西部地区信号与系统课程理论和实践教学方法探索

肖林　张永胜　刘佩

【摘 要】《信号与系统》是通信工程专业最重要的专业基础课程之一，该课程教学内容多、课程理论性强、教学公式和推导较为抽象和复杂。针对该课程的教学现状和存在的问题，结合我们西部地区贫困落后的实际情况，我们在理论教学、课后实践和学生思想上的引导这三个方面进行了探索和改革。实践证明，该改革具有明显的有效性和优越性，该改革有利于激发学生学习热情和兴趣，有利于提高教师教书的激情，有利于加强学生的创新能力，有利于提高教师的教学效率。

【关键词】信号与系统；西部地区；MATLAB；教学方法；改革创新

0 引言

我国西部地区包括重庆、四川、贵州、云南、广西、陕西、甘肃、青海、宁夏、西藏、新疆、内蒙古等十二个省、直辖市和自治区。土地面积681万平方公里，占全国总面积的71%；人口约3.5亿，占全国总人口的28%。 西部地区尽管疆域辽阔，但是经济、教育等方面相对于东部发达地区而言，仍然有很大差距。在教育方面，我们西部地区没有东部沿海那么多的师资力量和教育资源，这就意味着我们在教育这一方面已经输在了起跑线上，此时此刻，我们只有奋力拼搏积极进行课程教学探索与改革，不断提升教师授课的效率和学生上课的效果，我们才可以进一步缩短与东部沿海发达地区在教育、文化、经济等方面的差距。

1 理论教学的升级

1.1 教学内容的优化整合

《信号与系统》这门课程内容涉及面非常广，信息量特别大。在课时非常有限的情况下，教师教起来总是感觉课时不够用，因而要把课程教完，所以教师不得不赶进度。与此同时，我们吉首大学目前是二本院校，学生由于对知识的接受、同化不及时，在这种情况下，学生学习效果、教师教学效率都难以达到理想状态。针对这种情况，我们可以坚持重点论，抓住事情的主要矛盾，把握全书的重点。梳理《信号与系统》课本后不难发现其知识体系主要为“两个系统、两类方法、三种变换”，即连续时间系统和离散时间系统，时域分析法和变域分析法，傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。这样一来，我们抓住了这些主要内容后，那么我们教师在授课时就可以有的放矢把握重点内容。此外，《信号与系统》的部分内容与《数字信号处理》中的部分内容重合了，例如时域部分、Z变换等。在这种情况下，我们可以按照合理顺序，一次性授课到位，考试把好关，避免一个内容多门课程反反复复教，这样可以提高时间利用率、授课效率和学习效率。

1.2 注重数学基础

翻开教材就不难发现，《信号与系统》这门课程与《高等数学》联系十分密切，《高等数学》中的三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）、卷积运算、差分方程、微分方程、以及差分方程、微分方程的运算求解等内容在《信号与系统》中占有举足轻重的地位。然而对于我们部分《高等数学》基础不牢固的同学而已，学习《信号与系统》难度非常大，有的同学甚至产生畏难情绪，以致于心存放弃该学科的思想。结合我们处于西部地区的吉首大学现状，我们不能让学生跟不上课程，所以在我们教学过程中遇到有同学不懂的地方，坚决不能逃避问题，不能一句“这是你们《高等数学》学过的内容”就打发了不懂的同学，而因在时间允许的情况下梳理高等数学知识，耐心地讲解，以最大限度地达到教学效果，当然，在教学过程中穿插去讲高等数学知识就好，不能刻意去花时间讲解（受授课课时限制），重在讲解数学模型体现的《信号与系统课程》的实际物理意义，而不是苛求数学公式推导的严密。这样一来，一方面，能够提高学生的学习信心并且激发学生在学习中发现乐趣。另一方面，教师讲解的时候可以使更多人能够听得懂、更多人能够认真听，教师能够与学生有更多的眼神的交流以提高授课效率。

1.3 多媒体的合理使用

多媒体作为一种现代化的教学工具，对于我们西部地区来说，能够拥有就已经非常不错了，但是在一定程度上，要合理使用，每一枚硬币都有两面，比如功能强大的电脑，在我个人看来，它既是工具又是玩具，它到底是工具还是玩具处决于怎么使用它。多媒体设备亦是如此。一方面多媒体作为一种新型教学设备，相对于传统板书教学模式，它可以实现迅速放映课件，可以使学生在有限时间内扫描到更多的画面感受更多的信息量。但是不能一味地使用多媒体，单纯地使用多媒体设备而不进行板书，会导致学生只盯着投影仪对面的大屏幕而不是教师，教师与学生之间如果缺乏了互动，那肯定会多多少少影响到教学的气氛，这样一来教学效果可能还大大不如传统的板书教学模式。因此，我们可以把传统的板书教学模式与新型的多媒体教学设备结合起来。在一些解释、推导方面，板书会更加清晰，在一些图片处理、信号模拟等方面用多媒体完美展示。充分利用两者的优点，教学效果才会达到最佳。此外可以考虑把课件拷贝给学生，以弥补多媒体放映太快部分学生课堂上来不及记笔记这一缺点。

1.4 注重作业、习题的讲评与答疑

课后作业与习题将是检验学生学习成果和教师教学效果的重要工具，作业与习题务必重点对待。学生通过写作业可以发现自己学习的不足之处，方便有针对性地查漏补缺，教师通过作业可以检查自己的教学效率，方便把握学生的学习情况。教师们可以在各个重点内容讲完之后布置一定量的作业与习题，并且要求学生保质保量地独立完成。完成作业后再挑时间统一进行讲解，讲解过程中过鼓励学生提问，多鼓励学生举一反三，同时要严厉批评抄袭作业的同学，树立威信。因为在合适的时候打一棒子还得给颗糖吃可以以消除学生的负面情绪，充分调动学生学习的积极性。当然，如果教师没有布置作业，也没有答疑这个环节，那么学生肯定“其为惑也，终不解矣！”。其实，讲解作业、答疑就是为了“解惑”，会解题了的同学可以趁热打铁巩固所学知识事半功倍，不会解题的同学通过习题课答疑课也会慢慢地弄懂题目、跟上教师教学的步伐。

1.5 考试方式的改进

在我们位于西部地区的吉首大学，在这片贫瘠的土地上，相当一部分同学为了拿到好名次为了拿到奖学金，为了提高卷面分只是盲目的做大量的课后习题，只侧重于公式的识记。却没有意识到学习就是为了应用，因而我个人认为这样即使高分，但这个分数不一定就能体现出该学生的真实能力与水平，所以，在一定程度上改变考试方式变得尤为重要。我们吉首大学《信号与系统》实验课程单独考核，体现了学校和我院对学生实践能力的重视，此外，我们可以把《信号与系统》期末考试的分数按照末考卷面分40%、课后习题及作业20%、课程设计30%、考勤10%的比例来划分。按照该比例的划分落实，学生将会改变以往只注重课本理论知识而忽略实验与课程设计等实践应用的格局，有利于推动学生综合能力全面发展。

2 实践环节的优化

2.1 MATLAB与实验箱相结合

根据我校的实际情况，我们可以把实验分为机房的MATLAB实验和实验室的实验箱实验。我们可以现在实验箱上，按照《信号与系统实验指导》一步一步把把相关信号调试出来，观察对比并拍照记录，再进行分析，穷其原理。之后我们可以立马进行MATLAB编程，把抽象的相关信号通过MATLAB软件实现，我们可以把MATLAB上描绘的图像与实验箱的图像进行对比、分析，这样一来，我们可以更加深刻地理解所学内容，可以到达“知其然，并且知其所以然”的境界，可以更加牢固地掌握相关知识，可以提高对《信号与系统》这门课程的热情及兴趣，与此同时，还可以促进学生加强对MATLAB的学习和使用，可以锻炼和提高学生的实践能力和创新能力。

2.2 重视课程设计及其创新

学生通过参与课程设计，有助于加深我们对信号与系统这门课程的理解，趁热打铁从而巩固我们课堂上所学知识，可以把课堂上学到的相关理论知识付诸实践，有利于锻炼我们的逻辑思维能力、有利于有效地训练我们的创新思维和发现问题、解决问题的能力。在参与课程设计的过程中，往往难免遇到这样或者那样的问题，通过什么途径来解决这些问题往往能够最能锻炼人。实际上，在这个过程中自己去发现问题，自己去解决问题印象更加深刻。而这个过程也是学生能力提高的重要途径。我们可以奖惩并行、恩威并施地对表现好的同学进行表扬和鼓励，对表现不好的同学提出批评，如此一来便可以敦促同学们积极参与课程设计参与实践重新，更好的把理论知识实践化。

3 学生思想的升华

帕斯卡儿曾说过，“人只不过是一根芦苇，是自然界最脆弱的东西，但是他是一根能思想的芦苇”。确实如此，一个人的思想非常重要。如果一个同学不想学了，哪怕老师讲得再好，可能学生的学习也达不到老师的期望，就像你永远无法叫醒一个装睡的人一样。从学生的角度来看，《信号与系统》这门课程学不好、不及格的诸多原因中，很显然，有几大部分同学都是或这或那的原因对这门课程厌倦或者对这门课程感到恐惧而不想学习。所以，引导学生对《信号与系统》这门课程的态度由被动地接受变主动的探索非常重要。

4 结束语

为结合前人的改革及教学经验及《信号与系统》这门课程的特点，根据西部地区的实际情况，做出了以上教学改革措施。经过仔细分析和实践试讲，结果表明，不少学生由被动地接受灌输变成了积极主动地探索。思想上的升华、实践环节的优化及理论课程的升级在一定程度上证实了该改革措施的合理性、有效性和较传统模式教学的优越性。

【参考文献】

[1]赖欣，谌海云，顾亚雄.“信号与系统”课程教学改革的探索与实践[Z].

[2]陈琦玮，张静亚.《信号与系统》课程教学的探索和实践[Z].

[3]刘二林，王颖.“信号与系统”的实践与探索[Z].

[责任编辑：杨玉洁]