独立学院勘工专业《信号分析与处理》课程教学改革与实践

史维 宋学锋

【摘要】本文分析了独立学院勘查技术与工程专业《信号分析与处理》课程的特点、教学现状及存在问题，结合独立学院人才培养目标和学生的实际学习情况，从課程的教学内容、方法、手段等方面提出了一些改革思路和措施。

【关键词】独立学院；信号分析与处理；教学改革

目前，全国大多数石油和地质类院校的独立学院都开设了勘查技术与工程，以下简称（勘工）专业。《信号分析与处理》是勘工专业的专业基础课，其中涉及到的信号分析、数学变换理论和信号处理方法，在地球物理测井、地球物理勘探及其它资源勘查领域的生产实践中发挥着越来越重要的作用。

1、课程的特点及教学现状

本课程为勘工专业的专业基础课，主要为《地震勘探原理》、《地震资料数字处理》和《测井资料数字处理》、《地震波理论》等课程铺垫基础。课程要求学生的数学基础扎实，并且内容繁多、概念抽象，在有限的教学时间内学生不易理解和掌握。同时，加上独立学院课程教学大纲内容多数与其母体高校的大纲内容相近，教学内容并不完全适用于独立学院学生的学习，这些因素都给教师的实际教学带来了一定的难度。

本校勘工专业《信号分析与处理》所选用的教材为王云专、王润秋主编的“信号分析与处理”【1】。课程需涉及的数学知识点较多，注重公式推导，概念、原理较为抽象，理论结合实际较少。从以往的教学效果来看，学生在学习过程中普遍反映较难，加上课程实践学时设置偏少，学生的动手和创新能力得不到提高。因此，独立学院勘工专业的《信号分析与处理》课程教学改革已势在必行。

2、教学内容改革

目前，我国正在大力推进地方本科高校的转型，大多数独立学院都提出了培养应用型人才的培养目标，更加注重学生的创业精神和动手能力的培养，这就对教师的实际教学提出了更高的要求。既要重视学生对于课程基本概念、原理、方法的掌握，又要着力培养学生的创新能力和动手能力。

2.1夯实理论基础、注重知识点相互联系

当前，石油和地质类院校的独立学院毕业生相对于同类二本或二本以上院校的毕业生就业状况并不乐观。考研就成为很多独立学院毕业生的首选，而《信号分析与处理》课程作为很多相关院校的考研专业课程。因此，这就要求教师在实际的授课过程中注重学生对于课程重要的概念、原理、方法的掌握，确保学生考

研和今后工作中对于本课程的理论需求。

本课程所包含了“ 信号与系统” 和 “数字信号处理”两个课程体系的教学内容。课程抽象的理论和概念较多且涉及大量复杂数学理论和公式的推导，在有限的教学时间内无法将两个课程体系所涉及的内容全面覆盖。因此，只能结合独立学院学生的自身实际特点，抓住重点，做到有的放矢。

经过几年的探索、实践和总结，本校勘工专业的《信号分析与处理》课程的教学内容设置如下：

第一章 信号与系统（重点：信号与系统的基本概念、常用信号的运算、判别）；

第二章 时域分析（重点：卷积运算、相关分析）；

第三章 频域分析（重点：连续时间信号的傅里叶变换及频谱特征）；

第四章 复频域分析（重点：连续时间信号的拉普拉斯变换、复频域分析）；

第五章 离散信号的傅里叶分析（重点：DTFT、DFT、FFT）；

第六章 Z变换（重点：Z变换的定义、性质及Z域分析）；

第七章 数字滤波器的基本理论和设计（重点：IIR、FIR数字滤波器的基本理论和设计）；

同时，在教学过程中采用弱化数学公式的推导的理念，强调各种方法的原理、结论及相互间的联系及理论框架的建立，注重各种方法的实际应用，即每种方法能解决什么问题。

2.2加重实践教学比重、提高学生的动手能力

为了符合我校勘工专业培养“具有创业精神和动手能力的特色实用专门人才”这一宗旨，结合本课程的实际情况，采用了“加重实践教学比重、提高学生的动手能力”的方法，对课程教学内容进行改革，主要采用方式如下：

（1）让学生对重要知识点进行上机实践，加深理解。信号分析与处理的许多理论和方法全部用抽象的数学公式来描述，学生容易产生厌倦、恐惧心理，将抽象的理论以上机的方式展现给学生，有助于提高学生学习的主动性。例如，将卷积、相关等基本计算，连续/离散信号的傅里叶变换的计算和应用及IIR/FIR滤波器简单设计等让学生运用MATLAB、C、FORTRAN等语言上机或以作业的形式实现，并建立相应的考核机制。这非常有利于培养学生的创新和动手能力，同时也助于学生对知识点的二次消化。

（2）结合专业实际，让学生做到学以致用。《信号分析与处理》作为勘工专业的基础课，主要运用于物探、测井方法中的数据处理中。因此，可同上述方法中的数据处理具体例子相结合，进行讲述和实现，如地震勘探中常用的合成地震记录、频谱分析等方法。让学生对“学什么、怎么用、用到哪”有更清晰的理性认识。

3、合理调整教学手段

众所周知，单一的板书式教学和多媒体式教学都存在着一定的弊端。这两种教学手段的弊端在本课程中更加明显，课程中有大量的基础公式需要推导，学生对于公式推导过程的认识将直接影响本部分和后续内容的理解【2】。所以，板书式教学必不可少。但如果内容完全采用板书，授课教师将存在费时、耗力，完成不了教学任务的问题。如果采用单一的多媒体式教学将存在学生对于内容的理解过于抽象、不够深入的问题。因此，本课程的最合理的授课方式应采用板书加多媒体的教学手段。但是，如何有效地结合板书和多媒体教学手段的优点，提高学生对本课程的认识和教学质量？这是一个需要授课教师经过长期的探索、实践和改进来解决的问题。

4、结语

几年的教学探索和实践表明，石油和地质类院校的独立学院勘查技术与工程专业开设的《信号分析与处理》课程，不能过于依赖其母体高校或其它院校的教学内容和模式。应抓住独立学院人才培养的目标和学生的自身特点，合理、有效地对课程的内容和方法进行改革，加大学生动手能力、创新能力的培养，才能更加激发学生的学习兴趣和主观能动性。

参考文献：

[1]王云专，王润秋.信号分析与处理[M].北京：石油工业出版社，2006.

[2]石颖，宋利伟.“信号分析与处理”课程教学改革探索[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2014（5）.140-141