□黃 飛 張 琳
《信號與系統(tǒng)》是電子信息類專業(yè)的核心基礎課程[1],闡述了信號和線性系統(tǒng)的基本原理和分析方法。該課程在專業(yè)課程體系中起到了承前啟后的作用[2],引導學生在“模擬電子技術”、“數(shù)字電子技術”等硬件知識的基礎上,進一步學習“通信原理”、“數(shù)字信號處理”等信號處理領域的核心課程[3]。信號處理技術更新和迭代速度較快,大多數(shù)高水平論文和理論方法又多以英文發(fā)布,因此開設《信號與系統(tǒng)》課程的雙語教學是十分必要和迫切的。而且,隨著國際化學術交流和科研合作的日益緊密,高校本科學生海外交換學習、留學深造的機會越來越多,培養(yǎng)學生的英文交流能力和應用能力變得尤為重要。
(一)教材選用。作為應用型本科高校,培養(yǎng)卓越工程師是既定目標,這需要學生具備分析和解決問題的能力,對學生的實踐應用能力提出很高要求。A. V. Oppenheim教授主編的《Signals and Systems》涵蓋知識豐富、論述邏輯清晰且講解深入淺出,可以很好地引導學生解決工程應用問題,因此該書被選為雙語教學教材。
(二)教學內(nèi)容設計。英文教材增加了學生自學、理解和歸納知識的難度,因此在教學內(nèi)容上不能片面地求大求全。必須結合應用型本科的辦學定位、學生特點和職業(yè)技能需求等方面綜合考慮,對授課內(nèi)容有所取舍。與此同時,還要兼顧學生未來考研的需求。因此,在《信號與系統(tǒng)》課程的雙語教學中,我們重點講授信號的基本概念、線性時不變系統(tǒng)的分析方法以及三大變換的應用,尤其是系統(tǒng)的變換域解法。
在教學過程中,遵循循序漸進的原則來介紹信號和系統(tǒng)方面的基本概念,引導學生熟悉和學習專業(yè)英文詞匯,從而逐步適應英文教學過程。后續(xù)授課內(nèi)容中的信號三大變換和變換域解法,都側重于數(shù)學推導,可以在講解過程中進一步鞏固學生的專業(yè)英語能力。
(三)教學模式設計。在充分了解本學院學生英文水平和教師實際情況的基礎上,本課程采用了“混合形”雙語教學模式,即英文教材、英文多媒體課件、中英文結合講解、中英文對照板書,且英文授課內(nèi)容占比達到50%以上。
在信號處理領域,常用的信號、系統(tǒng)和變換都有特定的符號對應,且在國際上是通用的。這些符號有著十分豐富的含義,可以準確地描述出信號或者系統(tǒng)的特性和變換規(guī)律。因此,在《信號與系統(tǒng)》課程中,可以逐步將教學內(nèi)容“符號化”,最大化地利用符號來進行板書和講解。抽象化的表達形式更加直觀簡潔,一方面促進學生加深對專業(yè)詞匯的記憶和理解;另一方面統(tǒng)一規(guī)范化的符號表達有助于學生盡快適應日后的工作和學業(yè)深造。
(四)教學方法設計。
1.注重交互性?!缎盘柵c系統(tǒng)》課程中包含了很多嶄新的概念和理論,同時,較多的數(shù)學推導和英文教學更是增加了學習難度,學生在學習過程中不免會產(chǎn)生畏難情緒。因此,教師要更加注重和學生的交互,了解學生的學習情況,并根據(jù)反饋及時調(diào)整授課內(nèi)容和進度。在課堂上,增加和學生的交流,通過提問、作業(yè)、測驗等多種形式掌握學生對知識點的吸收情況;課外,分享給學生一些課程相關的趣味性科普文章或視頻,并安排研究討論的交流會,調(diào)動學生的學習熱情。
2.理論和實踐教學相結合,突出課程的應用背景。從工程實踐問題出發(fā),激發(fā)學生的學習興趣,如以語音信號為例,學生可以從常見的聲音信號中了解基本的時間信號和信號變換方式,通過降噪、電子音樂、美顏等熱門應用引導學生了解信號的頻率特性和頻率分析的意義。此外,加強學生對專業(yè)軟件的掌握,如MATLAB和System View等。專業(yè)軟件給學生提供了十分便利的條件來驗證書本上的知識,直觀形象地將數(shù)學模型和實踐對象聯(lián)系起來。如學習信號傅里葉變換時,學生缺乏對頻率分量的空間想象力。借助專業(yè)軟件,可以動態(tài)地顯示若干個不同頻率正弦波的合成情況,幫助學生了解頻率分量在信號構成中的作用。而且,這些專業(yè)軟件也是日后學生工作和進一步科研的重要工具,及早地打下應用基礎是十分必要的。
《信號與系統(tǒng)》課程越來越重視培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和拓展其國際視野。英文教材的引入和雙語教學的開展,使得師生們能夠更好地吸收國際上先進的教學理念,緊跟學術前沿的成果和技術。通過教學團隊前期的教學實踐,后續(xù)計劃在工程案例、科研成果、英文資料等方面開展研究,多層次深化《信號與系統(tǒng)》雙語課程的改革。
(一)結合工程案例講解理論技術,激發(fā)學生科學思維,促進學生探究熱情。如展示給學生一段填充了背景噪聲的音頻,提出“去噪”此類較為簡單的工程問題,并由此引出頻率分量和頻域分析相關的教學內(nèi)容。理論教學結束后,教授學生使用MATLAB中的相關函數(shù)對音頻文件進行去噪處理,后續(xù)進一步引導學生獨立編寫濾波器函數(shù)。
(二)積極將科研成果引入課堂,拉近學生和科研工作之間的距離。以促進科研成果向人才培養(yǎng)轉化為目的,從科研工程中提煉、歸納同教學內(nèi)容相關的應用實例,將科研資源轉化為教學資源,促進科研思維、科研方法、科研成果等融入到理論教學、實驗教學和實踐創(chuàng)新等環(huán)節(jié)中。
(三)開發(fā)學生學習潛力。對于學有余力的學生,可以適當?shù)赝扑]一些英文的教學視頻、介紹前沿技術和產(chǎn)品的視頻、科研論文等,開發(fā)學生學習專業(yè)英語的潛力。
雙語教學是中國應用型本科教育和國際接軌必經(jīng)的過程。雙語教學的推廣,有助于學生和教師鍛煉專業(yè)英語能力,更好地學習學術前沿理論和技術,培養(yǎng)具有國際交流和合作能力的電信類人才。在教學團隊教學實踐的過程中,以激發(fā)學生探究熱情為手段、以鍛煉學生分析和解決問題的能力為目標,結合學生的基本情況,不斷地調(diào)整和完善教學內(nèi)容、教學模式、教學方法等環(huán)節(jié),并開展工程案例、科研成果走進課堂這方面的研究,提升了《信號與系統(tǒng)》課程雙語教學的實際效果。