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生物医学工程应用领域

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生物医学工程应用领域

生物医学工程应用领域范文第1篇

关键词生物医学工程;电子类专业课程;教学模式改革

0引言

大学本科专业课程教学模式的改革和创新是一项需要顶层设计的复杂系统工程,生物医学工程专业具有理、工、医相结合的交叉学科特点,它应用工程的理论、技术和方法,研究和解决生物医学领域中的科学问题。近些年,随着科学及社会的发展,对这个领域高素质的创新型人才的需求有不断增长的趋势。美国劳工组织的数据显示,生物医学工程专业人才的就业在工程劳动力市场中的增长最大,预计2008年至2018年有72%的增长率。在欧盟,专利的数量在生物医学技术的范畴中也是最高的[1]。医科大学的生物医学工程专业,具有在丰富临床资源的医学大背景和大环境下的特色,需要在教学中体现两个结合,即理工科学与生物医学紧密结合、基础研究与临床实际紧密结合。面对新的形势,只有积极探索并对教学模式进行不断改革才能促使高校培养的人才满足新时代更高的要求。以往的教学模式习惯是以教师为主导,课程教学更多是教师对知识的讲授,缺少对学生创新思维的培养,学生在课堂上是被动灌输,教学效果差强人意。教学工作需要更新整体教师队伍的教育教学理念,构建“指导性传授知识与主动性学习相结合”的互动性专业课程教学模式[2],既加强教师的个性化指导,也尊重学生个性化发展的要求。本研究团队调研了国内外相关专业教育课程的主要目标和课程设置,学习了国内外生物医学工程实验室主要开展的研究成果以及工程培训的内容[3-5]。国外大多数生物医学工程专业的学生,除了学习数学和基础工程课程之外,还要学习生物电子、生物信息、生物材料或生物力学等专业知识,并且在毕业前有机会在校外相关机构实习或见习,同时许多工程系还会与生物医学工程系在一些项目中联合,以培养更高素质的学生。结合国内实际情况,在电子类课程的教学过程中,重点培养学生的工程设计能力、工程实践能力、思辨和创新能力、终身自主学习能力和自我发展能力,激发学生探究与创新的兴趣,培养良好的学习和科研习惯,以便不断提高专业课程的教学质量和专业人才的培养质量,实现整体学科的内涵式发展。

1教学模式改革

1、1制定专业课程教学设计方案

“教”是为了“学”,整合化的教学设计理论强调教学条件的确定必须以学习者的学习过程与需求为依据,教师在教学设计时,建立以学生为中心、以学为本的教学观念,依据学科发展,不断挖掘并更新教材中的相关知识点,对专业课程内容的知识结构和脉络体系进行有机整合,培养学生的思辨能力,激发学生的创新性思维。结合调研学习的情况,形成专业课程教学设计方案模板,如图1所示。教学内容与教学活动的设计通常包含7个环节,即回顾知识温故知新、以实例开场引入新课、创设情境提出问题、层层推导突破难点、前后呼应解答问题、应用知识课堂练习、拓展思维延伸课堂。教师在各自教授的专业课程中分别优化教学设计并不断完善,执行顺序可以根据教授内容的不同而有所调整。

1、2改进教学方法

结合专业特点将全部专业课程按照年级进行顶层设计,大学二年级通过3门专业基础课程提高学生自主学习的能力,大学三年级通过7门专业课程培养学生探究学习的能力和思辨能力,大学四年级通过3门专业课程提高学生解决实际问题的能力,以便为完成毕业设计奠定良好的基础。以理论和实践相结合为中心,倡导自主性、研究性和创造性的学习。授课过程中,授课内容上充分体现理论和实践的紧密联系,引导学生在学习过程中积极思考;授课方法上多采用启发式、讨论式及案例分析式等教学方法,以促进学生对基础知识的理解,能够运用知识创造性解决实际问题。教学方法的改进,不仅要求教师具备创新意识和积极进取的精神,还要求教师具有很强的工程实践能力[6]。本着继承和创新的原则,对大学二年级的电工与电路分析、模拟电子技术、电子技术实验3门课程的教学内容进行整合和规划[7],挑选出一些适合自主学习的知识点或者课程章节内容。如在电工与电路分析课程中,结合4大模块(电阻电路的时域分析、动态电路的时域分析、动态电路的变换域分析、电机原理)的教学基本内容所涉及的知识结构,挑选出“无源器件的认识”、“步进电机的原理及应用”、“常见电机原理及应用”、“对偶性的理论知识与分析方法”、“含受控源电路分析方法的总结”、“戴维南定理的应用意义”、“相量的定义、使用和意义”、“MATLAB在电路分析中的应用”、“使用Multisim进行电路仿真”、“一阶电路和闪光灯电路的原理分析及仿真”和“RLC电路的动态特性综合研究与仿真”共计11个知识点,培养学生自主学习的能力。首先在授课前,将相关学习资源上传至各课程的网络平台上,提出若干个难度适中的问题,并对自主学习提出具体的要求。然后根据学生意愿或随机分成几个小组,每个小组针对某个问题查阅文献资料,通过对所查资料的分析、整理、归纳,制成PPT课件。前期准备好后,在课堂上每小组派出代表分别演示并讲解10min左右,教师与学生共同针对其演讲的内容进行提问和讨论。最后教师对所涉及的知识范围和讨论热点进行总结,并对学生讲不清楚的或者理解有偏差的问题进行补充和更正。这个过程以学生自主学习为主,教师起辅助指导作用,可以事先讲解课题分析的方法、提供必要的相关资料、介绍必备的专业背景知识,既要让学生领会课程的知识重点和应用领域,又要充分激发学生的学习兴趣。大学三年级有信号与系统、数字信号处理、脉冲数字电子技术、医用传感器、单片机原理与应用、电子学测量方法和电子工艺实习7门课程,在理论课的教学方式上,采取教师讲授与学生交流讨论并重的方法进行。针对基本原理知识,教师重点讲授,采用启发式、推理式及案例分析式等教学方法,引导学生积极思考,激发学生的学习热情和兴趣。如在数字信号处理课程中,将功能电刺激研究课题的成果作为一个实例,讲授功能电刺激实现膀胱排尿功能障碍治疗的原理和方法,并加深医学信号处理理论在本专业领域的重要作用。例如,在信号与系统课程中,将拉曼光谱研究课题的成果作为讲授卷积和反卷积的一个实例,将公式和概念与实际应用结合起来,通过反卷积解决基地信号不一致的问题,确保信号处理和特征提取的可靠性,为实现疾病的可靠诊断提供条件。如在脉冲数字电子技术课程中,利用“雨课堂”平台,新增“发现生活中的数电”专题,引导学生自主学习生活中比较常见的数字电路应用实例,介绍其电路功能、电路结构、工作原理、应用范围等。又如在单片机原理与应用课程中,教师在课堂上现场演示“电子节能定时转换器”等工程产品工作过程,帮助学生通过实践体验,进一步理解单片机功能和工作原理,同时引导学生观察学校食堂切面机器人等日常场景中的应用,以及观看该领域最新流行技术(Arduino开源硬件平台)应用视频,自行分析感兴趣的单片机应用实例的工作原理、可能出现的问题等,从而加深对知识点的理解和掌握。在实验教学中,针对基本原理设计实验方案及技术路线,主要采取探究型教学方式,通过讨论交流,让学生主动探索知识、培养创新思维和思辨能力。如针对数字信号处理课程的实验教学内容,采用探究式教学方式,改变传统实验过程,以教师为主导,结合理论课教学内容,合理地设计实验方案,以学生为主体展开实验,使过去被动式的实验教学方式变为学生主动设计实验过程,独立完成实验内容,并撰写论文式实验报告进行归纳和总结。整个实验过程相对独立、开放,从实验的预习、操作到最终的实验报告撰写全部以学生为主体,一方面可以更好地与理论课内容相结合,验证相关原理和方法,达到提高教学质量的目的;另一方面加深了学生对所学知识的理解,激发了学生的学习兴趣,培养了独立分析问题、解决问题的能力。依据大学四年级的医学仪器原理与实验、嵌入式系统原理与应用、临床工程学3门课程特点,给学生提供若干个小项目,在学生明确要解决的问题后,教师指导学生对项目需求进行详细的分解,同时列出要用到的专业知识点,引导学生寻找每个问题的解决方案和技术路线。将解决问题的实践与理论的知识点密切结合,这种项目式学习、协作式学习或问题式学习对于促进学生深刻理解专业知识并解决实际问题具有重要意义[8]。学生边学习边设计,逐步实现项目的全部功能。如在嵌入式系统原理与应用课程教学中,涉及嵌入式文件系统和Android嵌入式系统及应用开发的理论部分,配合Android界面设计实验和Android应用程序设计及医疗平板应用实验两个综合性项目。最终要求学生设计一个人机交互UI界面,并对学生的设计成果,检查验证其正确性和可靠性。同时,借鉴国内外生物医学工程教育教学经验,结合医学院校的特点,从创新实验室和第二课堂、学生科研训练等方面开辟生物医学工程专业课外教学的形式和内容,以弥补课堂教学的不足,为培养合格的、创新的应用型人才提供帮助[9]。

1、3改革考核方式

区别于传统的“一张试卷定乾坤”,为了促进自主学习的开展,对学生的学业进行全方位考核。结合调研学习的情况,加大过程考核的比例,拟定各门课程的考核方案。加大专题讨论、探究学习、项目设计等学习模式的比重,注重学生在整个学期的过程考核,激励学生在学习过程中逐步培养各项能力和素质。如电子学测量方法课程的考核方案为综合考察,即实验占30%,协作学习占30%,闭卷考试占40%。协作学习有两部分内容,第一部分为电子测量的新进展和新应用,第二部分涉及示波器原理及测量方法。要求以小组为单位,课下自主学习,课上汇报讨论。图2所示是这门课程协作学习组内自评评分表,图3是这门课程第一次协作学习的课堂汇报评分表。这两部分的成绩,再加上学生完成课下自主学习,并在BlackBoard网络教学平台上网络课程中按时提交PPT的成绩,共同构成协作学习的成绩。

2教学改进成果

进行教学模式改革3年来,收获了良好的教学效果,学生网络评教成绩均在93分以上,同时积累了一些教学改革成果。如电工与电路分析、模拟电子技术、脉冲数字电子技术、电子技术实验课程梯队,累计共获批7项校级教改项目,发表4篇教学文章。又如单片机原理与应用、嵌入式系统原理与应用课程梯队,连续获得网络课程建设、在线开放课程等4个校级项目的资助,发表了3篇关于这两门课程的教学方法探索文章,指导本科生多次参加全国大学生生物医学工程类创新设计竞赛并获奖。再如信号与系统、数字信号处理课程梯队获批2项校级教改项目,发表5篇与教学改革相关的文章,梯队教师荣获2016年全国大学生生物医学工程类创新设计竞赛优秀指导教师和2017年第九届挑战杯首都大学生课外学术科技作品竞赛优秀指导教师的荣誉称号。

生物医学工程应用领域范文第2篇

[关键词]图像处理智能化;应用;发展

中图分类号:TN911.73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0118-01

[Abstract]introduces the basic concept, principle, and image processing,Account for part of the algorithm,Image compression, enhancement and recovery are briefly discussed, and the characteristics of image collection, processing。With the rapid development of computer, The application of image processing is ubiquitous, Communication engineering, aerospace, biomedical engineering, security industry, military and so on all has the extremely widespread application. This article from the status quo and the content of image processing, intelligent, Summarized the application of related concept, At the same time the paper forecasts the development direction of the future。

[Key words]intelligent image processing; Application; The development of

1、图像处理的研究内容及现状

所谓数字图像处理指的是用数字计算机加工、处理图像,目的是为了恢复图像的本来面目,改善人们的视觉效果,突出图像中目标物的某些特征,提取目标物的特征参数[1]。数字图像处理起源可追溯到20世纪20年代,在50年代时人们开始对数字图像处理进行系统的研究。这个时期的图像处理系统采用机箱式结构,所以系统的体积比较大,功能也比较强,价格较贵。随着时间推移,其演变成小型化,外形绝大部分都采用PC系列危机构成图像处理系统,并采用双屏操作方式,图像卡体积小,且采用大规模集成电路,从而在价格上大大降低,从20世纪90年代初,其突出特点为单屏方式,在Windows平台上编制图像处理软件包。

2、图像处理的应用

图像是人类获取及交换信息的主要载体,数字图像处理的应用领域与人类的生活息息相关,不仅在理论方面有着显著的成功,在实际应用当中也起到至关重要的作用。

2.1 遥感航空航天方面

数字图像处理不仅应用于航天和航空技术方面,还应用在飞机遥感和卫星遥感技术中自JPL对月球、火星照片处理有了新发现之后,许多国家每天派出很多侦察飞机对地球上相关地区进行大量的空中摄影人们利用具有高级计算机的图像处理系统来分析照片,相比以前既加快了速度,又节省了相当一部分人力,还从照片中提取出人工所不能发现的相关有用情报从60年代以来,美国及一些国际组织发射了资源遥感卫星和天空实验室,由于成像条件受到了飞行器环境、姿态、位置、条件等影响,图像质量总不是很高,因此以如此昂贵的代价进行简单直观的判读获取图像是不合算的,而必须采用数字图像处理采用多波段扫描器,在900Km高空对地球每一个地区以18天为一周期进行扫描成像,其图像分辨率大致相当于地面上十几米百米左右。

2.2 生物医学工程方面

数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛,而且很有成效除了文献[2]中介绍的CT技术之外,还有一类是对医用显微图像处理分析,如红细胞、白细胞分类,癌细胞识别,染色体分析等此外,在X光肺部图像增强、超声波图像处理、心点图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用到了图像处理。

2.3 通信工程方面

目前通信的主要发展方向是声音、图像、文字和数据结合的多媒体通信,具体地讲是将电话、电视、和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输其中以图像通信最为复杂和困难,因图像的数据量十分巨大,如传送彩色电视信号的速率达到100Mbit/s以上,要将这样高速率的数据实时传送出去,必须采用编码技术来压缩信息的比特量,在一定意义上讲,编码压缩是这些技术成败的关键除了已应用较广泛的DPCM编码、熵编码、变换编码外,目前国内外正在大力开发研究新的编码方法,自适应网络编码、如分析编码、小波变换图像压缩编码等。

2.4 军事、公安方面

在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确制导和制弹、判读各种侦查照片、建立具有图像传输、存储、和显示的军事自动化指挥系统及飞机、坦克和军舰模拟训练系统等; 在公安方面,判读分析公安业务图片、识别指纹、鉴别人脸,复原不完整图片、监控交通和分析事故等。

3图像处理存在的问题及未来发展

数字图像处理技术快速发展的同时也存在一定的问题,表现在以下四个方面:(1)提高精度的同时还要解决处理速度的问题,发达的数据量和处理速度不相匹配;(2)加强软件研究,创造新的处理方法;(3)边缘科学的研究如人的视觉特性,促进图像处理技术的发展;(4)建立图像信息库和标准子程序,统一存放格式和检索,方便不同领域的图像交流和使用,实现资源共享。

随着计算机科学技术的迅猛发展,图像处理随着应用领域的拓宽,在其应用方向上也随着人们日益要求的提高在逐步延伸,前方未知的领域还有待我们继续去探索。

参考文献

生物医学工程应用领域范文第3篇

【关键词】轮椅车标准与法规;教学方法;实践教学

《轮椅车标准与法规》是生物医学工程专业康复工程研究方向一门重要的专业基础课程,其特点是综合性、实践性和应用性很强,涉及的内容非常广泛,包含了轮椅车的国际标准、国家标准以及台湾标准和国内多个行业标准,而《轮椅车标准与法规》课程目前没有通用的授课教材。

结合康复工程专业学生已修课程的特色,如人体生物力学基础、机械制图基础、Solidworks、UG、AUTOCAD以及机械加工实践操作课程等特点,作者对轮椅车标准与法规这门课程采用特殊的授课方式进行讲解,经过实践后,发现上课效果较佳,学生反映概念容易理解,标准条例中检测的项目和使用的方法印象深刻,课堂气氛较轻松,效果良好。本文将对《轮椅车标准与法规》课程授课时的教学方法实施的几个方面进行探讨和浅析。

一、标准理论与应用实践密切结合

《轮椅车标准与法规》这门课程中涉及到的主要项目,包括轮椅车术语、轮椅车分类标准、轮椅车静态稳定性、轮椅车冲击强度、轮椅车疲劳强度、轮椅车尺寸空间、轮椅车质量和操作空间、轮椅车行驶速度、轮椅车刹车效率、轮椅车越障能力、轮椅车测试中用假人、轮椅车表面摩擦系数、轮椅车座垫组件防火性、轮椅车电磁兼容性能测试等几十个标准,并且每个性能测试的标准又包括国际标准、国家标准、台湾标准和行业标准等不同的类型。通过学习将轮椅车标准理论付诸实践,结合实践来理解标准理论,使学生掌握常用轮椅车测试的技术要求、试验方法以及装配要求等基本理论和基础知识,熟悉常用轮椅车标准,培养学生掌握常用轮椅车测试的技能和标准的制定及规范。因此,本课程在讲授基本理论的同时将一些小型设备和测试器械带入课堂进行展示和操作,并带领学生进行实地考察,参观相关的生产厂家、科研机构和检测中心,让学生对轮椅车产品标准中产品分类、检测项目、技术要求、试验方法、装配要求、设计、制造、维修和检验等工作有一个感性的认识,找到相应的应用领域,学生就可以将书本上的理论知识与实践结合起来。

针对所学的轮椅车标准的理论基础与实地考察过程中发现的问题,教师和学生们共同提出具体研究方案和实施细则以及标准中可行的测试方法,让学生边看边学边动脑思考,并对部分可实施方案采用机械制图软件呈现。这样的教学方法教会学生理论知识的同时,也让学生学会如何将理论知识应用到实际中,解决实际问题。学生就会有切身的体会,也会提出一些自己的想法,调动了学生学习的积极性和主动性。如果有类似的标准和法规课程讲授,有条件进行实地参观和考察或将相关的教学设备搬入课堂,作者认为这种授课方式会让学生对书本知识有全新的认识。

二、授课内容既要与时俱进又要贴近学生

传统的教学方法,有利于传授知识,但是忽视学生的培养能力,特别是思维能力和解决实践问题的能力。因此在教学过程中,按部就班地讲授课本知识的同时,更应该将该学科领域涉及的现代科学技术发展下的新产品、新成果、新技术介绍给学生,让学生接受理论知识点灌输的同时,丰富知识面,开创学生的创新思维和发散思维,有利于学生创新能力的培养以及综合素质的提高。同时要求教师在认真备课、钻研教材的基础上,更应密切注视轮椅车研究领域科学新动向,适时跟踪最新轮椅车测试设备或轮椅车产品及标准的开发与应用,不仅要把教材上的知识教授给学生,还要善于结合最新社会动态、科技动态,及时地有选择地给学生介绍一些相关的理论信息和事实产品。譬如残疾人运动会上使用的竞技活动轮椅车、新材料研制的轮椅车、多功能高档轮椅车的设计和优化等。

在科学技术快速发展的推动下,现代轮椅车检测设备和新产品层出不穷以及相应检测标准需要进行不断的修订,知识量快速增长,特别是互联网信息的传播和提供为教师的教学增添了一条有效的途径。借助网络信息教师和学生们在网上可以随时开展论坛,收集该领域最新的研究动态及相关信息,将这些内容与某些知识点进行结合来讲授,对新产品利用已学知识进行剖析,发挥学生们的专业特长和个人特色,使同学们在学习书本基础知识的同时也学会不断查找新的技术应用领域。

三、科学有效的学习方法的培养

生物医学工程应用领域范文第4篇

关键词:数字信号处理;教学新模式;作业方式

作者简介:林爱英(1969-),女,河南汤阴人,河南农业大学理学院,讲师;贾树恒(1977-),男,河南驻马店人,河南农业大学理学院,讲师。(河南?郑州?450002)

中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)26-0049-02

“数字信号处理”是从20世纪60年代以来,随着信息学科和计算机的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。随着超大规模集成电路的出现和迅猛发展,数字信号处理在理论和应用方面不断地发展和完善,在越来越多的应用领域中迅速取代传统的模拟信号处理方法,并且还开辟出许多新的应用领域。[1]这些新兴的领域包括生物医学工程、声学、雷达、地震、通信等,各个领域都需要大量高素质的数字信号处理研发人才。目前“数字信号处理”作为通信、电子、控制、生物医学等专业的专业基础课程,已经越来越受到学术界和大专院校的高度重视,并达到高度发展和逐步完善的水平。

“数字信号处理”是一门实用性强、理论内容丰富且涉及知识面广的课程,该课程的特点是理论性强、抽象概念多、起点高、难度大、数学推导严密。随着数字信号处理理论、方法和技术的飞速发展,现代信号处理进入了新的发展阶段。随着学科发展,传统“数字信号处理”课程的教学模式在教学实践中已显现出不相适应的问题。[2]因此,近年来国内部分高校开始了对“数字信号处理”传统的课程内容和教学模式进行改革。

一、传统“数字信号处理”教学模式及其存在的问题

1.教学内容过度重视理论推导,不注重理论和实践相结合

“数字信号处理”是一门以算法为核心的理论性很强的学科,传统的教学主要是讨论算法和理论的推导,[3]而与实际的联系很少或基本没有。这样就使得数字信号处理的有关概念显得非常抽象,学生很难把教材中所讲的数学函数与实际的波形联系起来,给学习带来了很大的困难,这在很大程度上影响了本课程的教学效果。

2.教学手段过于单一,过分依赖多媒体教学

多媒体教学具有信息量大、形象直观的特点,[4]的确在很大程度上优化了课堂结构,目前已成为教学手段改革的主流。但不能忽视的是由于过分依赖多媒体教学,使得老师的精力过多花在课件制作的形式上,却忽略了课件的内容,使得教学质量严重下降;其次,因为多媒体教学的信息量大,容易出现“满堂灌”的现象,老师成了讲课的机器,与学生的互动性大大降低;再有,强调多媒体教学的同时,忽略了传统板书的作用,使得学生对课程的重点把握不清楚。需要强调的是多媒体仅仅是传统教学基础上增加的一个特殊的教学工具,只有充分利用多媒体教学的优点,克服其缺点,才能达到提高教学效果的目的。

3.作业模式非常单一,基本上都是采取课后习题的书面作业形式

作业作为教学的重要环节,它不仅仅是课堂教学的补充与延伸,同时也是教学信息反馈的重要途径。[5]作业可以有效地检验教与学的效果;通过作业,教师可以与学生共同探究、讨论、体验与交流等。传统作业基本上都采取课后习题的书面作业形式,这就使得传统作业模式单一、机械训练,给学生造成了抄袭作业、“复制”作业的不良习惯,导致了学生懒于思考、探究问题的行为,不利于不同层次学生发展的需求,阻碍了学生自主、合作、探究学习意识的发挥。

二、改进传统的“数字信号处理”教学模式,创建教学新模式

“数字信号处理”是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科,目前已成为发展最为迅速、应用最为广泛的学科之一。“数字信号处理”作为电子信息学科的一门专业基础课,是一门理论性和工程性都很强的学科,是联系数字电路、信号与系统、通信原理、图像(语音)信号处理、模式识别等课程的纽带,对于培养学生理论分析能力和实践能力有非常重要的作用。显然传统的“数字信号处理”教学模式已经越来越不适应学科飞速发展的需要,为此笔者在充分研究传统教学模式和教学实践的基础上,提出了创建“数字信号处理”教学新模式的理念。新的教学模式主要涵盖以下几个方面的内容:

1.改进传统的以单向性知识传授为主的教学方式,实施学习与研究融为一体的研究型教学方式

生物医学工程应用领域范文第5篇

【关键词】数字信号处理;学习兴趣;教学思路;探索与实践

1.引言

随着信息科学技术的发展数字信号处理的地位和作用变得越来越重要。现代社会信息化是以数字化为基础,而数字化的核心技术就是数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)。数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科,其理论性体现在,它综合应用数学、电路理论、信号与系统等领域的基础理论和方法,发展并形成了自己的理论体系,成为通信、雷达、声纳、电声、电视、测试、控制、生物医学工程等众多学科和领域的重要理论基础与技术基础[1][2]。其工程性体现在,其应用极为广泛,从科学技术各领域,到国民经济建设的各行业;从国防建设的各种武器装备,到林林总总的消费类电子产品的设计与生产,都是数字信号处理技术的应用领域。因此,社会对既掌握DSP理论和方法,又掌握DSP工程技术的人才的需求,近年来爆发式地增长。

数字信号处理是电子信息类专业学生必修的重要的必修专业课,它是一门理论性、应用性、实践性较强的专业课,内容涉猎面广、跨度大、知识点多[3]。该课程涉及很多数学推导与计算。例如:卷积和的计算、相关的计算、离散时间信号的傅里叶变换、Z变换、Z变换性质推导以及Z反变换,DFT的计算及其性质、FFT算法、IIR和FIR数字滤波器的设计等。中国人喜欢追本溯源,注重公式性质定理如何而来,注重它的严谨与正确性,但假如对每个公式性质定理都一一证明,这会花费很多时间与精力,但繁杂的数学推导和计算使学生学习起来感觉困难,难以理解和接受,从而降低对这门课程的学习的兴趣,兴趣降低之后花在预习和复习的时间就少了,就会认为这门课更难学,引起恶性循环。兴趣是最好的老师,强调该课程的实用性,多提供一些应用实例[1],让学生能学以致用,从而提高学生的学习兴趣,是提高教学效果必须解决的问题。教学实践证明侧重应用的教学方式能最大程度激发学生兴趣,同时弱化数学推导和计算,让学生把更多精力放在对概念的理解以及实际应用上,使学生更容易掌握相关知识,从而大大提高教学效果。

2.教学实例

2.1 LTI系统的频率不变性

2.2 采样

此外,在讲授相关这个知识点时说明它在雷达测距中的应用;在讲授滤波器设计时,可以用Widows自带的录音机录制一段自己的声音,然后逐步讲解如何设计滤波器用于滤除声音中的噪声……在讲解知识点时加入相关的应用更能激发学生兴趣,可以取得事半功倍的效果。

3.总结

数字信号处理推导计算较多,学生学习过程中感觉难学。在教学过程可把很多性质的推导和例题的计算忽略,因为这些可以借助工具(如Matlab)求解[4]。而把更多的时间和精力花在应用上,注意理论联系实际,能使学生学以致用,是提高学生学习兴趣的最有效方法。

参考文献

[1]江志红.深入浅出数字信号处理[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.

[2]高西全,等.数字信号处理:原理、实现及应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]武丽,等.电子信息类工程专业《数字信号处理》课程教学探讨[J].湖南理工学院学报,2012(3).

[4]张丽丽,等.基于MATLAB的数字信号处理实践教学研究[J].山西经济管理干部学院学报,2012(6).