獨(dú)立學(xué)院“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革與建設(shè)

李和 周斌

【摘 要】針對(duì)獨(dú)立學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)要求，本文提出了一套信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革與建設(shè)的實(shí)施方案，其中包括理論教學(xué)改革、雙平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以及課程網(wǎng)站建設(shè)等方面。實(shí)踐表明，此項(xiàng)教學(xué)改革可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力，改善教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】信號(hào)與系統(tǒng)；教學(xué)改革；課程網(wǎng)站建設(shè)

隨著各高校招生規(guī)模的逐步擴(kuò)大，我國高等教育已從精英教育走向了大眾教育，作為第三批次錄取的獨(dú)立學(xué)院本科學(xué)生，其基礎(chǔ)更為薄弱，在思維理解能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣等方面與一本或二本學(xué)生有較明顯的差距。這必然要求獨(dú)立學(xué)院在課程教學(xué)方面進(jìn)行必要調(diào)整，以適應(yīng)新的形勢[1]。信號(hào)與系統(tǒng)課程是通信工程專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程理論性、工程應(yīng)用性強(qiáng)，且較為抽象，歷來是學(xué)生認(rèn)為難學(xué)的課程之一。作為獨(dú)立學(xué)院不能照搬一本或二本信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)模式，必須建立適合三本學(xué)生的教學(xué)體系，通過教學(xué)改革來培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力，改善教學(xué)效果。筆者從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及課程網(wǎng)站建設(shè)等方面闡述了我院信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革與建設(shè)。

1 理論教學(xué)改革

1.1 教材與教學(xué)內(nèi)容改革

信號(hào)與系統(tǒng)課程的特點(diǎn)是概念抽象，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較為復(fù)雜，結(jié)果較難理解，不僅具有很強(qiáng)的理論性，但也同時(shí)也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。目前國內(nèi)外有許多“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的經(jīng)典教材，這些教材內(nèi)容豐富、論述詳盡，幾乎涵蓋了該門課程所有知識(shí)點(diǎn)，教材的理論體系架構(gòu)也非常完整。對(duì)于基礎(chǔ)較好的本科生而言，選用上述這些教材進(jìn)行學(xué)習(xí)非常合適，但這些教材都偏重理論性，不太適合我們?nèi)驹盒W(xué)生使用。

隨著信息技術(shù)有關(guān)的新知識(shí)、新概念、新硬件和軟件不斷更新，本著“必需”、“夠用”的原則，我們編寫了適合我們?nèi)驹盒W(xué)生使用的《信號(hào)與系統(tǒng)分析》新教材[2]。所謂“必需”就是為專業(yè)課學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)所“必需”，為培養(yǎng)“再學(xué)習(xí)能力”和“創(chuàng)新能力”所“必需”；“夠用”是指突出基礎(chǔ)性，加強(qiáng)基本知識(shí)和基本分析方法學(xué)習(xí)是夠用的。本教材的主要特色在于：對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡和提煉，刪除一些復(fù)雜的理論推導(dǎo)，引入MATLAB進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬與仿真實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論和方法的同時(shí)，深入掌握MATLAB的使用，將大量繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，并將課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及例題用MATLAB進(jìn)行形象、直觀的計(jì)算機(jī)模擬與仿真實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)基本原理、方法及應(yīng)用的理解，實(shí)現(xiàn)從基本理論到實(shí)際應(yīng)用的過渡。

1.2 教學(xué)手段與方法的改革

在教學(xué)手段上，我們制作了與教材配套的《信號(hào)與系統(tǒng)多媒體課件》， 改變了傳統(tǒng)黑板式的單一教學(xué)方式，采用黑板和課件相結(jié)合的教學(xué)方式。通過制作多媒體課件，代替了原來大量的板書，節(jié)省了教師和學(xué)生的時(shí)間，使教師可以集中精力傳授教學(xué)內(nèi)容；課件利用MATLAB、FLASH等多種軟件，將圖、文、聲、像等媒體表現(xiàn)方式有機(jī)結(jié)合，通過生動(dòng)形象的演示可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解；但同時(shí)結(jié)合黑板可完成一些公式和例題的推導(dǎo)，可加深學(xué)生對(duì)基本概念和基本分析方法的理解和掌握?？傊?，通過多種教學(xué)表現(xiàn)形式，教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況靈活調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)教和學(xué)之間的交流。

在教學(xué)方法上，刪除一些復(fù)雜的理論推導(dǎo)，取而代之的是應(yīng)用MATLAB軟件幫助學(xué)生完成數(shù)值計(jì)算、信號(hào)與系統(tǒng)分析的可視化建模及仿真調(diào)試，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和獨(dú)立解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和使用MATLAB進(jìn)行信號(hào)處理領(lǐng)域的各種分析應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 基于軟硬件結(jié)合的“雙平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的主要補(bǔ)充，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中具有重要地位。我們“信號(hào)與系統(tǒng)”課程采用基于軟硬件結(jié)合的雙平臺(tái)教學(xué)[3]，開設(shè)24個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，其中保留了原來的8學(xué)時(shí)硬件電路實(shí)驗(yàn)，增加了16學(xué)時(shí)MATLAB軟件實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的取舍和編排二者盡可能取長補(bǔ)短。硬件電路實(shí)驗(yàn)中對(duì)于儀器的操作、硬件電路的調(diào)試等充分鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力；對(duì)于MATLAB軟件實(shí)驗(yàn)，我們編寫了與理論教材配套的實(shí)驗(yàn)教材[4]，與理論教學(xué)同步，實(shí)驗(yàn)教材全面系統(tǒng)的介紹應(yīng)用MATLAB對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)進(jìn)行分析與實(shí)現(xiàn)的具體方法，并提供程序?qū)嵗?、基本?shí)驗(yàn)內(nèi)容和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生根據(jù)程序?qū)嵗?dú)立完成信號(hào)與系統(tǒng)分析的可視化建模及仿真調(diào)試等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和獨(dú)立解決問題的能力。通過軟硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生的動(dòng)手能力與理論水平同時(shí)提高，也更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我們的硬件電路實(shí)驗(yàn)全部采用開放性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式。以學(xué)生預(yù)習(xí)﹑自選時(shí)間和自主做實(shí)驗(yàn)為主，教師講解示范為輔。為此，我們進(jìn)一步完善了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并且將示波器等重點(diǎn)儀器的使用方法印成卡片，每個(gè)實(shí)驗(yàn)位置放一份。學(xué)生做好預(yù)習(xí)才能準(zhǔn)許進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，老師不講解只輔導(dǎo)答疑和檢查結(jié)果，學(xué)生基本都能完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如果有學(xué)生完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，則可以充分利用開放實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這期間學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下，對(duì)相關(guān)課外內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，例如電子制作或進(jìn)行其它科研項(xiàng)目等。通過推出一系列的實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)模式后，近年來，我們指導(dǎo)的學(xué)生在全國大學(xué)生電子制作競賽中獲得了較好的成績，學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力有較大提高。

3 信號(hào)與系統(tǒng)課程網(wǎng)站建設(shè)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展， 為構(gòu)建主動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境提供了充分條件，課程網(wǎng)站建設(shè)將傳統(tǒng)的以教師為中心的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的主動(dòng)學(xué)習(xí)模式，可以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和解決問題，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[5]。我們信號(hào)與系統(tǒng)課程網(wǎng)站的建設(shè)參考國家精品課程網(wǎng)站的建設(shè)思路，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。網(wǎng)站共分為課程介紹、課程特色、師資隊(duì)伍、課程資源、實(shí)踐教學(xué)、仿真園地、互動(dòng)交流（BBS）七大板塊。

課程資源板塊為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，包括課程的教學(xué)大綱、授課計(jì)劃表、電子教案、補(bǔ)充習(xí)題、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué)錄像等部分，學(xué)生用自己的學(xué)號(hào)、姓名注冊(cè)通過管理員審核后，可以下載課程資源，給學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)帶來了極大的方便。實(shí)踐教學(xué)板塊包括實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等部分，通過實(shí)踐教學(xué)板塊，學(xué)生可充分的利用教學(xué)資源掌握試驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)也為信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)改革中開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有力的保證。仿真園地板塊結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，利用MATLAB對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行建模仿真，并給出了MATLAB仿真的源代碼，這樣可以將信號(hào)與系統(tǒng)課程中較難掌握和理解的內(nèi)容形象生動(dòng)地展現(xiàn)出來，提高了教學(xué)效率，增強(qiáng)了直觀教學(xué)和教學(xué)效果，從而使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解更加透徹。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題可以通過討論版（BBS）提出，尋求老師或者同學(xué)們的幫助，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)交流。

4 結(jié)束語

我們通過信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革與建設(shè)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的獨(dú)立獲取知識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，逐步形成了一套特色鮮明的理論和實(shí)踐教學(xué)體系，取得了較好的教學(xué)效果，同時(shí)也為獨(dú)立學(xué)院信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)改革與建設(shè)提供了一個(gè)較好的參考模式。教學(xué)改革是一個(gè)需要不斷探索的過程，如何在教學(xué)中更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，值得在以后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳從顏，費(fèi)樹岷，柴琳.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革趨勢探究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014 36（1）：13-14.

[2]徐亞寧，李和.信號(hào)與系統(tǒng)分析[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[3]陳英，等.基于軟硬件結(jié)合的“雙平臺(tái)教學(xué)”在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].長沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，26（2）：128 -130.

[4]徐亞寧，等.信號(hào)與系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（MATLAB版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[5]呂瑞蘭，解培中.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的探索和實(shí)踐：以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2013，15（3）：26-29.

[責(zé)任編輯：薛俊歌]