張連俊 范忠奇 袁玉英

（山東理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，山東 淄博 255049）

通信工程在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。是國家重點發(fā)展和扶持的產(chǎn)業(yè)之一，具有實踐創(chuàng)新能力的通信工程人才需求量大。那么作為培養(yǎng)這方面高級人才的高校，通信工程專業(yè)的教育也必須隨之作相應(yīng)的改革，才能跟上技術(shù)的發(fā)展、適應(yīng)時代的要求。而“信號與系統(tǒng)”作為本專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)中對培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力是非常重要的和基礎(chǔ)的。

《信號與系統(tǒng)》課程是通信工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，以《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》及《電路分析》等課程為基礎(chǔ)，是《數(shù)字信號處理》、《通信原理》等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，起著承上啟下的作用。由于課程內(nèi)容繁多，理論概念抽象，為了讓學(xué)生盡快地理解與掌握課程學(xué)習(xí)中的基本理論與基本分析方法，教師可以在授課過程中滲透一些工程思想和工程實踐項目，為學(xué)生提供一些多樣化的學(xué)習(xí)平臺。加強(qiáng)工程實踐含義的理解與體會，通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生學(xué)會觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)規(guī)律的科學(xué)方法。使學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程的過程中，不但可以掌握信號、系統(tǒng)等重要概念和分析方法，也可提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力，從而提升學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

1 改革教學(xué)內(nèi)容，注重培養(yǎng)解決問題的能力

教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的核心。教師應(yīng)根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求，明確教學(xué)內(nèi)容中的基本要求和核心要求。在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)拓寬、拓展教學(xué)內(nèi)容，同時密切關(guān)注、跟蹤本專業(yè)不斷涌現(xiàn)的新的發(fā)展方向，不斷將與課程相關(guān)的新問題、新現(xiàn)象和新理論補(bǔ)充進(jìn)來，通過豐富和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。

在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)課堂，注重培養(yǎng)解決問題的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課于理論的興趣。使學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)課的同時，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和專業(yè)素養(yǎng)，更能拓寬學(xué)生的知識視野，為將來從事行業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。同時使教學(xué)能夠理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)解決問題的能力，從而使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課的現(xiàn)實意義。

1.1 培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力

在“信號與系統(tǒng)”課程中，多次講到用基本信號及其移位信號表示任意信號的方法。如對于連續(xù)時間信號f(t)，在時域中可以用沖激信號δ(t)的移位加權(quán)和表示。如果已知基本信號對某一系統(tǒng)的響應(yīng)，則任意信號通過該系統(tǒng)所產(chǎn)生的響應(yīng)都可以求解得到。如某線性時不變系統(tǒng)對于單位沖激信號δ(t)的響應(yīng)(即單位沖激響應(yīng))為h(t)，則根據(jù)系統(tǒng)的線性和時不變性，對于任意輸入f(t)，利用h(t)的線性組合求得該系統(tǒng)對任意輸入的響應(yīng)y(t)。即復(fù)雜信號作用的輸出可用簡單信號作用輸出的線性和求，使問題解決變簡單。

上述問題提示我們，針對某一復(fù)雜問題可以采用分解的方法，把復(fù)雜問題分解為一系列簡單問題。而簡單問題一般容易解決，如果所有的簡單問題都得到了解決，則復(fù)雜問題也就解決了。由此為例改革處理課程中復(fù)雜問題的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

1.2 培養(yǎng)解決理想與現(xiàn)實差距的能力

在“信號與系統(tǒng)”課程中，拉普拉斯變換的引入是用于解決不滿足傅立葉變換條件的信號變換引入的。對于單邊指數(shù)信號由于t→∞時，f(t)→∞，其傅立葉變換不存在，只有設(shè)法變換為衰減信號，才存在拉普拉斯變換。

這就是目標(biāo)與現(xiàn)實條件不匹配問題。目標(biāo)是求信號f(t)的傅立葉變換，要實現(xiàn)此目標(biāo)則要求f(t)為衰減信號。而現(xiàn)有條件f(t)是指數(shù)增長信號，采用的方法是乘以一個衰減速率比原信號增長速率更快的信號，使得到的信號變?yōu)樗p信號，可實現(xiàn)傅立葉變換。通過上述講解過程，學(xué)生既可以很容易地從傅立葉變換變換過渡到拉普拉斯變換變換，又能從整個過程中體會到解決目標(biāo)與現(xiàn)實條件不匹配問題的思路和方法，即如現(xiàn)實條件不滿足目標(biāo)要求，則應(yīng)增加中間過程，設(shè)法使現(xiàn)實條件轉(zhuǎn)換為滿足要求的條件，從而培養(yǎng)自己在這方面的能力。這種方法，同樣也可以用于指導(dǎo)學(xué)生解決其他的條件與目標(biāo)不匹配的問題。

1.3 培養(yǎng)從特殊到一般的思維能力

從特殊到一般的思想貫穿了整個信號與系統(tǒng)的課程，如何培養(yǎng)學(xué)生從特殊到一般的解決問題的思維能力，下面舉兩例：

（1）從矩形脈沖信號總結(jié)出周期信號頻譜，對于的周期矩形信號，利用傅立葉變換級數(shù)可以求出其頻譜。通過對周期矩形脈沖信號的頻譜分析，可以歸納出有關(guān)周期信號頻譜的一般特點，如周期信號的頻譜都是離散譜(譜線間隔)，總的趨勢是遞減的，總結(jié)出信號時間特性與頻率特性為相反關(guān)系的一般規(guī)律。

（2）從頻域到復(fù)頻域是從特殊到一般的實例，在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上，改變問題的某一個前提條件，將問題的討論推廣到另一領(lǐng)域，進(jìn)而得到更一般條件下的解決方法。從頻域到復(fù)頻域，是將一個實數(shù)域中的問題推廣到復(fù)數(shù)域，從而得到更一般問題的處理方法。

1.4 培養(yǎng)綜合分析問題的能力

在《信號與系統(tǒng)》課程內(nèi)容中，連續(xù)信號與系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散信號與系統(tǒng)的變換域，存在著共同的相似之處，但也有各自的特點。這三部分的分析步驟是一樣的，均按照正變換、變換的性質(zhì)與應(yīng)用、逆變換和系統(tǒng)分析的順序進(jìn)行。每一部分又有各自特有的性質(zhì)和作用，如拉普拉斯變換（復(fù)頻域分析）求解二階電路時，比頻域分析求解要更方便。

在教學(xué)過程中，還可以將相關(guān)課程的有關(guān)問題行比較分析，如微分方程的求解，有以下幾種方法：①按照數(shù)學(xué)方法求齊次解和特殊解；②求解零輸入響應(yīng)及利用卷積求解零狀態(tài)響應(yīng)；③求解零輸入響應(yīng)，利用頻域響應(yīng)求解零狀態(tài)響應(yīng)；④利用復(fù)頻域求解帶有初始條件的系統(tǒng)響應(yīng)。培養(yǎng)學(xué)生在分析上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可以充分體驗《信號與系統(tǒng)》介紹的分析方法的高效性，培養(yǎng)自己綜合分析能力。

2 加強(qiáng)實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力

《信號與系統(tǒng)》課程的實驗是配合課程教學(xué)同期進(jìn)行的，主要針對一些基礎(chǔ)理論知識所展開的一些基本實驗，以提高教學(xué)效果和所學(xué)者邏輯思維能力的培養(yǎng)。

由于專業(yè)基礎(chǔ)課重點在于理論教育，與課程配套的實踐環(huán)節(jié)容易被大家所忽視，從而使理論教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié)。因此專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段也要重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在實踐教學(xué)過程中，應(yīng)加強(qiáng)和開發(fā)學(xué)生的適應(yīng)能力、實踐能力和創(chuàng)新精神。

2.1 將認(rèn)識實踐環(huán)節(jié)貫穿整個課堂教學(xué)過程中

在開始講授基本定律或基本概念之前，通過實物模型或多媒體技術(shù)向?qū)W生展示與知識點相關(guān)的工程應(yīng)用。這些實驗設(shè)備或展示材料可以給學(xué)生帶來很多疑問，讓學(xué)生帶著問題上課，以此來激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，在完成整個探索過程的同時提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

2.2 合理安排實驗教學(xué)

積極鼓勵學(xué)生進(jìn)行教學(xué)計劃之外的開放性實驗、自主設(shè)計實驗等，其成績作為學(xué)生綜合成績的一部分，培養(yǎng)學(xué)生在實踐教學(xué)中的主動性和主體作用。

目前實驗項目分為指導(dǎo)性與自主性兩種，前者學(xué)生在指導(dǎo)教師的幫助下掌握系統(tǒng)設(shè)計的基本概念與基本思路，并對實驗平臺予以了解與掌握；后者為學(xué)生完全自主地項目設(shè)計并建立實驗體系與構(gòu)架，從而鍛煉他們的創(chuàng)新意識與工程設(shè)計能力。

通過這一實踐項目可使學(xué)生以系統(tǒng)的角度了解信號分析與處理中的基本概念，以趣味應(yīng)用提升實踐教學(xué)體驗，以自主的實驗設(shè)計培養(yǎng)創(chuàng)新意識和工程實踐能力。從而全面提高學(xué)生的動手實踐能力和邏輯分析能力。

3 改革教學(xué)方法和手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力

近些年，各高校逐漸加大公共基礎(chǔ)課環(huán)節(jié)，而對專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)時進(jìn)行了壓縮。所以在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，教師基本是“滿堂灌”才能完成教學(xué)計劃，學(xué)生完全處于被動的接受地位。這種單一的灌輸式、填鴨式教學(xué)方式，單一板書或者簡單的幻燈片播放的教學(xué)手段，以及以考試成績?yōu)橹鞯脑u價模式，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

對于專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容多為經(jīng)典的理論內(nèi)容或方程推導(dǎo)，并由此展開實際應(yīng)用的討論，目前這類課程多采用以教師為主的講授式方法。授課中，以教師為主體，學(xué)生基本處于被動位置，學(xué)生在課堂上很少主動提問或敢于就不同見解與教師商榷。實踐表明，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅不能發(fā)揮學(xué)生的主動性，也不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、改進(jìn)教學(xué)方法，積極創(chuàng)造良好的課堂氛圍，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機(jī)和興趣，使其逐步成為教學(xué)活動的主角，從而將知識轉(zhuǎn)化為能力、將興趣轉(zhuǎn)化為動力。充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和獨立思考的能力，鼓勵學(xué)生敢于想象，大膽提出自己的設(shè)想和觀點，逐步達(dá)到學(xué)以致用、能力和水平逐步提高的目的。并通過實驗教學(xué)來加深對分析工具的理解，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力的目的，提高分析能力與科學(xué)思維能力。

目前，以現(xiàn)代信息技術(shù)特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐的現(xiàn)代化的教學(xué)模式，使教學(xué)不受時間和地點的限制，朝著個性化學(xué)習(xí)、自主式學(xué)習(xí)方向發(fā)展。教師應(yīng)充分利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)資源，將部分教學(xué)內(nèi)容或拓展內(nèi)容放在網(wǎng)上，并開通網(wǎng)上答疑，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。建立學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺，開發(fā)和完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅拘泥于課堂之內(nèi)、書本之內(nèi)，從而使自主學(xué)習(xí)成為可能，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

4 結(jié)束語

本文從《信號與系統(tǒng)》的教學(xué)內(nèi)容特點出發(fā)，探討了如何使學(xué)生在掌握教學(xué)內(nèi)容的同時，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。這既是學(xué)生能力提高的一種方法，更重要地是鍛煉學(xué)生學(xué)會思考，提高自身的綜合素質(zhì)。如果具備了這種能力，才能能夠融會貫通，把所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中去。當(dāng)然這種能力的培養(yǎng)是一個長期的過程，需要多次從理論到實踐，實踐再到理論的過程。在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，也要重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。注重在課程教學(xué)和實踐教學(xué)過程中，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。

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