張學(xué)敏　呂曉麗　鐘菲

摘 要：文章分析了信號類課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合作者的教學(xué)體會，闡述了信號類課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方法上的改革與實踐，目的在于探索一條適合于信號類課程教學(xué)發(fā)展、適應(yīng)于電子信息類人才培養(yǎng)需要的有效教學(xué)途徑，進而提高信號類課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：信號類課程 教學(xué)改革 教學(xué)實踐

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0181-02

信號類課程主要包括“數(shù)字信號處理”和“信號與系統(tǒng)”兩門課，是工科院校電子信息類大學(xué)生必修的主干課。其基本原理和概念廣泛應(yīng)用于隨機信號分析、通信原理和數(shù)字圖像處理等專業(yè)課程中。信號類課程的特點在于概念抽象，公式推導(dǎo)繁瑣，以致學(xué)生在剛接觸這類課程時就產(chǎn)生了敬畏感，由于這些概念的晦澀難懂，以致對由其引申出的物理概念和工程概念認識不清。為了幫助學(xué)生較好地利用信號類課程的基本理論分析和解決實際問題，為后續(xù)相關(guān)課程奠定基礎(chǔ)，對信號類課程的教學(xué)現(xiàn)狀加以分析和進行教學(xué)改革的研究與實踐是十分必要的。

1 信號類課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題分析

目前，信號類課程教學(xué)中存在以下幾個問題。

（1）理論知識概念抽象，與實際應(yīng)用脫節(jié)?！靶盘柵c系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”課程理論知識概念抽象難懂、算法繁瑣復(fù)雜，因此，在學(xué)習和理解上存在一定難度。抽象的數(shù)學(xué)概念、繁復(fù)的公式推導(dǎo)讓學(xué)生覺得教材上的理論知識與實際應(yīng)用相距太遠，從而導(dǎo)致厭學(xué)情緒。

（2）實驗教學(xué)內(nèi)容傳統(tǒng)，實驗手段單一，達不到預(yù)期的實驗效果。

（3）課程實習依賴性強，獨立工作能力差。實習中碰到問題，往往寄希望于指導(dǎo)老師。學(xué)習的自主性和積極性不足，大部分學(xué)生的課程實習是在教師的監(jiān)督下完成的。

（4）一張試卷定高下，不能客觀、公正地考核學(xué)生的結(jié)業(yè)成績。

2 信號類課程教學(xué)改革與嘗試

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容上，適當添加輔助示例，彌補教材上理論有余、應(yīng)用不足的缺點

先要，重視基本概念和基本原理的闡述。貫穿于信號與系統(tǒng)這門課的主要內(nèi)容是卷積積分運算、連續(xù)時間系統(tǒng)的時頻域分析和傅立葉變換、拉普拉斯變換及Z變換。而數(shù)字信號處理，主要是快速傅立葉變換和有限長沖激響應(yīng)及無限長沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計，[2]這些內(nèi)容是信號類課程的主要理論基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，教師除了闡述基本理論外，要適當補充能夠易于理解理論的實例，而不是對教材的機械拷貝。如講到時域和頻域分析時，同學(xué)們對信號隨時間的變化容易理解，提到頻域概念，就一臉茫然。用簡單示例輔助教學(xué)內(nèi)容，同學(xué)們就會豁然開朗，例如圖1、2所示。

圖1從波形上無法知道它含有幾種頻率成分，通過快速傅里葉變換做頻域分析，顯然，由圖2清楚的知道混合信號含有150 Hz、250 Hz和350 Hz三種頻率成分。這樣，相當于將教材上對時域和頻域的長篇敘述做了壓縮，而又不影響學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解和掌握。其次，關(guān)注本學(xué)科的最新進展和研究成果，教師應(yīng)有意識地將信號處理技術(shù)的發(fā)展給人們生活帶來的方便介紹給學(xué)生，比如：智能手機、智能電視等，這既開闊學(xué)生的思路，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性和求知欲。再次，教學(xué)內(nèi)容重視理論與實際相聯(lián)系的原則。例如：在講解濾波器時，常常是教師花費大量時間和精力講原理和推導(dǎo)過程，很少涉及工程實踐的具體應(yīng)用。如果教師在課前“做好功課”，彌補教材在這方面的不足，學(xué)生會有茅塞頓開之感，既看到了枯燥公式蘊含的魅力，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習后續(xù)課程的興趣和渴望。

2.2 實踐教學(xué)內(nèi)容上，增加綜合性和設(shè)計性實驗，擴大信號類課程實習的選題范圍和適當增加設(shè)計題目的難度

傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容大都是硬件電路完成的，實驗手段單一，實驗效果不直觀，而且學(xué)生在實驗中要將大量的精力花在電路調(diào)試上，很多復(fù)雜的實驗難以實現(xiàn)。為了解決這個問題，利用MATALB科學(xué)計算和分析軟件開發(fā)和設(shè)計了綜合性、設(shè)計性實驗。同時，為了達到對知識的融會貫通，提高學(xué)生的綜合、分析能力，課程實習題目改由教師統(tǒng)一命題為學(xué)生自主選題，根據(jù)題目工作量大小，可以一人一組一題，也可以幾人一組一題，由于題目是自己選擇的，所以在完成實習題目的過程中，完全是自主地，積極地帶著問題想、帶著問題學(xué)、帶著問題做。這一環(huán)節(jié)中，教師要對學(xué)生設(shè)計方案的可行性、合理性進行審定，對疑難問題做啟發(fā)性解答和對結(jié)果分析做檢查。

2.3 教學(xué)方法上，預(yù)習講解式和討論式相結(jié)合，提高課堂教學(xué)效果

以學(xué)生為主的教學(xué)方法是提升學(xué)生學(xué)習積極性及提高教學(xué)效果的主要手段。為此，要轉(zhuǎn)變依賴教師、依賴教材的“填鴨式”的滿堂灌的傳統(tǒng)授課方式，適當采用預(yù)習講解式和研究討論式教學(xué)模式。[1]首先，當課程教學(xué)進行到某一階段（可以是理論教學(xué)階段，也可以是實踐教學(xué)階段）合理選擇教材中的內(nèi)容，組織學(xué)生以小組的形式做預(yù)習，采用這種方式，教師要避免給學(xué)生設(shè)置條條框框，讓學(xué)生自己去查閱、搜集和整理資料為講課做準備。其次，以預(yù)習講解式做鋪墊，適時采用研討式教學(xué)。這種教學(xué)方式，教師與學(xué)生處于平等的地位，討論的主題由教師確立，但是教師不再是知識的傳授者，而是學(xué)生進行討論與研究的參與者和啟發(fā)者。當課程內(nèi)容具有一定系統(tǒng)性和連貫性后，教師要在全班布置綜合作業(yè)，將學(xué)生分成若干小組，盡量保證每組學(xué)生的成績服從正態(tài)分布，不要“好”“壞”分明，這樣不利于研討式教學(xué)的進行。完成作業(yè)后，每組選出代表做講解，盡管是同一問題，不同組有不同解法，學(xué)生在熱烈討論的過程中，相互借鑒，相互啟發(fā)。采用研討式教學(xué)要貫徹因材施教的原則，避免課堂統(tǒng)一步調(diào)下的“吃不了”和“吃不飽”現(xiàn)象。同時根據(jù)學(xué)生的接受情況，對授課計劃和教學(xué)進度做機動調(diào)整。經(jīng)過實踐，大部分學(xué)生反映從中得到了鍛煉，獲得了收獲。

3 改進考核方法，客觀評定成績

課程考核是教學(xué)工作的重要組成部分，也是檢驗學(xué)生學(xué)習能力和學(xué)習水平的標準之一。僅憑書面考試定結(jié)果的單一考核模式，使不少抱有60分萬歲思想的學(xué)生，往往在考前做突擊學(xué)習，死記硬背，生搬硬套。臨時抱佛腳的學(xué)習態(tài)度，根本無法掌握課程的基礎(chǔ)知識，只是為了應(yīng)付考試而已。為此，必須改進不合理的考核制度，建立相對合理的考核方法。

目前，信號類課程的考核內(nèi)容包括固定考核內(nèi)容和浮動考核內(nèi)容。固定考核內(nèi)容包括平時出勤率、理論知識考核和實踐環(huán)節(jié)考核。出勤率占總成績的10%，理論知識考核占總成績的50%，實踐環(huán)節(jié)占總成績的30%，浮動部分占總成績的10%。以期末試卷形式的理論知識考核除了覆蓋教學(xué)大綱要求的基本考核內(nèi)容外，試卷最后一題是附加題，這既能讓考試成績分布趨于合理，又是對努力學(xué)習學(xué)生的認同。實踐環(huán)節(jié)的考核根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場操作、答辯評分。浮動考核內(nèi)容指對平時積極參與課堂討論的思維活躍的學(xué)生的鼓勵和在學(xué)習過程中能就某個問題提出個人見解的同學(xué)的獎勵。

4 結(jié)語

在電子08級、09級和10級三屆學(xué)生中實施了信號類課程的教改實踐，取得了一些教改經(jīng)驗和成果，在學(xué)生中實施效果反映良好。但信號類課程作為我校比較年輕的課程，課程的教學(xué)改革之路仍很漫長。目前，學(xué)校正在執(zhí)行2014人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的制定，新方案將注重知識能力與素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合運用能力和工程實踐能力。今后課程組成員要根據(jù)新方案的要求，根據(jù)社會對人才的需求，本著積極調(diào)整、改革、提高的思想，對理論教學(xué)內(nèi)容精益求精、對實踐教學(xué)內(nèi)容豐富和完善、對教學(xué)方法勇于創(chuàng)新和嘗試，不斷提高信號類課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 劉新奇.研究性學(xué)習課題的生成探討[J].教育理論與實踐，2007（8）：24-26.

[2] 吳大正.信號與線性系統(tǒng)分析[M].北京：高等教育出版社，2012.