西部地区信号与系统实验教学改革与探索

肖林　周文辉　金杰

摘 要：信号与系统作为通信电子类专业的学科基础课程，在专业课程学习过程中起着承上启下的作用，是诸多后续课程如通信原理以及数字信号处理课程的基础。该课程本身具有很强的理论性，学生在学习课程会感觉到一定的难度，为了能帮助学生更好地学习好这门课程，我们将从实验教学的角度来改善整个信号与系统的教学质量。一方面着手教师本身备课方面的质量，一方面想办法提高学生的学习积极性以及培养学生的创新精神。

关键词：西部地区；信号与系统；改革

一、引言

信号与系统是通信、电气等专业的学科基础课，本身具有一定的抽象性，在专业课程学习过程中起着承上启下的作用，一方面作为对过往知识的检查，要求学生具有良好的高等数学基础和简单电路分析的能力，然后能够灵活的运用在对信号的时域分析和频域分析之上。另一方面也是后续课程如数字信号处理、通信原理、DSP的启蒙课程，对培养学生的分析信号以及简单系统的能力起着重要的作用。在学习这门课的过程中，学生会感觉到一定的压力，尤其是在傅里叶变换、拉普拉斯变换的学习上，这些知识涉及繁重的计算量和许多性质并且在理解上也比较抽象，很多学生望而生怯。因此，这门课程的教学质量就显得尤为重要。

为了能更好地帮助学生理解在课堂上所学的理论知识，我们将在实验教学中采取相对以前来说更为有效的措施来提高对某些概念的感性认识以及对理论知识的灵活运用能力。通过自己动手做实验的方式，学生会更加深刻的理解和运用书本知识，从而从整体上改善这门课程的教学质量。因此对实验教学的改革与探索应该以改善教学质量和提高学生的运用理论知识而自己动手做实验为目标，而做实验对学生来说本身就有一定的趣味性和挑战性，我们可以抓住这点来提高学生的学习积极性，加深对理论知识的理解程度。因此如何更加科学有效的开展实验的改革与探索成为了我们工作在一线的教师的重要课题。

二、传统实验教学现状以及存在的问题

由于我校本身地处湘西，交通不便，经济相对欠发达，教学资源比较匮乏，教学条件比较艰苦，教学器材也相对陈旧。所以，从客观的角度来讲我们本身具有一定的劣势。相对来说，作为一线工作者，我们就要付出更多的努力来提升教学质量。在信号与系统实验这门课中，我们使用的是“DJ-XH3”实验箱，这是通过收集诸多院校大量的反馈信息后不断改进而研制成功的，是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实验手段，增加了数字信号功能处理。同时，我们必须充分发挥学生的主观能动性，培养学生对知识的渴望，一切的教学目标也都应该以学生获取知识为中心开展，这既是我们开展工作的目标，也是作为一名教师的职责和义务所在。然而，过去的经历告诉我们，在这方面我们做得还远远不够。在很多次的实验过程中，学生都以抱怨学校教学器材的质量为由，比如说实验精度不够啊、导线接触不良等，然后举手示意老师过来帮忙检查问题，实验集装箱在老师的操作下，很快就出现了理想的结果，为什么？其实在这些过程中我们发现本来不是实验器材的问题，是有些学生抱着投机的心理找老师解决问题然后他就可以以“完成实验”为由提早走出实验室。往深里说，还是我们的学生做实验的积极性不高，不肯去钻研问题，只是形式上的走走过场，可能在他们心里想的是，不就是一次实验吗，对我以后的发展有什么作用吗？还不如早点出实验室早回寝室早玩游戏早休息。所以，笔者觉得，本课程的实验教学改革主要应该从两方面着手，其一是教师如何更加高质量的教学，更加有针对性的备课，其二是如何高效培养学生的学习积极性。怎么样让学生养成良好的学习态度，既有利于教师高效开展相关的教学工作，也能帮助学生在学习过程中减轻压力。

三、实验教学改革的探索

（一）培养明确目标和指导思想

加强和突出对学生创造性思维方式的培养；突出对学生科学研究工作的方法、规律及手段的训练；积极将经典课程与现代通信、信息处理等技术密切结合。学生做实验不能没有目标而只是纯粹模仿老师的动作，我们的高等教育不能知识培养一批手工匠、技术工，更应该把人的思维释放出来，这才是教育应有的本质。而这体现在学生对实验原理的把握程度上。

（二）做好基础性实验，重在能力培养

“工欲善其事必先利其器”，我们学校采用的是“DJ-XH3”实验箱，“DJ-XH”系列“信号与系统实验箱”是在收集了许多院校大量的反馈信息后，经过不断改进而研制成功的。是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实验手段，增加了数字信号处理功能。利用该实验箱可进行阶跃响应与冲击响应的时域分析；连续时间系统的模拟；抽样定理与信号恢复的分析与研究；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、AM调制与解调，FDM频分复用、借助于DSP技术实现信号频谱的分析与研究、信号分解与合成的分析与实验；各种滤波器（模拟、数字）的设计与实验等内容的学习。

针对信号与系统的实验课时相对偏少的问题，我们可以精选一些基础性强的实验来重点突破，由于信号与系统的教学内容包括连续信号与系统的分析和离散信号与系统的分析，所以在课时的分配上要兼顾“连续”和“离散”两部分内容。由此我们精选出了实验内容并作出了相应的课时安排，重在把握基础。同时也要加强组员、同学之间的交流与协作。此外，考虑到有些同學可能在规定时间内完不成实验以及那些对做实验非常有兴趣的同学，我们实验室应该在课余时间多开放，并且采取一定的手段鼓励学生常去实验室。

此外，一个相对准确的成绩评定也是实验教学过程中的一个非常重要的参考指标。目前大都数的学生成绩评定都是以期末成绩来衡量。这对于实验教学来说很显然是不科学的。在成绩分配这一块当中，我们应当把注意力放到学生的平时的学习过程中去，尤其是对于创新的同学来说，应该设置一个最高分不超过10分的附加分。基于公平的原则，教师可以在每次实验做完后立即给学生评定当次的实验情况，保证时效性。这里笔者做了一个实验成绩分项考核记分表表1如图.

（三）注重设计型实验的质量

实验教学的主要目的是使学生巩固所学理论知识，锻炼学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力，培养科研素质和创新意识。在实验教学过程中，将理论知识与硬件实验有机结合，有利于学生更加透彻的理解知识的要点以及运用知识处理实际问题的能力。通常，信号与系统课程的很多概念都是比较抽象的，如果能用更加通俗或者实例化的例子来帮助学生理解，一方面会降低学生理解的难度，同时不断地获取新知识的过程也会给了学生学习提供良好动力的源泉。比如说在模拟调制系统，要求给给定的信号进行调幅、调频等过程，其中涉及DSB、SSB、AM等调制模型。相应于上面说的，学生在刚开始接触这些知识的时候，面对大量的专业术语，可能会有点畏手畏脚从而打不开自己的思维。这时候我们教师首先应该做的就是要帮助学生克服心理上的一定障碍，想尽办法找到一种让学生更好理解知识点的方法，而不是照着书念。比如说信号的幅度调制与解调过程吧，调制就是把要调制的信号加载在载波信号的幅度上，解调是从载波上取出调制信号。其实，说的通俗点，频域上调制就是把调制信号“搬出去”，解调就是把已调制信号“搬回来”。通过这样更加生活化的词语加以描述，学生就会在心理上放下包袱，从而也就提升了学习的动力。对于学生我们应该做到因材施教，设计型实验，我们可以根据学生的实际情况以及实验内容适当的调整实验难度。这样，我相信实验成功的机率和质量也就上来了。

（四）信息时代，注重网络资源利用

现在是互联网信息时代，通信业及其发达。借助互联网，我们可以找到丰富的学科资源，我们在课堂上没有获取的知識或者书本上没有的知识完全可以在网上得到。现在知识更新的速度也是惊人的，网上学习就显得尤为重要，笔者觉得在线教学会成为未来教育的主流趋势。比如说最近国内外许多高校都在做的Massive Open Online Course即大型开放式网络课程（MOOC）。

四、结语

教育的步伐可能有些缓慢，我们的祖先在2000年前也是围绕着大讲堂聆听孔子或者苏格拉底，而现在的大学课堂还是基本如此，只是多个话筒和PPT的演示。比尔盖茨曾经说过：“人们往往高估了未来2年而低估了10年内的变化”。教学改革与探索不是一两天就能够完成的，实践证明，高职演讲与口才课程的教学改革还有许多艰苦细致的工作需要我们去思考、去探索。作为教师要不断更新教学理念，优化教学模式，创新教学方法，改革考核方式。这是一个长期的艰巨的任务。

（作者单位：吉首大学信息科学与工程学院）