面向测控专业的信号处理类课程的教学改革与实践

吴兰

摘要：对于多数院校而言，信号处理类课程主要包括“信号与系统”、“数字信号处理”、“随机信号分析”等部分。其中，“信号与系统”主要研究时间信号的连续性和分散性关系的知识体系，而“数字信号处理”则主要把研究重点放在时间信号的分散性上。随着信号处理学科的不断发展，信号处理类课程已经不单单局限于传统的通信、控制和测量工程，还有语音、通信、卫星、遥感等高科技领域也应运而生。作为信号处理源头的测控类专业，在光学、精密仪器、电子、电力等方向的发展上都起到了带头的作用，因此，信号处理类课程教学的改革与实践越来越重要。

关键词：创新；数字信号处理；课程改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）11-0085-02

一、引言

信号处理类课程是电子信息与自动化控制专业的一门重要课程，是一门理论性与实践性要求都很强的基础专业课。测控技术与仪器专业是以测量和控制理论与技术为主体，研究物质世界中信息获取、处理、传输和利用的一门综合性学科。本专业主要学习电子技术、计算机技术、光学工程技术、机械工程技术和自动化技术等方面的基础知识和一定的专业知识，并受到相应的工程训练，旨在培养具有软、硬件结合的知识结构和解决测控系统、信息处理、过程控制、仪器设计等领域技术问题能力的综合应用型人才。

目前，学生在工程技术和创新应用开发能力上依然需要进一步加强，为此我们进行了信号处理类课程教学的改革与实践，以学生创新能力为培养方向，对信号处理类课程的相关概念具体化、计算技能的提高、改革全新的课程体系、优化教学手段、明确教学目标等方面都作出了综合的论述。旨在使本门学科抽象的概念更加明晰化、具体化，从而提高学生综合解决问题的能力。

二、课程改革与实践的具体目标

课程改革的目的应该是使课程更加专业化、独到化，使课程成为推动学科建设的一种有力武器，对专业的指导与控制起到一种示范的作用。测控专业的信号处理类课程，应该比普通的课程更综合、更全面，既要满足课程的全面性、效率性，又要将测控信息的获取与处理，以及所涉及的计算机、电力学、电子学等方面的具体内容进行整合，实现学科之间的相互交叉、渗透与融合。因此，以测控专业为主要的改革方向，注重本专业理论建设的加强与创新人才的培养，加强各类课程之间的联系，建设课程关联网。打破传统的单门课程教学的单一性，由表及里、由内而外逐渐进行渗透，形成互相关联、逐级递增的结构性教学模式，使课程改革更加符合信息化标准，加强学生的基本能力建设、实践能力，使学生在掌握更加牢固的专业知识的同时，实现全方位的综合发展。

三、信号处理课程设计教学过程现状

在课程设计中，主要重视对学生个人能力的培养和训练，通常以个人的形式进行学习和设计，导致学生们缺乏集体团队精神。因此在进行项目开发与探索上，学生参与能力弱，开发能力不足，不利于学生综合设计能力的养成和创新能力的开发。

在课程教学的发展体系上，信号的精细分析在教学过程中往往被忽略，重点放在一般性概念的学习上，在最为关键的核心内容、操作方法等基本概念的综合学习上投入力度不大，因而很难达到预期的教学改革目标。随着大学课程模式的不断改革，应该有更多基于纯学科领域的分析方法应运而生，但大学信号处理类专业的课程学习方法依然是固守传统的机械化教学模式，单纯的进行数据分析，单一的对信息测控进行应用，对于大数据时代的数字分析技术，依然没有得到具体的应用，有的高校甚至是刚刚起步或从未开始。因此，对于信号处理类课程的改革与创新，尤其是面对测控方向的改革与创新，都是值得我们去深入探讨的关键问题。

四、课程教学中存在的实际问题

在两门课程的教学设计上，“信号与系统”的原理及应用和“数字信号处理”的原理以及应用等课程，一般由不同的教师进行授课，由于教师的教学方法不一，但是这类课程又存在很大的相关性。所以造成了教师在课程衔接，课程深入探究讲解，课程实际调研活动等方面的明显弱势地位，因此，还应加强教师在沟通、探究、讲授方面的职业技能训练。

在课程的内容衔接上，信号处理类课程的各门子课程都存在时间离散和信号控制两方面的相关内容，因此在授课内容上存在课程知识的重复，但一般高等院校所选用的教材缺乏连续性，例如具体的标识含义相同但却表示不同的专业意义，因此学生容易陷入混乱，这种专业语言还没有掌握好，那种专业语言又进入脑海，不利于专业课内容的时机把握与操控。

五、信号处理类课程设计的改革实践

1.注重基础概念的合理整合。众所周知，该部分内容难度系数大，概念抽象且不易理解，尤其是数学计算推理更是难倒了相当一部分学习者，因此学生在学习此部分内容时，老师需要重点进行强调与讲解，必要时要结合具体的实践操控对数学计算模式与根本的概念结构进行系统的演示。让同学们不单单局限于理论教学，更加注重理论与实践相结合，从而更好地理解基础概念。

2.严格规范教师教学质量，培养学生自主学习能力。对信号处理类课程基本体系的改革是教学改革的基础性步骤，教学改革的关键还在于教师教学质量的完善与教学方法的提高上。因此，在实际的教学实践中，教师应该注意以下几点：（1）教師提出学习任务，学生自主确定学习目标。在信号处理类课程教学中，教师根据教学纲要制定学习任务，确定每节课学习的具体要求。例如针对“S传递函数的变换”的重点教学内容提出具体问题，在学生自主学习的基础上，指导学生围绕所提问题进行系统的研究和探索。在制定学习目标时，教师不必局限于某一种教学方法，学生也不必局限于某一种学习方法，可以运用Matlab软件创新算法公式，提高学生的自主创新能力和思维能力。（2）在教学过程中注重实际操作。鉴于信号处理类专业的抽象性，尤其是对于测控技术而言，在进行教学设计时，不仅要掌握自己所学的基本专业知识，更要注重课程整体的理论体系建设，将抽象性的概念理论化是远远不够的，必须结合实际的应用案例才能使学生了解得更加深刻。例如声音的传输与介质影响，教师如果单纯教授理论，学生就只能在脑海中形成对于声音和介质关系的基本概念，要想深入了解，教师可以给出不用的实物，通过不同种类的声音传播，介质阻挠来区分不同的传播区域，从而帮助学生更好地理解。

3.將科学研究应用于教学实践中。一项科研项目需要很多的专业知识与精英团队，教学中有所结合的涉及科研项目的相关内容，不仅有利于提高信号类专业科学研究的知名度，提高学生们的学习兴趣，更有利于增加课程教学的专业性。例如讲解电力测控时，如果增加研究中的电力的来源、电力分类处理、电力过滤的相关研究，课堂教学就会变得更加生动，同学们也更愿意主动思考，而不是机械的倾听。

4.建设团队学习教学模式。教师要根据学生的自身特点设计合理的团队学习模式，教师在进行方案设计时，应该在明确目标、确定方法的基础上，发现学生在项目建设与维护方面存在的不足。将项目结果纳入课程改革与实践的过程中来，明确教学任务，同时发现学生在团队项目开发与建设的薄弱环节，帮助学生提高自我学习、团队参与以及自我实践的能力。学生利用综合资源进行项目建设，充分激发了自身的学习积极性，发挥了教师的主导地位，使学生最大程度上发挥了自主性和学习创造性。

结论

本文首先分析了信号处理类课程的具体课程改革目标、现在发展状况，最后对目前存在的问题以及改革的具体措施进行了初步的论述。旨在激发学生的学习兴趣，完善课程改革体系，培养宽领域、高素质的专业化信息人才。

参考文献：

[1]郑君里，应启珩，杨为理.信号与系统[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]郝晓莉.信号与系统和数字信号处理课程改革的思路和实践[J].电气电子教学学报，2004.

[3]谢守清，胡毅.信号与系统和数字信号处理的优化教学[J].电气电子教学学报，2009.

[4]王学渊，侯毅.再谈“数字信号处理”的教学改革[J]，电脑知识与技术，2012，（31）.

Signal Processing for Measurement and Control Professional Teaching Reform and Practice

WU Lan

（Henan University of Technology Institute of Electrical Engineering，Zhengzhou，Henan 450001，China）

Abstract：For most colleges and universities，the Signal processing courses mainly include "signal and system"，"digital signal processing"，"random signal analysis" and so on.Among them，the "signal and system" mainly studies the continuity of time signal and the dispersion relations of knowledge，and the "digital signal processing" is the main research emphasis on the dispersivity of the time signal.With the continuous development of signal processing disciplines，signal processing courses has not only confined to the traditional communication