“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究

楊鈺 李榮 梁曉琳 王林惠 李玲香

摘要：“信號(hào)與系統(tǒng)”作為電子、通信相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在學(xué)科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)上有著重要意義。為了更好發(fā)揮這門(mén)課程的優(yōu)勢(shì)，文章結(jié)合應(yīng)用型院校的特點(diǎn)，指出“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出相應(yīng)解決方法，旨在提升學(xué)生的應(yīng)用能力、實(shí)踐能力以及優(yōu)化課程內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：信號(hào)與系統(tǒng);課程改革;實(shí)踐研究

中圖法分類(lèi)號(hào)：TN911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research on teaching reform and practice of “signal and system” course

YANG Yu，LIRong，LIANGXiaolin，WANGLinhui，LILingxiang

（Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou，Hunan 425199，China）

Abstract：“Signal and system”， as a basic course for electronics and communication-related majors， is of great significance in the cultivation of disciplines and majors. In order to give full play to the advantages of this subject， this article combines the characteristics of application-oriented colleges， points out the problems in the teaching of “signal and system” course and proposes corresponding solutions， aiming to improve students' application ability， practical ability and optimize the course content.

Key words： signal and system，curriculumreform，practice research

在高校教學(xué)中，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)基于相關(guān)基礎(chǔ)課程教學(xué)。而對(duì)電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電氣工程、通信等傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，“信號(hào)與系統(tǒng)”則是一門(mén)必須學(xué)好的基礎(chǔ)課程，要求他們具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，掌握復(fù)變函數(shù)以及電路分析等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)，為之后掌握數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)信號(hào)處理以及通信原理等知識(shí)奠定理論基礎(chǔ)。此外，學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程也是研究信息獲取、處理、傳輸、儲(chǔ)存等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)。

1“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

隨著教育觀念不斷演化，各類(lèi)教育學(xué)思想快速涌現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)形式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足教育行業(yè)的需求。因此，為了達(dá)到教育改革的目的，把握課程教學(xué)特點(diǎn)，我們應(yīng)該從“時(shí)效性”和“時(shí)代符合性”入手，這是擺在大部分應(yīng)用型高校和相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師面前的一個(gè)難題。事實(shí)上，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革應(yīng)該集中在教師教學(xué)觀念的改革以及教學(xué)重點(diǎn)的安排上[1]。

“信號(hào)與系統(tǒng)”是電子、通信工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的前提是擁有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、分析基礎(chǔ)以及掌握積分變換等知識(shí)。同時(shí)，在實(shí)際的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)中，教師側(cè)重于講授基本理論和分析方法，可為學(xué)習(xí)“現(xiàn)代信號(hào)處理”“數(shù)字圖像處理”以及“DSP 器件應(yīng)用”等課程打下基礎(chǔ)。在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革上，還需要讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)以及著重培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力。現(xiàn)階段，若要達(dá)到上述目標(biāo)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守應(yīng)用型院校的學(xué)生培養(yǎng)制度，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，并將理論知識(shí)教學(xué)劃為重點(diǎn)，以提高教學(xué)質(zhì)量。

2“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的困境

2.1改革困境

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革主要存在兩個(gè)難點(diǎn)。（1）改革目標(biāo)不明確。教師方面，“按部就班”地對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程進(jìn)行教學(xué)，沒(méi)有嚴(yán)格統(tǒng)一教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)方式，學(xué)生只能機(jī)械地完成預(yù)定教學(xué)任務(wù)，未能明顯體現(xiàn)出教學(xué)目標(biāo)的差異性和特殊性[2]。學(xué)生方面，由于生活環(huán)境、學(xué)習(xí)能力存在差異，導(dǎo)致他們?cè)趯?shí)際學(xué)習(xí)時(shí)也各有不同。而從宏觀上來(lái)看，利用該教學(xué)模式雖然能完成既定目標(biāo)，但沒(méi)有考慮學(xué)生的實(shí)際情況，也沒(méi)體現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)原則。隨著國(guó)家在教育教學(xué)上不斷投入，在課程設(shè)計(jì)和教學(xué)模式上出現(xiàn)了“質(zhì)的變化”，這也讓傳統(tǒng)教學(xué)模式與學(xué)生的實(shí)際情況相吻合。所以，對(duì)于廣大教師而言，為了提升教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變教學(xué)方式、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。但是，若要在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到這一目標(biāo)頗具難度，同時(shí)如果教師缺乏教學(xué)改革的思想認(rèn)識(shí)，在教學(xué)中未樹(shù)立明確的目標(biāo)導(dǎo)向，會(huì)對(duì)課堂教學(xué)質(zhì)量造成一定影響。

（2）改革效果不明顯。課程方面，隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，全新的高校教學(xué)課程理念也在不斷普及，許多教師在思維和意識(shí)上也受到了影響[3]。教師明白日常教學(xué)中必須做到形式創(chuàng)新和教學(xué)改革。這推進(jìn)了教學(xué)改革，但從具體落實(shí)情況來(lái)看還存在問(wèn)題。例如，為滿(mǎn)足“轉(zhuǎn)變教育模式”的要求，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革有流于表面之嫌，導(dǎo)致課程改革與學(xué)生反饋達(dá)到不到預(yù)期。課堂方面，課堂教學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的主要環(huán)節(jié)，時(shí)間緊迫而寶貴。課程改革是為了提升學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)和知識(shí)水平，如果課程改革流于形式，既影響了“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的正常教學(xué)，又降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.2教學(xué)困境

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程在教學(xué)困境上主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

（1）教學(xué)手段單一。學(xué)生學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的要求較高，尤其是對(duì)“公式概念理解”“繁雜推導(dǎo)”“分析能力”應(yīng)用較多，在課程內(nèi)容上也涉及多個(gè)數(shù)學(xué)公式，如微積分、差分方程、拉普拉斯變換等，因此也被人們認(rèn)為是難度系數(shù)較高、講解能力要求較高的一門(mén)課程。傳統(tǒng)講解“信號(hào)與系統(tǒng)”課程時(shí)多采用板書(shū)和多媒體展示的形式，借助多媒體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)能夠?yàn)檎故鞠嚓P(guān)概念提供良好的平臺(tái)，但在數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用上較多，尤其是公式的應(yīng)用上要求較高。大部分情況下，多媒體設(shè)備只是在一定程度上代替了傳統(tǒng)板書(shū)，緩解了教師的書(shū)寫(xiě)壓力。同時(shí)，在教學(xué)上，為了增強(qiáng)學(xué)生的記憶、加深理解，老師會(huì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)推演，這也讓學(xué)生造成了誤解，認(rèn)為學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程時(shí)只側(cè)重?cái)?shù)學(xué)知識(shí)復(fù)習(xí)、概念理解。但是，大部分學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)普遍存在學(xué)習(xí)難度高、基礎(chǔ)差的情況，這不利于其對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程概念的理解。

（2）缺乏實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程在學(xué)習(xí)過(guò)程中離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象理解和結(jié)果探究。傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)通常借助“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探索，但受制于學(xué)時(shí)限制，學(xué)生在環(huán)節(jié)和地點(diǎn)上只能選擇實(shí)驗(yàn)室來(lái)開(kāi)展。而大部分學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)中，又會(huì)出現(xiàn)“理論大于實(shí)驗(yàn)”的情況。學(xué)生重視基礎(chǔ)公式推導(dǎo)，忽略探究結(jié)果的過(guò)程，使自身陷入被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（3）考核形式不合理。長(zhǎng)期以來(lái)，各種課程在考核形式上多選擇“平末結(jié)合”。而“信號(hào)與系統(tǒng)”課程作為基礎(chǔ)課程代表，也會(huì)選擇這種考試形式，其日?？己诵问桨ㄆ綍r(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分，平時(shí)成績(jī)只占學(xué)期總成績(jī)的30%～40%，期末成績(jī)則決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果。所以，從考核分配來(lái)看，學(xué)生的期末成績(jī)比重較大，而“信號(hào)與系統(tǒng)”課程對(duì)數(shù)學(xué)能力的要求較高，在數(shù)學(xué)考核上較為明顯。因此，部分學(xué)生備考時(shí)將其當(dāng)成數(shù)學(xué)考試，大量做習(xí)題來(lái)復(fù)習(xí)。而這種復(fù)習(xí)模式對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)太過(guò)功利，使得其只注重結(jié)果，不注重過(guò)程，對(duì)于專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)以及專(zhuān)業(yè)水平展示上十分不利，也不符合應(yīng)用型高校的教學(xué)預(yù)期。

3“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)優(yōu)化原則

在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革和實(shí)踐中必須遵循科學(xué)與實(shí)用的原則，結(jié)合應(yīng)用型高校學(xué)生的特點(diǎn)，保證其在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠充分理解所學(xué)知識(shí)，要求教師在教學(xué)過(guò)程中必須保證課程改革效果。因此，在課程優(yōu)化的過(guò)程中讓學(xué)生了解“教師在講解的過(guò)程中主要圍繞的是什么？教師所講解的知識(shí)核心是什么？”，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中無(wú)論采用何種形式都必須讓學(xué)生積累知識(shí)，做到牢固掌握新知識(shí)。針對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程，教師既要做改革教學(xué)方式，又要?jiǎng)?chuàng)新思維，做好積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與了解學(xué)生的實(shí)際情況，保證教學(xué)時(shí)既體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)又符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。這要求教師不僅擁有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，還能及時(shí)結(jié)合教學(xué)實(shí)際，圍繞課本內(nèi)容和教學(xué)方式做到相互融合，從而體現(xiàn)教學(xué)改革的價(jià)值、發(fā)揮創(chuàng)新的積極作用，為提升“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)質(zhì)量打好基礎(chǔ)。

4“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革策略

在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革中可以堅(jiān)持“理清思路、大膽應(yīng)用”的原則。其主要是強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念—“觀念的轉(zhuǎn)變是行動(dòng)的先導(dǎo)”，這也是“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革中的重要一環(huán)。如果相關(guān)教師不能及時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，沒(méi)有厘清課程教學(xué)改革與課堂的關(guān)系，也就談不上后續(xù)教學(xué)改革的落實(shí)。所以，在觀念的改變上，教師一定要敢于破除傳統(tǒng)思維，這也是“時(shí)代性”的具體體現(xiàn)。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)通過(guò)新手段、新思路來(lái)建立更加完善的教學(xué)模式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)之外提升綜合素質(zhì)。例如，在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的重點(diǎn)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)的講解中，教師要敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)思維，放手讓學(xué)生成為課堂的 “主導(dǎo)者”。此外，在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)的中，教師會(huì)講到FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的內(nèi)容，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)掌握FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)明白FIR濾波器頻率采樣的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容以及相關(guān)知識(shí)。為達(dá)到教學(xué)目的，大部分教師會(huì)采用多媒體設(shè)備去講解FIR濾波器的相關(guān)知識(shí)，但就實(shí)際課程教學(xué)效果來(lái)看，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。而隨著課程改革的深入，教師可以將更多的課堂時(shí)間留給學(xué)生，通過(guò)采用工程實(shí)例與課上知識(shí)講授相結(jié)合的方式，利用當(dāng)下發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，給學(xué)生提前下發(fā)FIR濾波器設(shè)計(jì)作業(yè)，要求他們?cè)谧陨砟芰Ψ秶畠?nèi)先進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。在課堂上，教師發(fā)揮實(shí)驗(yàn)機(jī)房的優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行展示，這既能讓學(xué)生加深對(duì)FIR濾波器設(shè)計(jì)的理解，也能為他們塑造一個(gè)真實(shí)的實(shí)踐場(chǎng)景，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性。

5結(jié)束語(yǔ)

在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的過(guò)程中，教師要做到“具體問(wèn)題具體分析”，從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，厘清改革思路，并以應(yīng)用型高校的實(shí)際需求為導(dǎo)向，落實(shí)課程教學(xué)改革工作。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊洋，王秀芹.基于線(xiàn)上教學(xué)的信號(hào)與系統(tǒng)課程改革與實(shí)踐[J].高師理科學(xué)刊，2021，41（ 9）：89-92.

[3]沈陸.淺談《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[.J].新疆農(nóng)機(jī)化，2021（3）：47-48.

作者簡(jiǎn)介：

楊鈺（1983——），碩士，講師，研究方向：電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制、智能算法。