍的反映教學內容枯燥無味、難以接受。為了讓學生在有限的課時內理解掌握好數字信號處理的基本知識點，并且重點對信號處理授課內容進行了精心的選擇及安排，對部分詳細內容進行精簡，重點講授關鍵的理論和重點的內容。最后采用專題的形式講解數字信號處理在實際工程信息處理中的應用，這一做法避免大量冗長復雜的推導公式，豐富了教學內容，在一定程度上提高了學生的學習興趣。
1.3實驗教學和理論教學同步進行
數字信號處理課程教學中只有理論和實踐同步進行才能夠達到理想的教學效果。針對課程具體內容涉及信號的產生與采集、信號的FFT(FastFourierTransformation即快速傅氏變換)分析、濾波器設計等等。這要求學生在熟悉數學處理工具Matlab軟件的情況下對圖像信號進行采集，并且對信號進行回放、顯示、縮小及放大。而后對不同頻率、不同幅值的信號進行FFT譜分析，針對圖像的內容、畫圖說明譜的含義，最后對信號進行濾波，并比較信號在濾波前后的頻譜的變化。
二、提高學生學習《數字信號處理》課程的興趣
2.1多元化教學手法的應用
《數字信號處理》課程在長久以來因內容抽象、理論性強，常常采用“灌輸式”的課堂教學方式進行授課。這種“灌輸式”的教學方式使得學生處于被動的接受地位，缺乏積極學習的主動性。因此，在具體的教學過程中一方面應當重視問題的難以程度，注重啟發式的教學，進而激發學生的求知欲；另一方面注重理論結合實際，學生密切聯系實際應用，通過具體的實驗和實際案例對問題進行探究，盡量減少課堂上繁瑣的數學推導，采用板書加多媒體輔助式的教學方式進行教學，由淺入深進行教學，學生只有聽得明白，才會有成就感、才會感興趣。
2.2將理論內容可視化
目前，國際上許多學校采用Matlab的仿真方法來完成數字信號處理教學的相關理論教學，Matlab仿真方法的運用能夠將理論與實踐教學進行有機地結合，可做到基本原理和基本運算可視化、可操作化。這里所提到的可視化及可操作化是國外大學中所提供出的一種可以在我們理工科教學中進行應用的、很好的思路及解決方法。對于課程布置的具體實驗而言，具有大型化、系統化的發展趨勢，難度比較大，可使得學生對復雜的理論進行動手操作，可提供具體的解決問題的方法和能力，這一做法能夠促使學生較為深刻地掌握和理解信號處理課程中所學習到的內容。
2.3從工程中來到工程中去
具體舉例而言，實際工程中DFT（DiscreteFourierTransform即離散傅里葉變換）和FFT技術在電話撥鍵的雙音頻號的具體應用，讓學生找出學習的重難點，建立學習目標。這一做法被看作為從工程中來；此外，大學生的電子制作競賽中，DSP競賽或學生科研立項中選擇與數字信號處理相關的課題去進行開發研究，由學生進行全程參與，這就是到工程中去。
三、結語
數字信號處理課程因其理論性強，一直以來不受學生喜愛，因此要想提高教學水平，增強學生的學習興趣，就需要在教學內容、教學手段及實驗教學上不斷進行嘗試與探索。此外，還要不斷地完善理論教學內容，更好地應用于實踐中。
作者:王崢 劉盾 單位:天津職業技術師范大學
參考文獻
[1]梁快;趙明富.“信號與系統”與“數字信號處理”兩課教學整合[J].電氣電子教學學報，2007（5）.
【關鍵詞】數字邏輯；下標計算法；趨勢分析法；Proteus軟件
《數字邏輯》是計算機科學與技術專業以及電氣、電子信息類專業的一門專業基礎課，主要介紹數字邏輯電路的分析和設計的方法[1]，是微機原理與接口技術、單片機原理等專業課程的先導課程。該課程對學生要求起點較低，不需要過高的前序知識，但實踐性較強，內容分散，不容易記憶。學生一開始接觸的是基本概念、原理方法、數字邏輯運算等，內容抽象，與實際的邏輯電路聯系不多，導致學生一開始就對這門課不感興趣[2]。而在課程后半段講解“中規模通用集成電路”時，單純依靠板書或PPT，無法讓學生對各種數字邏輯電路的結構和功能進行深入了解和分析，更加無法培養學生設計數字邏輯電路的能力。在這種情況下，教師如何在有限的時間內，精心設計教學方案，改革教學方法和教學手段，激發學生的學習熱情，提高教學質量，是一個值得認真研究和深入討論的問題[3]。下面將分別從教學方法和教學手段方面探討如何改進數字邏輯課程的教學，從而降低課程講解難度，提升學生的學習效率和效果，最終提升教學質量[4]。
1 教學方法改進
在涉及數字邏輯課程前面一部分內容，包括邏輯代數、組合邏輯電路和時序邏輯電路等章節的教學時，采用好的技巧或方法往往能使運算或分析更易懂、更方便且更不容易出錯。下面針對數字邏輯課程中“邏輯函數表達式轉換”內容提出“下標計算法”，針對“同步時序邏輯電路設計”的原始狀態圖構建環節提出“趨勢分析法”，在避免教學過程中對教材內容原樣照搬的同時，更加簡化計算和降低分析難度，更大程度上避免錯誤的發生。
1.1 下標計算法
將一個任意邏輯函數表達式轉換成標準與-或表達式是數字邏輯課程中的基礎，包括卡諾圖化簡邏輯函數、二進制譯碼器或多路選擇器實現邏輯函數等內容中均會用到。教材中主要采用的是代數轉換法，分兩步進行：
這種轉換方法第一步不可或缺，但是第二步擴展最小項時會使邏輯函數變得更加復雜，運算過程中更加容易出錯。針對這種缺陷，為簡化計算和減少錯誤，在第二步運算過程中采用“下標計算法”。這種方法是把第一步得出的一般與-或表達式中的每個非最小項的與項通過表格的形式單列出來，然后計算出每個與項的全部最小項下標，并且找出所有出現且不重復的下標值，最后直接得出標準與-或表達式的簡寫形式。
第二步：采用“下標計算法”得出標準與-或表達式，運算過程如表1所示。
從表1中可找到出現的全部不重復下標分別是0、1、3、6、7，因而可直接得出標準與-或表達式的簡寫形式為
1.2 趨勢分析法
在完全確定同步時序邏輯電路的設計過程中，形成正確的原始狀態圖是設計的第一步也是最關鍵的一步，否則設計出來的電路必然是錯誤的。而在同步計數器、序列檢測器和代碼檢測器這三種同步時序邏輯電路的設計中，序列檢測器的原始狀態圖的建立又是其中的重點和難點。教材中所采用的方法可行但是難以理解，學生在設計類似電路時很容易出錯。針對這個問題，采用“趨勢分析法”能夠較好的解決。所謂“趨勢分析法”，就是根據每個狀態的存儲功能和輸入序列的變化趨勢，分析現態在下一個輸入信號出現時應該指向哪一個次態，這樣逐步分析下去，最后得出正確的原始狀態圖的方法。下面以“0101”序列檢測器為例來說明用“趨勢分析法”建立原始狀態圖的過程。
例如，作出“0101”序列檢測器的Mealy型狀態圖，典型輸入/輸出序列如下：
輸入x 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
輸出Z 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0
首先分析需要使用的狀態數目。按照一位輸入的序列檢測器的一般狀態數規律，如果需要檢測的序列有n位，則狀態數需要n+1個。這是因為其中第一個狀態為初態，其他n個狀態用于存儲n位序列的變化過程。此處待檢測序列是“0101”共四位數，故而需要五個狀態。其中A狀態為初始狀態，B狀態用于存儲輸入信號“0”，C狀態用于存儲輸入信號“01”，D狀態用于存儲輸入信號“010”，E狀態用于存儲輸入信號“0101”（即待測序列）。
接下來采用“趨勢分析法”作出Mealy型原始狀態圖，分析過程如圖1所示。
“趨勢分析法”分析過程說明如下：
（1）從初態A開始，當x=0時，狀態從A到B，因為狀態B存信號“0”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從A到A保持不變，輸出Z=0。
（2）此時處于狀態B。當x=0時，狀態從B到B，輸出Z=0；當x=1時，狀態從B到C，因為狀態C存信號“01”，輸出Z=0。
（3）此時處于狀態C。當x=0時，狀態從C到D，因為狀態D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從C到A，因為信號“011”不能構成“0101”序列的任何一部分，所以只能回到初態A，輸出Z=0。
（4）此時處于狀態D。當x=0時，狀態從D到B，因為狀態B存信號“0”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從D到E，因為已經構成“0101”序列，并且輸出Z=1（只有檢測到待測序列時輸出Z=1，否則Z=0）。
（5）此時處于狀態E。當x=0時，狀態從E到D，因為狀態D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從E到A，因為信號“011”不能構成“0101”序列的任何一部分，輸出Z=0。注意“當x=0時，狀態從E到D”是學生分析時最容易出錯的地方，錯誤原因在于認為“狀態應該是從E到B”，這是沒有考慮到當輸入信號“0101……”重復出現時，前一個“0101”序列的后半段能夠作為下一個“0101”序列的前半段這種情況。
2 教學手段改進
為了增強學生對數字電路的感性認識，加深學生對數字邏輯分析方法的理解，掌握常用集成器件的基本使用方法，提高學生學習興趣[6]，避免枯燥的集成芯片和數字邏輯電路功能講解。將Proteus軟件引入數字邏輯課程教學，可增強教學的生動性和直觀性[7]。Proteus 軟件具有多種元件庫，其中的元器件大多均可直接用于實際電路的搭建，而且該軟件提供了多種與實際儀器儀表用法相似的虛擬儀器設備，還有各種信號源，幾乎可以完成各類數字邏輯電路的設計、測試和輔助分析工作[8]。
在講解通用中規模時序邏輯電路章節的集成計數器相關內容時，用同步計數器構建任意進制計數器有多種方法，電路比較靈活，既可以利用計數器的清除端，也可以用預置功能。此時可利用Proteus仿真演示動態過程，節約大量的教師口頭講述時間，這樣更具感染力和說服力，學生也更容易理解接受[9]。
例如，4位二進制同步可逆計數器74193構成模10加法計數器和模12減法計數器，要求用Proteus軟件實現。其仿真結果如圖2所示。
圖中電路分成上下兩個部分，上半部分電路是模10加法計數器，下半部分電路是模12減法計數器。兩個計數器電路相同之處是均由信號發生器（發出頻率為1Hz，電壓為0-+5V的方波信號）、同步可逆計數器74193、七段顯示譯碼器7448和七段共陰極數碼管構成。不同之處在于加法計數器采用累加計數，當計數器輸出由1001變成1010時，與門輸出為1，該信號接至清除端MR，使計數器狀態變成0000，因而其計數范圍是0000-1001，從而構成模10加法計數器。而減法計數器采用累減計數，初始設置端平時為1，電路開始工作時置入初態1111，然后開始減1計數，當計數器輸出由0100變為0011時，或門輸出由1變為0，該信號送至預置端PL，使計數器立即置入1111，因而其計數范圍是1111-0100，從而構成模12減法計數器。
3 結語
通過“下標計算法”能夠讓學生在進行邏輯函數表達式轉換時更加簡便快速、少犯錯誤。通過“趨勢分析法”能夠讓學生在同步時序邏輯電路的設計過程中，走好關鍵的第一步，形成正確的原始狀態圖。通過Proteus軟件仿真，能夠讓原本枯燥乏味的數字邏輯電路講解變得更加形象、生動和直觀。在教學過程中需要不斷地研究和嘗試新的教學方法和教學手段，以提高數字邏輯課程的教學效果，為學生學習后續專業課程以及為解決工程實踐中所遇到的數字系統問題打下堅實的基礎。
【參考文獻】
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【關鍵詞】少數民族學生教學方法數字信號處理Matlab
新疆是多民族聚居的民族自治區，少數民族分布廣泛，區內各高校均有相當數量的少數民族（本文中主要指的是維吾爾、哈薩克、柯爾克孜等）學生。少數民族大學生肩負著建設民族地區，發展民族地區社會、經濟、文化，促進祖國邊疆的鞏固和民族團結的特殊重任。可以毫不夸張地說，當代少數民族青年學生的專業知識水平的高低直接影響到這些民族未來幾十年內政治、經濟、文化、科教等各個方面的發展態勢和水平[1]。但是， 受到經濟、文化、教育等多因素的影響，少數民族大學生高考錄取分數普遍偏低、文化基礎知識普遍偏弱，并且我區各大高校基本上承襲內地兄弟院校的辦學模式，在課程設置、教學模式、教學手段等多個方面，都存在著不少不適宜少數民族學生學習的問題，而最主要的問題則是教學過程中普遍存在的語言障礙問題沒能得到根本的解決。教材內容基本上與實際聯系不緊， 較少反映近年來電子工業和通信技術高速發展帶來的新知識、新技術、新器件、新工藝； 未能突出技能的培訓和工程的應用， 針對性和靈活性較差。近幾年，面對經濟全球化以及我國現代化建設的快速發展，面對越來越嚴峻的就業形勢（特別是少數民族畢業生），畢業生就業難已經成為社會問題等等，導致民族學生學習目的不明確，學習態度不端正，對學習缺乏興趣。通過多年的教學實踐，我們發現，在教學過程的各個環節中，這些問題較突出。
“數字信號處理”（Digital Signal Processing， DSP）是電子信息類大學生必修的主干課（國內兄弟院校的計算機專業、自動控制、儀器儀表類、地球物理等專業也授這門課）。當今，“數字信號處理”在無線電通信、數字電視和媒體、生物醫學、數字音頻和儀器等關鍵性的技術領域產生著日益增加的重要影響。數字信號處理課程的教育者擔負著培養綜合型的、適應性強的、具有創新意識和創造能力的合格人才的任務。
1、少數民族學生特點
（1）少數民族學生漢語水平較低。少數民族學生大多來自不同的地區， 各地區的教育程度不同， 學生的漢語程度參差不齊。雖然進入大學后有一年的漢語預科班的學習， 達到了中國少數民族漢語水平考試（MHK）或漢語水平考試（HSK）一定等級以后才可進入專業階段的學習， 但真正使用漢語學習和生活，畢竟不如母語那樣方便和流利，仍有不同程度的語言困難。漢語基礎薄弱和水平的不一致， 直接反映為學生對授課內容接受理解程度嚴重不一致。如果老師自身的普通話不夠標準， 方言較重， 或講課太快， 則造成學生反應不過來， 聽不懂。還有老師板書不規范， 馬虎潦草， 造成民族學生誤解、曲解。
（2）少數民族學生記憶一般都是以形象和機械式記憶為主[2]，無論學什么新內容，學生一般都用背經書的方式來記憶。這方法不利于學生的素質培養，制約了學生的創造力和應用知識解決實際問題的能力。
（3）少數民族學生個性心理傾向單一，思想單純，喜愛歌舞，宗教觀念較濃厚。他們有著熱情、活潑、開朗、奔放的性格，學習刻苦、認真，不恥下問。有著熾熱的進取精神，不甘落后，好勝、團結互助的優良學風。由于個性心理不同，民族學生就有不同的學習習慣，不同的學習習慣，直接影響到學習的效果。
（4）民族學生的文化基礎教育，特別是理工科教育基礎薄弱。由于邊遠少數民族地區經濟發展落后、教育投入嚴重不足、人才的缺乏和各民族學習參考書籍的有限， 少數民族學生普遍中學階段文化基礎（主要是數理化）薄弱。而且新生入學后為期一年的漢語學習， 有些本就沒掌握好的知識基本上忘記了。導致學生對課堂中的專業術語不明白， 新的知識點和原理理解不透， 不能融會貫通， 無法靈活運用。日積月累， 學生前面的知識跟不上， 后面的問題就更嚴重。
2、數字信號處理教學中存在的一些問題
在校學生把“數字信號處理”視為“很難學的課”，特別是對于“快速傅立葉變換”（FFT）等內容； 教師反映“難教”、學生反映“難學”， 也反映了“數字信號處理”教學普遍的現狀。問題出在哪里？ 我們認為關鍵還是對課程性質的定位， 以及如何采取相適應的教法。
2、1 數字信號課程未能顯示工程性特點
數字信號處理課程體系具有抽象性、系統性和連貫性等特點[3]。課程的內容大體包括Z變換（含逆Z變換）、FT（含DTFT、DFT、FFT）及濾波器（含IIR、FIR）設計三個中心部分。其它內容及細節都圍繞這三個中心展開，這些內容之間存在著緊密的相互聯系。而課程體系上以系統分析為主， 信號分析為輔， 重在介紹一般原理與方法， 其內容、分析方法和處理技術方面的基本觀念、基本體系逐漸與學科發展和技術進步不相適應。
2、2 有時課程內容講“復雜化”
本課程的特點是內容高度抽象，尤其在Z變換、DTFT、DFS、DFT和FFT方面有大量的數學公式推導。經驗豐富的老教師可以運用發揮自如、內容“可深可淺”、“重點難點”突出。而有些教師想要“深講”，常常陷于復雜的公式推導而淡化了物理概念。這種教學方法被稱之為“講數學”， 學生感到枯燥。其根本原因還是對課程的性質認識不深， 對課程體系及其內容沒有吃透， 說到底還是“不知深淺”。有些問題必須推導， 而有些問題需要給出公式但不必推導還有些問題可以通過布置作業來加深理解。繁雜的數學內容和數學結果使學生感到難學、難懂、學了不會用；教與學的過程中在原理、方法與應用三方面有所脫節。
2、3 多媒體教學手段使用不當
部分教師沒有考慮到少數民族學生的閱讀困難和學習特點，也沒有考慮到所教課程的教學內容，盲目濫用多媒體教學，不在備課上下功夫，上課時滿足于課件內設計好的內容。一般的多媒體教室都是將屏幕安放在教室的正前方，教師在整節課的多數時間里坐在計算機后面，一邊擊鍵，一邊講解，學生整堂課機械地被多媒體課件牽著鼻子走，計算機成了課堂的主角。師生缺乏交流，氣氛沉悶，因此，學生的學習興趣不高，缺乏思維主動性。
2、4 實驗教學中實驗類型的設置單一
課程的實驗一般利用數字信號處理的開發環境CCS （Code Composer Studio） 軟件通過DSP 芯片的硬件來實現、或者利用 Matlab軟件實現本課程的相關理論及算法，且大部分為驗證型實驗，自主設計型實驗很少、甚至沒有。這一定程度上不利于學生動手能力和創新思維的培養。
3、數字信號處理教學改進的一些措施
針對以上問題，筆者結合自己的教學經驗，從我院實際出發，提出以下幾點改進意見：
3、1 激發少數民族學生的興趣
為了適應這一要求我認為應在教學方法上下功夫，想辦法抓住學生學習的興趣最為重要。根據多年來教學經驗的積累與總結，粗淺地談談自己的教學通過演示實驗激發學生學習的興趣。一旦學生對該門學科感興趣， 他們就會興致勃勃地學習這門課的知識。通過介紹數字信號處理技術的發展概況，讓學生體會到數字信號處理技術是一門需要不斷探索和研究的科學技術，并以驚人的速度在發展。其次，介紹生活里不斷出現的電子新產品，如智能玩具、機頂盒、無線調制解調器等，讓學生感到我們的生活離不開數字信號處理技術。再者，還應介紹數字信號處理與所學專業的關系，明確數字信號處理的重要地位，使學生從思想上引起重視。最后， 從身邊入手， 找一些電子小產品， 如： 智能手機、MP3播放器等。一開始讓學生觀察它們的內部結構， 從中讓學生發現它們實用電路中的各模塊及其功能， 從而引出學習這門課的目的和知識， 讓學生形成先入為主的求知欲望。
3、2 進一步提高民族學生授課語言（漢語）水平
聽課是學生接受知識的重要途徑之一。課堂教學是師生雙邊的共同活動，一方面教師要講好，另一方面學生要聽懂。當然，邊遠少數民族地區對漢語的教學工作很重視，很多學校都把漢語課程作為主課，因此大多數民族學生的漢語水平在逐步提高，日常生活及公共用語比較好。但是，對于數理基礎知識用語，學生的理解與表達能力差異比較大，因為學生的語言表達能力、聽課效率對數學學習的影響極大。針對學生特點，教學中對學生聽力的培養與訓練，關鍵是克服專業語言的表達障礙。對民族學生用漢語授課，導入專業內容的語言要考慮學生的實際情況，既要考慮學生的語言能力，又要考慮學生的認知水平，還要能使學生接受且感興趣。民族學生難以一步達到一定的高度，教師應聯系他們的實際和已有的知識，力求語言上通俗，讓學生能夠接受，只有讓各個層次的學生都聽清楚明白了，學生才能與教師達到心理上的融合、共鳴，才能吸引他們主動參與教學活動。必要時用母語解釋問題來提高教學效率。
3、3 在教學方式上要進行創新
《數字信號處理》課程必須打破以傳授知識為主的傳統模式， 突出對實踐能力、創新能力和創業能力的培養， 全面提高學生的綜合職業素質。長期以來， 教師關心的是學生學沒學會， 會不會做， 而忽視了培養學生主動汲取知識， 探索未知領域的創造性。目前，數字信號處理涉及的領域越來越廣泛， 知識更新迅猛， 在這過程中學生的自適應能力和創新能力的培養就顯得尤其重要，因此教師必須摒棄傳統的以傳授知識為主的灌輸式教學方法， 而應采用各種形式的啟發式教學方式， 由被動接受式教育向創造性教育轉變， 為學生今后從事職業技術工作奠定牢固的基礎。啟發式教學提倡學生多提問，以利于開動學生思維并激發其創造性， 并能靈活應用所學專業知識提高其處理實際問題的能力。
3、4 多種教學手段相結合
課堂教學中采用多媒體教學與傳統教學結合的方法。課程的有些內容需要對相關知識點進行比照講解或有的大問題需要逐步寫出推導、編制的全過程，這時容量大、使用方便的黑板可以彌補其他教學媒體在這方面的缺陷。尤其對于漢語水平和專業基礎知識薄弱的少數民族學生，重要知識點的板書、疑難問題的黑板推導演示和師生間的交流是非常必要的。提倡多媒體教學，并不意味著可以完全摒棄傳統教學方式。多媒體教學與傳統教學方法應該相互交叉、相互融合，根據教學內容的需要和教學對象的特點，合理地綜合利用各種教學媒體。在課堂教學中適當利用多種媒體如，聲、圖、文、動畫以及視頻等，來形象化地描述教學內容，從而提高教學效果。我們開發出的數字信號處理Flas平臺[4]在實際教學中確實起到提高學生興趣、提高教學效果的作用。
3、5 實驗教學注重了新技術、自主設計型試驗
為了能夠適應21 世紀應用型人才培養的需要， 適應電子設計競賽的要求， 對傳統的實踐教學模式與內容進行一些調整。在實驗課上， 在保證做一定驗證型實驗的基礎上，結合我院現有的實踐教學條件設計出幾套新的自主設計型、綜合型實驗。在查閱國內外院校開設的自主設計型、綜合型實驗的基礎上，結合課題組成員已完成的或正在研究的科研目，推出幾個新的自主設計型、綜合型實驗項目。以大作業、課程論文的形式，鼓勵學生結合現代電子通信領域的新技術自行完成設計性和綜合設計性實驗內容，從而提高學生創新能力。
3、6 靈活使用多種計算機仿真的手段
當今，由于計算機技術和軟件技術的發展，為教學方法和手段的革新提供了前提條件。高校教師在教學過程中利用相關軟件工具進行教學設計，形象而直觀地講解專業理論知識，以便加強教學效果，這些都是我們面臨的重大課題。采用計算機仿真的教學手段將有助于進一步培
養學生正確的方法。在數字信號處理領域較流行的為 Matlab， Labview， Systemview等仿真軟件。此外，我們提出的利用Praat語音軟件來仿真數字信號處理算法的方法[5]，形象、直觀、地描述信號處理前后的變化，加深了學生對數字信號處理復雜算法的理解。
4、總結
少數民族大學生作為本民族優秀青年的代表，必將在今后的工作中發揮重大作用，尤其是在處理本民族內部事務中更要扮演其他民族人士難以勝任的角色。為了能夠適應21世紀應用型人才培養的需要，要使少數民族學生能順利學好《數字信號處理》這門課程，教師對傳統的授課模式、方法與內容進行一些必要的調整，必須認識到教與學是一個互動的過程， 既要求我們在教學實踐過程中不斷地探索，想方設法激發學生的學習興趣和積極性、培養學生正確的學習方法及創新能力，又要求我們有合適的教學手段和方法。
參考文獻：
[1]高英，孫傳慶， 民族學生在專業課學習中的漢語障礙之表現及對策[J]， 伊犁教育學院學報， 2001年第6期，p.54-56.
