《數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)》課程標(biāo)準(zhǔn)

《數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)》課程標(biāo)準(zhǔn)第一部分前言一、課程基本信息課程編號(hào)課程名稱課程類別學(xué)時(shí)學(xué)分開(kāi)課學(xué)期考核方式適用專業(yè)開(kāi)課單位AL042870數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)任意選修80.57考查電子信息工程機(jī)電工程學(xué)院二、課程性質(zhì)本課程是電子信息工程專業(yè)的專業(yè)任選課程，是一門實(shí)驗(yàn)課程。在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數(shù)字濾波技術(shù)越來(lái)越多的進(jìn)入人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。本課程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，如級(jí)數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握數(shù)字濾波的基礎(chǔ)理論，熟練掌握數(shù)字濾波器的基本理論和設(shè)計(jì)方法；培養(yǎng)學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)概念、物理概念及工程概念去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。三、課程基本理念 實(shí)驗(yàn)課是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生加深對(duì)線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型（差分方程）及其求解，Z變換，離散傅立葉變換（DFT）理論的理解；學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)無(wú)限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器和有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，動(dòng)手能力，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為進(jìn)一步進(jìn)行工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。四、課程的設(shè)計(jì)思路數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)是電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)任選實(shí)踐課程，該課程采用學(xué)做一體，通過(guò)四個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的分析與解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)一：線性時(shí)不變系統(tǒng)響應(yīng)的求解；實(shí)驗(yàn)二：用FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析；實(shí)驗(yàn)三：IIR濾波器的設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)四：FIR濾波器的設(shè)計(jì)。該課程在第四學(xué)年第一學(xué)期進(jìn)行，共8學(xué)時(shí)。第二部分課程目標(biāo)一、總體目標(biāo)實(shí)驗(yàn)需每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成，即一人一組，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，弄懂實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、方法和步驟，以及儀器使用注意事項(xiàng)，需要編寫軟件的應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)前寫好程序代碼。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生養(yǎng)成善于理論聯(lián)系實(shí)際的習(xí)慣，將所學(xué)到專業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，提高學(xué)生在實(shí)際工作中分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二、具體目標(biāo)1.知識(shí)與方法（1）熟悉Matlab軟件的的界面和基本操作方法。（2）掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)輸出響應(yīng)的求解方法。（3）加深對(duì)離散傅立葉變換（DFT）變換的理解。熟悉FFT算法，學(xué)會(huì)用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的方法。（4）掌握IIR濾波器和FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法。2.技能與能力通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生養(yǎng)成善于理論聯(lián)系實(shí)際的習(xí)慣，將所學(xué)到專業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，提高學(xué)生在實(shí)際工作中分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的智力，培養(yǎng)分析與解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)良好的非智力素質(zhì)；培養(yǎng)科學(xué)的世界觀和方法論；培養(yǎng)創(chuàng)新思維意識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新能力。3.情感與態(tài)度（1）學(xué)會(huì)一定的溝通、交際、組織、團(tuán)隊(duì)合作的社會(huì)能力；（2）具有一定的自學(xué)、創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的能力；（3）具有一定的解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力；（4）具有良好的職業(yè)道德和高度的職業(yè)責(zé)任感。第三部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)一、課程結(jié)構(gòu)序號(hào)章節(jié)/單元/項(xiàng)目/任務(wù)名稱實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型組織形式教學(xué)場(chǎng)地儀器設(shè)備學(xué)時(shí)分配備注1線性時(shí)不變系統(tǒng)響應(yīng)的求解驗(yàn)證型獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)2學(xué)時(shí)2用FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析驗(yàn)證型獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)2學(xué)時(shí)3IIR濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)型獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)2學(xué)時(shí)4FIR濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)型獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)2學(xué)時(shí)二、具體內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)章節(jié)/單元/項(xiàng)目/任務(wù)名稱主要內(nèi)容內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)建議與說(shuō)明1線性時(shí)不變系統(tǒng)響應(yīng)的求解（1）解差分方程求系統(tǒng)的輸出；（2）有單位脈沖響應(yīng)求系統(tǒng)的輸出。掌握求系統(tǒng)響應(yīng)的方法；掌握時(shí)域離散系統(tǒng)的時(shí)域特性。2學(xué)時(shí)2用FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析（1）對(duì)序列進(jìn)行譜分析；（2）對(duì)周期序列進(jìn)行譜分析；（3）對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行譜分析進(jìn)一步加深對(duì)離散傅立葉變換（DFT）變換的理解。熟悉FFT算法，加深對(duì)FFT算法的理解。學(xué)習(xí)用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的方法。2學(xué)時(shí)3IIR濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)IIR濾波器學(xué)會(huì)調(diào)用Matlab信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)設(shè)計(jì)各種IIR濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波器需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。2學(xué)時(shí)4FIR濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)FIR濾波器學(xué)會(huì)調(diào)用Matlab函數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)FIR濾波器。2學(xué)時(shí)第四部分課程實(shí)施建議一、教學(xué)建議（一）課程組織形式實(shí)驗(yàn)需每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成，即一人一組。實(shí)驗(yàn)課一般分課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和分析討論、書(shū)寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)階段，各個(gè)階段要求如下：1.課前預(yù)習(xí)要求在預(yù)習(xí)時(shí)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，復(fù)習(xí)教科書(shū)或教學(xué)參考書(shū)中有關(guān)章節(jié)或參考有關(guān)資料，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)，了解實(shí)驗(yàn)基本原理、方法、步驟。2.實(shí)驗(yàn)（1）教師在實(shí)驗(yàn)前講授實(shí)驗(yàn)要求及注意事項(xiàng)。（2）實(shí)驗(yàn)按預(yù)定步驟進(jìn)行，注意實(shí)驗(yàn)儀器的正確操作方法。（3）按要求完成全部規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)儀器整理好，按規(guī)定位置放好，搞好清潔衛(wèi)生工作方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告每個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后都要撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要包括以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)班級(jí)、姓名、實(shí)驗(yàn)日期、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)程序、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析和討論等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要簡(jiǎn)明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結(jié)論明確。（二）教學(xué)模式、策略和方法實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置由淺入深、由基礎(chǔ)到綜合，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生首先是掌握數(shù)字濾波的基本理論；然后學(xué)會(huì)基本運(yùn)算程序編寫方法，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的現(xiàn)象和問(wèn)題做出合理的解釋；掌握基本方法后，結(jié)合專業(yè)做一些綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如濾波程序的設(shè)計(jì)。教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，從基本概念、設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法上加以引導(dǎo)，主要培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（三）教學(xué)媒體手段計(jì)算機(jī)，講授，學(xué)生實(shí)驗(yàn)。（四）學(xué)生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)復(fù)習(xí)教科書(shū)中有關(guān)章節(jié)，認(rèn)真研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xiàng)目、方法與步驟，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，并按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目準(zhǔn)備記錄抄表等。2.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)為確實(shí)作好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，方可開(kāi)始作實(shí)驗(yàn)。3.認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，對(duì)于培養(yǎng)同學(xué)獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是很重要的。二、實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）條件建議（一）教學(xué)時(shí)間設(shè)定每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)用時(shí)規(guī)定2學(xué)時(shí)，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)數(shù)字濾波理論課程進(jìn)度安排，在相應(yīng)理論課結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行。（二）場(chǎng)地與環(huán)境要求數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)在電子信息實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，30臺(tái)計(jì)算機(jī)滿足每次30人的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地要求。（三）儀器、設(shè)備與設(shè)施計(jì)算機(jī)。（四）安全保障與注意事項(xiàng)1.進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，到指定機(jī)器位置就坐。2.請(qǐng)保持實(shí)驗(yàn)室安靜、整潔。禁止大聲喧嘩、隨地吐痰不要亂扔紙屑，不要帶食品進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。3.請(qǐng)愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。出現(xiàn)故障請(qǐng)及時(shí)跟實(shí)驗(yàn)室老師聯(lián)系。4.請(qǐng)建立個(gè)人文檔，不要?jiǎng)h改他人以及機(jī)器內(nèi)部信息。三、評(píng)價(jià)建議（一）考核方式1.每次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都必都需認(rèn)真地獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)含：實(shí)驗(yàn)原理、所用儀器、操作方法和步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論等內(nèi)容，學(xué)生需認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行討論，杜絕相互抄襲的現(xiàn)象。（二）評(píng)價(jià)辦法1.本課程采用平時(shí)考核，結(jié)合每次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分，綜合評(píng)定期末成績(jī)（期末不另設(shè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)考試），平時(shí)考核占50％，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占50％。2.實(shí)驗(yàn)成績(jī)分：優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)。量化標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)有關(guān)規(guī)定。四、教材選擇與編寫建議（一）指導(dǎo)書(shū)張?jiān)?數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū).河北科技師范學(xué)院自編教材。（二）參考書(shū)籍[1]高西全.數(shù)字信號(hào)處理(第四版).西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2016.[2]鄭君里.信號(hào)與系統(tǒng)(第三版).北京:高等教育出版社,2011.[3]胡廣書(shū).數(shù)字信號(hào)處理---理論、算法與實(shí)現(xiàn)(第三版).北京:清華大學(xué)出版社,2012.[4]程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程(第四版).北京:清華大學(xué)出版社,2013.五、課程資源利用與開(kāi)發(fā)建議（一）校外實(shí)踐教學(xué)基地開(kāi)發(fā)與建設(shè)充分利用校外專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，創(chuàng)造條件，幫助學(xué)生接觸社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，增強(qiáng)社會(huì)綜合適應(yīng)能力。（二）校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室與實(shí)訓(xùn)基地的利用電子信息實(shí)驗(yàn)室。（三）音像資料與信息技術(shù)指導(dǎo)教師可以制作整個(gè)項(xiàng)目完成過(guò)程的音像資料，