电子信息类信号与通信课程群建设探讨

黄海波 湛柏明 王卫华

摘 要 根据我校的信号类和通信类课程体系，将CDIO理念与课程体系建设相结合，对于培养学生的理论学习和应用创新能力具有重要意义。将信号类课程和通信类课程有机结合，建立了基于CDIO的信号与通信课程群，对课程群内的课程内容进行改革，改进与之配套的实践环节。从而大大提高学生理论联系实际学以致用的能力。

关键词 CDIO 信号与通信 课程群

中图分类号：G642 文献标识码：A

On Electronic Information Signals and Communications

Curriculum Group Construction

HUANG Haibo， ZHAN Baiming， WANG Weihua

（School of Electrical & Information Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）

Abstract According to our Institute's signal and communication courses system， CDIO philosophy is combined with curriculum system construction， which is of important significance to students' ability of theoretical learning and practical innovation. Signal courses and communication courses are organically combined， signal and communication courses group are set up， the contents of the courses group are reformed， and the corresponding practice links are Improved， all these can greatly improve the ability of students to combine theory with practice.

Key words CDIO； signal and communication； courses group

CDIO從构思、研发、运行到废弃和再利用的全部生命过程为载体，让学生主动的，实践的，课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力。①②我校有三个信息类的本科专业，分别是电子信息科学与技术、电子信息工程和光信息科学与技术，在这三个专业的培养计划课程设置中，信号类的课程与通信类的课程都是重要的专业基础课和专业课程。通过课程组的研究和讨论，我们将这两类课程结合起来组成课程群进行建设。

1 信号与通信课程群建设

结合我校的工程背景，我们确定了信号与通信课程群，主要课程包含信号与系统、信息传输理论与编码、数字信号处理、通信原理、信号与系统实验、数字信号处理实验、数字图像处理、计算机通信网、DSP原理及应用等，如图1所示。

图1 信号与通信课程群

信号与系统、信息传输理论与编码、数字信号处理和通信原理一起奠定了信号与通信课程群的理论教学基础。与之配套的实验课程，如“信号处理仿真实验”和“通信实验”则是从实验方面加深和巩固理论知识的学习。“DSP原理及应用”主要围绕TI系列16位DSP芯片来讲述，在硬件上具有功能丰富结构复杂，在软件上具有指令性集成性强的特点，要求学生熟练掌握数字信号处理课程中卷积、相关和数字滤波器的理论算法，然后在DSP芯片中以程序软件的方式实现，通过理论和实际的有机结合，大大提高学生的知识理解能力和实际动手能力。“信号与系统”、“数字信号处理”、“通信原理”等作为前期的专业基础课，其对应的专业课是“数字图像处理”、“计算机通信网”和“光纤通信”等课程，这些专业课完全依赖于前期的专业基础课程，同时又在专业基础上进行拔高，向多元化和工程性方面发展。

2 教学内容手段方法的改革

2.1 教学内容的改革

“信号与系统”是电子信息类本科专业的一门重要的专业基础课。它主要讨论确定信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性系统的基本分析方法。从时间域到变换域，从连续到离散，从输入输出描述到状态描述，力求以统一的观点阐明基本概念和方法。通过本课程的学习，使学生掌握信号分析及线性系统的基本理论和基本的分析方法，进一步培养学生的思维推理能力和分析运算能力，为学习数字信号处理、通信原理、信号与信息处理、信号检测等后续课程打下必要的基础。主要内容包括：（1）信号与系统基础；（2）线性时不变系统；（3）周期信号的傅里叶级数表示；（4）连续时间傅里叶变换；（5）信号与系统的时域和频域特性；（6）抽样；（7）通信系统；（8）拉普拉斯变换。“数字信号处理”课程是电子信息类各专业的一门重要的技术基础课，其主要内容（下转第188页）（上接第65页）是讨论数字信号处理的基本理论、基本方法，以及数字信号处理中的算法原理。本课程的主要任务是，通过本课程的学习，使学生理解数字信号处理中的基本概念，掌握数字信号处理的基本分析方法和算法原理，为今后进一步从事数字信号处理方面的技术工作打下坚实的理论基础。主要内容包括：（1）信号处理基础；（2）离散时间信号与系统的时域分析；（3）离散时间信号的变换域分析；（4）离散时间LTI系统的变换域分析；（5）连续时间信号的数字处理；（6）数字滤波器的实现结构；（7）数字滤波器的设计；（8）快速傅里叶变换FFT算法。同时专门设置了“信号与系统实验”和“数字信号处理实验”，在这两门实验课程中，使用MATLAB编程仿真验证各个重要的知识点，培养学生编程仿真的工程实践能力。

“信息传输理论与编码”课程主要讲述信源编码和信道编码，从工程实际的角度出发，将重点放在信道编码方面，尤其是典型的差错控制编码，如线性分组码和卷积码等。这样可以大大减轻后续“通信原理”课程的教学压力。在前期的专业基础课“信号与系统”和“数字信号处理”中学习了三大变换“拉氏变换、傅立叶变换和Z变换”、以及卷积相关和各种数字滤波器的设计等关键知识点后，再讲述“通信原理”课程的知识点，将“信号与系统”等前后课程内容紧密联系起来。“数字图像处理”课程的讲授遵循理论与应用相结合的原则，首先把数字信号处理中的一维信号扩展到二维信号，然后学习数字图像的主要内容，包括图像变换、图像增强和复原、图像编码压缩、图像分割、图像分析和理解。在理论学习的基础上，通过MATLAB编程上机实践，加强对图像处理知识的理解，培养学生的工程实践能力。

“光纤通信”和“計算机通信网”是信号与通信课程的具体应用，也是着重培养学生将信号借助光纤、网络等信道进行实际传输和处理的具体应用能力。通过“DSP原理及应用”课程的学习，使学生掌握DSP的存储器和I/O空间分配，理解系统配置和中断及程序控制，掌握DSP技术的基本原理、基本技术，掌握DSP的硬件结构、指令系统及软件应用程序的开发过程。

2.2 教学方法与手段的改进

教师在课堂教学过程中要注意引导学生自主学习，有些内容由教师教学，有些内容布置给学生自学，课堂上通过提问讲解、学生自己讲解等方式来教学，培养学生自主探索和研究的能力。在讲述重要的章节，尤其是理论学习比较困难的地方，由一些实际问题引出将要讲授的理论，把这些理论的应用背景讲清楚。在讲授专业基础课里的重要知识点，包括定理、公式等，首先从现实生活中存在的实际问题引出，讲清楚这些重要知识点的应用背景。教师只需要大致讲解公式的推导过程，重在讲清楚公式在实际问题中的应用原理和作用。通过各知识点的有机提炼设计电子课件和教案，开发课程网站，从中进行网络答疑与学生实时互动。

2.3 实践教学环节的改进

在内容上，一些专业基础课，如“信号与系统”和“数字信号处理”课程，为了加深学生对理论知识的理解，将主要的知识点全部用基于Matlab的上机实验进行强调，而在“DSP原理与应用”中则是结合实际的硬件系统进行信号的分析与处理。在“通信原理”课程中则全部结合具体的硬件电路，来掌握数字通信的重要知识点。在实验内容的设计中，收集整理历年来的电子竞赛课题，以及教师的科研课题，把这些课题内容进行分解，融合到学生的实验教学内容中。

3 结语

建立基于CDIO的信号与通信课程群，改变了过去单一的课程建设模式，强调了课程体系的建设，解决了信号与通信类课程之间的衔接关系，可以使学生的知识掌握更加深入，并且应用能力得到大力提高。近年来，一大批学生竞赛获奖、发表论文、申请专利等，这些成果的取得充分证明了课程群建设的重要性和必要性。

注释

① 王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践[J].高等工程教育研究，2010（1）.

② 陈文杰，任立军，张林，杨锋.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009（35）.