基于應用型人才培養(yǎng)的“信號與系統”課程教學改革研究:以淮南師范學院為例

張大雷，廖曉緯

(淮南師范學院 電氣信息工程學院，安徽 淮南 232038)

地方性應用型高校的培養(yǎng)目標主要是“知識型的勞動者”，所以應當把重點落在應用型人才培養(yǎng)這個目標上。從專業(yè)課程結構看，“信號與系統”是電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎課，在培養(yǎng)學生終身學習能力方面占據重要地位，直接關系到后續(xù)專業(yè)課程的學習，且課程從理論上提出的分析問題的方法是一種科學且實用的方法①奧本海姆等:《信號與系統》(第二版)，劉樹棠譯，西安:西安交通大學出版社,1998年。，將影響今后學生們在實踐中解決問題的思維方式。所以本課程教改的主要目標就是努力突出培養(yǎng)學生用信號與系統的模式，來建立分析問題的思路和解決問題的能力。

一、課程性質分析

“信號與系統”作為信號分析和系統分析的基礎理論課程，是電氣與通信類專業(yè)的一門核心的專業(yè)基礎課，并且是許多高校相關專業(yè)的研究生入學必考專業(yè)課程。該課程以數學理論及電路理論等為基礎，為程控交換、移動通信、通信原理等專業(yè)課打下理論鋪墊②管致中,夏恭恪:《信號與線性系統》(第三版)，北京:高等教育出版社,1992年。，在教學計劃中處于承前啟后的關鍵位置，其教學效果的優(yōu)劣直接關系到學生對后續(xù)課程相關概念、原理的理解。

隨著教學改革的深入，開設這門課程的專業(yè)范圍日趨擴大③鄭君里,應啟珩,楊為理:《信號與系統(第二版)，北京:高等教育出版社,2000年。，同時其內容也越來越豐富。筆者在大量借鑒外校的先進教學經驗基礎上，結合所在學校淮南師范學院的辦學定位，形成了現在的教學方式。理論授課中以信號的時域分析和變換域分析為主干，以連續(xù)型和離散型為兩大主要系統類型，同時力圖反映出相關領域科學技術的發(fā)展與現狀，以科研促教學，實踐效果較好，成為學校電氣信息類專業(yè)教學的骨干課程之一。

淮南師范學院自2002年設置電子信息科學與技術專業(yè)后，于2004年開出“信號與系統”課程。隨著專業(yè)的發(fā)展，陸續(xù)設置了自動化、通信工程、電子信息工程、電氣信息工程及自動化等新專業(yè)，“信號與系統”是這些專業(yè)的專業(yè)基礎課程?，F在“信號與系統”課程開設面為5個專業(yè)，每屆各專業(yè)學生數約80-90人。隨著學校的發(fā)展，開課學生數逐年在增加，作為學科基礎課程，其教改和建設的受益面越來越大。

淮南師范學院課程教學選用“十五”國家級規(guī)劃教材，吳大正主編，高等教育出版社出版的《信號與線性系統分析》（第四版）④吳大正,楊林耀,張永瑞:《信號與線性系統分析》(第四版)，北京:高等教育出版,2005年。。根據學校制訂的專業(yè)教學計劃，課程總學時72，其中課堂教學54學時，實驗18學時，為實驗箱和測量儀器組成的實驗系統，包括5個驗證性實驗和1個設計性實驗。參考書重點推薦鄭君里主編的《信號與系統》。

二、課程體系研究

“信號與系統”的課程體系可以簡單地總結為:一個系統、兩種方法、三類變換、四大分析域①②燕慶明:《信號與系統教程》(第二版)，北京:高等教育出版社,2007年。。

一個系統：指研究的對象為LTI（線性時不變）系統；

兩種方法：指系統分析的方法分為時域分析和變換域分析；

三類變換：指系統分析中常見的三類變換，即Fourier變換，Laplace變換和Z變換；

四個分析域：指時域，頻域，復頻域（S域和Z域），矩陣域。

“信號與系統”課程教學內容如表1所示。

表1 “信號與系統”課程內容

三、課堂教學改革

在教學理念上，注重理論聯系實際，將經典的工程實例融入到課程體系中。教學中加強四點：一是問題導入，使學生產生一種求知勢能，提高學生學習主動性；二是加強工程實例介紹，把嚴密的理論與生動的實踐有機結合起來；三是教學內容的安排由淺入深，由簡單到復雜、循序漸近；四是教學上注重突出工程特性而淡化數學復雜性。

在教學方法上，將理論與工程實踐、軟件與硬件、課內與課外等整合起來，并積極利用現代化的教學手段提升課堂教學的信息量，激起學生的求知熱情。

1.課堂教學——理論與工程實踐相結合

結合工程實踐來解決重點和難點，充分挖掘信號與系統的內在聯系。在課程內容更新方面下功夫，體現出技術的發(fā)展。通過對應用實例的介紹加深對基本概念的理解和把握；組織教學時，不僅體現課程內部縱向的聯系，還體現不同課程之間的橫向關系，并在教學中適當引入軟件仿真，使學生得到更加直觀的感受。

2.實驗教學——軟件與硬件相結合

改變傳統的全部以硬件實驗為主的做法，將軟件仿真實驗和硬件實驗相結合，即節(jié)約了成本，又能提高學生的創(chuàng)新意識。實驗內容體現多層次，學生在整個學期結合課程學習完成這些實驗，并且一直延續(xù)到后續(xù)數字信號處理課程結束。實驗強調過程、淡化結果。

3.課程研討——課內與課外相結合

以作業(yè)的形式，將課程研討放在第二課堂和課程網站上進行。擬定專題小論文或相關知識的綜述，開發(fā)課外學習時空，促進學生的自主學習能動性。

四、實踐教學改革

1.變“輔導解答”為“引導啟發(fā)”

以往在實踐教學中，學生碰到問題時教師通常直接給予解答，學生處于被動的位置。為了提高學生分析與解決問題的能力，變過去的輔導解答為引導啟發(fā)，培養(yǎng)學生學習的自覺性和能動性。

2.變“面向結果”為“面向過程”

實驗的目的不僅僅是驗證結果，更重要的是在實驗的過程中，通過自己的探索激發(fā)學習動力，培養(yǎng)學習興趣，在過程中鍛煉自己。

3.變“一元模式”為“多元模式”

逐步探索靈活多樣的實驗模式，充分利用學生的業(yè)余時間，引導學生的自主學習，培養(yǎng)大家的團隊精神。

五、教學手段改革

1.融合理論教學與實踐教學

將最新的科研成果融入到教學實踐中，加強學科之間的融合，以及學科內各知識點的融合等，使學生對學科有更加全面、整體的認知。

2.結合實際的理論教學

課程教學形式將課堂教學和實驗教學相結合，教學內容中引入工程實例，形成理論與實踐教學的相互支持、互為補充的教學形式，可使學生學習課程時感受到這門課程確實是與實際生活息息相關的，是從實踐中總結出來的一門理論科學。

3.傳統教學與現代教學相結合

課堂教學以多媒體為主，板書為輔的方法，力求發(fā)揮傳統教學和現代教學手段的長處，既增大課堂教學的信息量，又能在教師的講解中得到思維訓練，提高課堂教學質量。

六、教學效果

1.開拓了課程教學的時空

課程教學分為第一課堂教學，完成教學計劃教學，第二課堂完成仿真實驗教學和學生自主學習。在不增加計劃課時的前提下，使課程教學的時間和空間都擴展了，對提高教學質量有較好的促進作用。

2.可平衡不同層次學生的學習需求

布置MATLAB仿真形式的作業(yè)和課題，在第二課堂范圍內，對不同層次的學生設定不同的要求，對學有余力的學生也有發(fā)揮的空間。

3.教學注重學以致用

強調在教學中引入工程實例，使學生感覺理論學習帶有目的性，促進學生自主學習的能動性。