賀 娟

（遵義師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州遵義563006）

1 引言

“信號(hào)與系統(tǒng)”是電子信息、電氣工程和通信工程等電類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。因各個(gè)學(xué)校對(duì)這門(mén)課程要求的側(cè)重點(diǎn)不同，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程一般在大學(xué)二年級(jí)下學(xué)期或三年級(jí)上學(xué)期開(kāi)設(shè)，前提是須先學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、電路分析、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)等課程。由于該課程理論知識(shí)很強(qiáng)，且須有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，同時(shí)也脫離不了實(shí)際工程上的應(yīng)用，所以，它是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程?？v觀國(guó)內(nèi)許多高校，大家都將它列為相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生入學(xué)考試專(zhuān)業(yè)課程，它不但是多個(gè)學(xué)科的交叉點(diǎn)，聯(lián)系了電路分析基礎(chǔ)和復(fù)變函數(shù)知識(shí)，而且對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程（如“通信原理”和“數(shù)字信號(hào)處理”）的學(xué)習(xí)具有很大影響，因此它在整個(gè)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中起到了承上啟下的作用。

遵義師范學(xué)院有三個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)課程，分別是電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)和通信工程專(zhuān)業(yè)。遵義師范學(xué)院是貴州省一所地方性本科院校，絕大部分學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱，分析和解決問(wèn)題的能力一般。針對(duì)這種情況，學(xué)校從2015級(jí)學(xué)生開(kāi)始就對(duì)這門(mén)課程的教學(xué)進(jìn)行了很大的改革[1-4]。為了適合我校學(xué)生的情況，課程“信號(hào)與系統(tǒng)”[5]安排在大三上學(xué)期開(kāi)設(shè)，與重點(diǎn)大學(xué)相比，我們推遲了一個(gè)或二個(gè)學(xué)期開(kāi)課。我們不僅對(duì)教學(xué)學(xué)年進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)也對(duì)教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)，在總課時(shí)不變的情況下，減少了理論課時(shí)，增加了實(shí)踐課時(shí)。通過(guò)這樣的改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，教學(xué)效果也得到了明顯的提高。

2 課程教學(xué)改革勢(shì)在必行

2.1 課時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾

2015年3月5日，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出“引導(dǎo)部分地方本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”。2016年3月5日，政府工作報(bào)告明確提出“推動(dòng)具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”。

“向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”已成為近年來(lái)高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。遵義師范學(xué)院也是一所地方本科院校，也屬于這個(gè)轉(zhuǎn)型行列。根據(jù)實(shí)際情況，我校對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，課時(shí)由72節(jié)理論課和16節(jié)實(shí)驗(yàn)課，改革為總課時(shí)72節(jié)，其中理論課56節(jié)，實(shí)踐課16節(jié)，改革前后相比較得出：實(shí)踐課沒(méi)變化，理論課時(shí)減少了16節(jié)，而實(shí)際教學(xué)內(nèi)容仍未變化，從總體上來(lái)看提高了實(shí)踐課時(shí)的比重。因此，課時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多形成了非常明顯的矛盾，為了解決這一矛盾，課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2.2 學(xué)生基礎(chǔ)差與課程難度大的矛盾

遵義師范學(xué)院的理工科學(xué)生大部分來(lái)自貴州本省。我初步統(tǒng)計(jì)了幾屆電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，基本上高考物理分?jǐn)?shù)都徘徊在及格分?jǐn)?shù)邊沿。進(jìn)入大學(xué)后，他們學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)較吃力，而復(fù)變函數(shù)在每屆學(xué)生中能聽(tīng)懂的學(xué)生也不多，很多學(xué)生不會(huì)分析稍微復(fù)雜一點(diǎn)的電路。在這樣的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)理論性很強(qiáng)的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程，雖然絕大部分學(xué)生知道這門(mén)課程很重要，故而他們就把大量的時(shí)間都花在數(shù)學(xué)運(yùn)算和理論推導(dǎo)上面，久而久之把這一課程看作是數(shù)學(xué)課程一樣來(lái)對(duì)待，并沒(méi)有去理解公式和數(shù)學(xué)方法的真正意義以及應(yīng)用。改革前，老教學(xué)方法偏重理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全作為一種形式來(lái)教學(xué)，最終導(dǎo)致的結(jié)果是絕大部分學(xué)生因?yàn)橹R(shí)太復(fù)雜而不想學(xué)習(xí)。為了解決這一矛盾，課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2.3 理論教學(xué)與工程實(shí)踐的矛盾

“信號(hào)與系統(tǒng)”一直以來(lái)都是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它的理論體系非常完善，理論結(jié)構(gòu)也非常系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，就是粉筆加黑板，整節(jié)課都是在黑板上演算，這樣無(wú)意中就輕視了工程實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在這樣的教學(xué)環(huán)境下，對(duì)工程實(shí)踐完全處于陌生的邊沿，他們的工程實(shí)踐能力和分析問(wèn)題的能力也就非常欠缺。實(shí)際上作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，它與工程實(shí)踐應(yīng)用有著非常緊密的關(guān)系，而我們身邊也存在著很多工程應(yīng)用的實(shí)例，所以要解決理論教學(xué)與工程實(shí)踐的矛盾，課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

3 教師與學(xué)生“教與學(xué)”的觀念轉(zhuǎn)變

隨著社會(huì)的進(jìn)步、時(shí)代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高校教師的教學(xué)模式也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。二十多年前，大學(xué)教師每天在授課時(shí)，總是忙個(gè)不停，在黑板上寫(xiě)個(gè)不停，因?yàn)闆](méi)有現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備，特別是我們電子專(zhuān)業(yè)的老師，課間休息十分鐘，老師也會(huì)利用起來(lái)，在黑板上畫(huà)好下節(jié)課的電路圖，那個(gè)時(shí)候雖然有掛圖，但是不是書(shū)本上所有的電路圖都有掛圖的。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式，總是以“教師”為中心，學(xué)生被動(dòng)的被老師帶著走，這種“教師教，學(xué)生學(xué)”的“填鴨式”教學(xué)方法長(zhǎng)久以后學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會(huì)受到挫傷，即使部分學(xué)生很努力最終也只能變得死搬硬套。因而，這種跟不上時(shí)代的步伐，也不適合當(dāng)今時(shí)代的教學(xué)方式會(huì)被時(shí)代淘汰。因此，我們教師必須將以自我為中心的教學(xué)模式和教學(xué)理念，改為以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，教師應(yīng)該把自己看成是“導(dǎo)演”，導(dǎo)演是指揮演員的行動(dòng)，起到啟發(fā)、引導(dǎo)、輔導(dǎo)和激勵(lì)的作用。真正要把戲演好的是演員自己，所以要給學(xué)生以信心，要他們自己去探究學(xué)習(xí)的奧秘。教師只告訴他們學(xué)什么，怎么去學(xué)，實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的是學(xué)生自己。為轉(zhuǎn)變這種“教與學(xué)”的觀念，我們的做法是：

首先，我們要做的是上好緒論課，緒論課其實(shí)是很難的開(kāi)場(chǎng)白，講得好會(huì)影響學(xué)生整門(mén)課的學(xué)習(xí)，起到正能量的作用，講得不好則會(huì)給學(xué)生一定的負(fù)面影響。“信號(hào)與系統(tǒng)”的緒論課，我們一般是安排兩節(jié)課的時(shí)間，先對(duì)這一課程的名字進(jìn)行解釋?zhuān)缓蠼忉屛覀冊(cè)趺慈ミx取教材。我們學(xué)校近幾年選用的教材是吳大正老師的《信號(hào)與線性系統(tǒng)分析》，教材的名稱(chēng)比課程名稱(chēng)范圍有所縮小，兩個(gè)名稱(chēng)一對(duì)比，學(xué)生就會(huì)知道本科生只要會(huì)分析線性系統(tǒng)就可以了。接著給學(xué)生指出：這門(mén)課程一直是電子信息類(lèi)研究生入學(xué)考試的必考課程之一。

其次，我們向?qū)W生介紹課程的主要內(nèi)容：信號(hào)與系統(tǒng)的概念、信號(hào)分析、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析、系統(tǒng)的狀態(tài)變量描述、傅里葉變換、拉普拉斯變換、z變換等等。接著給他們傳授信號(hào)和線性系統(tǒng)分析的基本理論和方法，使之能在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中靈活應(yīng)用這些方法解決實(shí)際工程問(wèn)題。一般緒論課上到這兒時(shí)，大部分學(xué)生對(duì)此課程已經(jīng)有了一定的了解，在這種情況下，授課老師必須趁熱打鐵，舉出一些他們身邊非常熟悉的工程實(shí)例來(lái)激發(fā)他們對(duì)此課程的吸引力和興趣。比如講到“信號(hào)”的概念時(shí)，我們可以列出一些很熟悉的例子：上課鈴聲——聲信號(hào)，表示該上課了；十字路口的紅綠燈——光信號(hào)，指揮交通；電視機(jī)天線接受的電視信息——電信號(hào)；廣告牌上的文字、圖象信號(hào)等等。我們這門(mén)課程是“信號(hào)與系統(tǒng)”，所以講完“信號(hào)”，接著就是講“系統(tǒng)”。講到系統(tǒng)的概念時(shí)，知識(shí)點(diǎn)就升華到一定的深度了，我們可以舉一個(gè)學(xué)生們很喜歡的例子：如下圖1所示的通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)就是為傳送消息而裝設(shè)的全套技術(shù)設(shè)備。圍繞著這個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)給學(xué)生簡(jiǎn)略的講授，此時(shí)他們的興趣又會(huì)升華一個(gè)層次。

最后，緒論課結(jié)束后，就給學(xué)生布置整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)任務(wù)，真正把“教與學(xué)”的重心改變過(guò)來(lái)。在每一章節(jié)的講授之前，老師把微課資料上傳給學(xué)生，學(xué)生先學(xué)，即把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，有時(shí)可以把課堂交給學(xué)生，學(xué)生講老師聽(tīng)。真正轉(zhuǎn)變教師與學(xué)生“教與學(xué)”的觀念。

4 “分類(lèi)比較法”的應(yīng)用

遵義師范學(xué)院從2015級(jí)開(kāi)始實(shí)施新的培養(yǎng)方案，新的培養(yǎng)方案是中國(guó)高校向應(yīng)用型大學(xué)改革的產(chǎn)物。實(shí)行新的培養(yǎng)方案，如果還是用老一套的教學(xué)方法，是完全不能完成教學(xué)任務(wù)的，“信號(hào)與系統(tǒng)”是其中一門(mén)改革很大的課程，所以我們對(duì)這門(mén)課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行改革，其中“分類(lèi)比較法”是我們?cè)诟母镏衅鸬搅藢?shí)用性作用的方法。

下面以我校2015級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科班為例，看實(shí)行課改后的效果。新的培養(yǎng)方案從2015級(jí)開(kāi)始實(shí)施，為了在課時(shí)減少的情況下完成教學(xué)任務(wù)，必須找到合適而有效的教學(xué)方法。下面闡述此方法的實(shí)施過(guò)程。

首先，必須使學(xué)生能心甘情愿的接受這種方法，那我們就必須先上好緒論課，把學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念改變過(guò)來(lái)。因此，“教與學(xué)”的觀念改變至關(guān)重要。

其次，我們將教學(xué)內(nèi)容先分類(lèi)：總共八章內(nèi)容，緒論是開(kāi)場(chǎng)白。我們把系統(tǒng)分成兩大類(lèi)：連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)。分析系統(tǒng)的方法分為時(shí)域法和頻域法。這樣第二三章可以用比較法授課；第五六章也可以用比較法授課。因此這四章就可以合并為兩章來(lái)授課，所以在減少課時(shí)的情況下也能很好的完成教學(xué)任務(wù)。

下面舉個(gè)例子：“卷積積分”出現(xiàn)在第二章連續(xù)系統(tǒng)中，用來(lái)快速求解系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，而“卷積和”出現(xiàn)在第三章離散系統(tǒng)中，也是用來(lái)快速求解系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，這兩個(gè)內(nèi)容就可以用“比較法”來(lái)授課，可以節(jié)省一半的課時(shí)。再舉一個(gè)例子：S域分析和Z域分析，這兩章也可以用比較法。S域分析用于連續(xù)系統(tǒng)，而Z域分析用于離散系統(tǒng)，但是它們之間有一個(gè)重要關(guān)系式：,即復(fù)變量S與Z的關(guān)系式，也就是拉普拉斯變換與Z變換的關(guān)系式。

再次，我們還利用了工程語(yǔ)言MATLAB來(lái)用于比較法教學(xué)，MATLAB是一門(mén)工程語(yǔ)言，大二的時(shí)候開(kāi)設(shè)了這門(mén)課程。如果想讓學(xué)生能更好地和形象地理解信號(hào)與系統(tǒng)中的抽象概念，我們就用MATLAB來(lái)輔助教學(xué)，比如：我們?cè)谥v授門(mén)函數(shù)的傅立葉變換的時(shí)候，門(mén)函數(shù)是一個(gè)新的函數(shù)，而對(duì)這個(gè)新函數(shù)來(lái)進(jìn)行傅立葉變換，如果單靠理論教學(xué)，則學(xué)生的學(xué)習(xí)更加枯燥，所以我們用圖像來(lái)做比較，如圖2所示門(mén)函數(shù)的傅里葉變換。這樣就顯得形象而生動(dòng)，學(xué)生也很容易接受。

5 效果比較

下面以我校電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的四屆本科生學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的期末綜合測(cè)評(píng)來(lái)做比較。我學(xué)校從2012年才開(kāi)始招生電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，到目前為止有四屆本科生已經(jīng)開(kāi)完了這門(mén)課程。四屆學(xué)生期末綜合測(cè)評(píng)成績(jī)由表1所示。

從表1可以看出：四屆學(xué)生的期末綜合測(cè)評(píng)中，2015級(jí)最好，2014級(jí)最差。2012級(jí)、2013級(jí)和2014級(jí)都使用的是舊的培養(yǎng)方案，理論課時(shí)72，整體上2012級(jí)和2013級(jí)略好于2014級(jí)。但是實(shí)行教學(xué)改革后，教學(xué)課時(shí)少了反而教學(xué)效果明顯，2015級(jí)的學(xué)生教學(xué)效果最好。所以課堂教學(xué)改革勢(shì)在必行，必須與時(shí)俱進(jìn)。

6 結(jié)論

“信號(hào)與系統(tǒng)”是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它在專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程中起到了承上啟下的作用。同時(shí)，該課程也是絕大部分高校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)作為研究生入學(xué)考試的課程之一，因此其教學(xué)質(zhì)量的好壞不僅給后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程帶來(lái)很大的影響，而且對(duì)繼續(xù)深造的學(xué)生來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的。鑒于此，本文從教學(xué)改革的形式和觀念以及教學(xué)改革的實(shí)施方法上進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，用分類(lèi)比較法來(lái)進(jìn)行改革，表1數(shù)據(jù)表明了改革的有效性，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，不再象以前一味依靠老師的講授，而是能充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，且獲得了很好的效果。