信号类课程教学改革探索与实践

张学敏　吕晓丽　钟菲

摘 要：文章分析了信号类课程的教学现状，结合作者的教学体会，阐述了信号类课程在教学内容、教学模式和考核方法上的改革与实践，目的在于探索一条适合于信号类课程教学发展、适应于电子信息类人才培养需要的有效教学途径，进而提高信号类课程的教学效果和教学质量。

关键词：信号类课程 教学改革 教学实践

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0181-02

信号类课程主要包括“数字信号处理”和“信号与系统”两门课，是工科院校电子信息类大学生必修的主干课。其基本原理和概念广泛应用于随机信号分析、通信原理和数字图像处理等专业课程中。信号类课程的特点在于概念抽象，公式推导繁琐，以致学生在刚接触这类课程时就产生了敬畏感，由于这些概念的晦涩难懂，以致对由其引申出的物理概念和工程概念认识不清。为了帮助学生较好地利用信号类课程的基本理论分析和解决实际问题，为后续相关课程奠定基础，对信号类课程的教学现状加以分析和进行教学改革的研究与实践是十分必要的。

1 信号类课程教学现状和存在的问题分析

目前，信号类课程教学中存在以下几个问题。

（1）理论知识概念抽象，与实际应用脱节。“信号与系统”和“数字信号处理”课程理论知识概念抽象难懂、算法繁琐复杂，因此，在学习和理解上存在一定难度。抽象的数学概念、繁复的公式推导让学生觉得教材上的理论知识与实际应用相距太远，从而导致厌学情绪。

（2）实验教学内容传统，实验手段单一，达不到预期的实验效果。

（3）课程实习依赖性强，独立工作能力差。实习中碰到问题，往往寄希望于指导老师。学习的自主性和积极性不足，大部分学生的课程实习是在教师的监督下完成的。

（4）一张试卷定高下，不能客观、公正地考核学生的结业成绩。

2 信号类课程教学改革与尝试

2.1 理论教学内容上，适当添加辅助示例，弥补教材上理论有余、应用不足的缺点

先要，重视基本概念和基本原理的阐述。贯穿于信号与系统这门课的主要内容是卷积积分运算、连续时间系统的时频域分析和傅立叶变换、拉普拉斯变换及Z变换。而数字信号处理，主要是快速傅立叶变换和有限长冲激响应及无限长冲击响应数字滤波器设计，[2]这些内容是信号类课程的主要理论基础。在教学过程中，教师除了阐述基本理论外，要适当补充能够易于理解理论的实例，而不是对教材的机械拷贝。如讲到时域和频域分析时，同学们对信号随时间的变化容易理解，提到频域概念，就一脸茫然。用简单示例辅助教学内容，同学们就会豁然开朗，例如图1、2所示。

图1从波形上无法知道它含有几种频率成分，通过快速傅里叶变换做频域分析，显然，由图2清楚的知道混合信号含有150 Hz、250 Hz和350 Hz三种频率成分。这样，相当于将教材上对时域和频域的长篇叙述做了压缩，而又不影响学生对这部分内容的理解和掌握。其次，关注本学科的最新进展和研究成果，教师应有意识地将信号处理技术的发展给人们生活带来的方便介绍给学生，比如：智能手机、智能电视等，这既开阔学生的思路，又能激发学生学习的积极性和求知欲。再次，教学内容重视理论与实际相联系的原则。例如：在讲解滤波器时，常常是教师花费大量时间和精力讲原理和推导过程，很少涉及工程实践的具体应用。如果教师在课前“做好功课”，弥补教材在这方面的不足，学生会有茅塞顿开之感，既看到了枯燥公式蕴含的魅力，也激发了学生学习后续课程的兴趣和渴望。

2.2 实践教学内容上，增加综合性和设计性实验，扩大信号类课程实习的选题范围和适当增加设计题目的难度

传统的实验内容大都是硬件电路完成的，实验手段单一，实验效果不直观，而且学生在实验中要将大量的精力花在电路调试上，很多复杂的实验难以实现。为了解决这个问题，利用MATALB科学计算和分析软件开发和设计了综合性、设计性实验。同时，为了达到对知识的融会贯通，提高学生的综合、分析能力，课程实习题目改由教师统一命题为学生自主选题，根据题目工作量大小，可以一人一组一题，也可以几人一组一题，由于题目是自己选择的，所以在完成实习题目的过程中，完全是自主地，积极地带着问题想、带着问题学、带着问题做。这一环节中，教师要对学生设计方案的可行性、合理性进行审定，对疑难问题做启发性解答和对结果分析做检查。

2.3 教学方法上，预习讲解式和讨论式相结合，提高课堂教学效果

以学生为主的教学方法是提升学生学习积极性及提高教学效果的主要手段。为此，要转变依赖教师、依赖教材的“填鸭式”的满堂灌的传统授课方式，适当采用预习讲解式和研究讨论式教学模式。[1]首先，当课程教学进行到某一阶段（可以是理论教学阶段，也可以是实践教学阶段）合理选择教材中的内容，组织学生以小组的形式做预习，采用这种方式，教师要避免给学生设置条条框框，让学生自己去查阅、搜集和整理资料为讲课做准备。其次，以预习讲解式做铺垫，适时采用研讨式教学。这种教学方式，教师与学生处于平等的地位，讨论的主题由教师确立，但是教师不再是知识的传授者，而是学生进行讨论与研究的参与者和启发者。当课程内容具有一定系统性和连贯性后，教师要在全班布置综合作业，将学生分成若干小组，尽量保证每组学生的成绩服从正态分布，不要“好”“坏”分明，这样不利于研讨式教学的进行。完成作业后，每组选出代表做讲解，尽管是同一问题，不同组有不同解法，学生在热烈讨论的过程中，相互借鉴，相互启发。采用研讨式教学要贯彻因材施教的原则，避免课堂统一步调下的“吃不了”和“吃不饱”现象。同时根据学生的接受情况，对授课计划和教学进度做机动调整。经过实践，大部分学生反映从中得到了锻炼，获得了收获。

3 改进考核方法，客观评定成绩

课程考核是教学工作的重要组成部分，也是检验学生学习能力和学习水平的标准之一。仅凭书面考试定结果的单一考核模式，使不少抱有60分万岁思想的学生，往往在考前做突击学习，死记硬背，生搬硬套。临时抱佛脚的学习态度，根本无法掌握课程的基础知识，只是为了应付考试而已。为此，必须改进不合理的考核制度，建立相对合理的考核方法。

目前，信号类课程的考核内容包括固定考核内容和浮动考核内容。固定考核内容包括平时出勤率、理论知识考核和实践环节考核。出勤率占总成绩的10%，理论知识考核占总成绩的50%，实践环节占总成绩的30%，浮动部分占总成绩的10%。以期末试卷形式的理论知识考核除了覆盖教学大纲要求的基本考核内容外，试卷最后一题是附加题，这既能让考试成绩分布趋于合理，又是对努力学习学生的认同。实践环节的考核根据学生现场操作、答辩评分。浮动考核内容指对平时积极参与课堂讨论的思维活跃的学生的鼓励和在学习过程中能就某个问题提出个人见解的同学的奖励。

4 结语

在电子08级、09级和10级三届学生中实施了信号类课程的教改实践，取得了一些教改经验和成果，在学生中实施效果反映良好。但信号类课程作为我校比较年轻的课程，课程的教学改革之路仍很漫长。目前，学校正在执行2014人才培养方案和教学大纲的制定，新方案将注重知识能力与素质的协调发展，培养学生对知识的综合运用能力和工程实践能力。今后课程组成员要根据新方案的要求，根据社会对人才的需求，本着积极调整、改革、提高的思想，对理论教学内容精益求精、对实践教学内容丰富和完善、对教学方法勇于创新和尝试，不断提高信号类课程的教学效果和教学质量。

参考文献

[1] 刘新奇.研究性学习课题的生成探讨[J].教育理论与实践，2007（8）：24-26.

[2] 吴大正.信号与线性系统分析[M].北京：高等教育出版社，2012.