關(guān)于提高隨機(jī)信號(hào)分析教學(xué)效果的思考

摘 要：隨機(jī)信號(hào)分析是一門(mén)理論性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程理論嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng)。本文根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，就理論教學(xué)中如何提高教學(xué)效果的教學(xué)方法以及教學(xué)內(nèi)容的組織方面進(jìn)行了有益的探討。

關(guān)鍵詞：隨機(jī)信號(hào)分析 教學(xué)方法 教學(xué)內(nèi)容

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）06（a）-0126-01

隨機(jī)信號(hào)分析是電子信息工程、信息與通信工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程主要講授隨機(jī)信號(hào)的基本理論和基本分析方法，內(nèi)容上涉及隨機(jī)信號(hào)的基礎(chǔ)、隨機(jī)過(guò)程、系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)信號(hào)的響應(yīng)及窄帶隨機(jī)過(guò)程等。該課程的教學(xué)目的旨在使學(xué)生理解隨機(jī)信號(hào)的特性，掌握隨機(jī)信號(hào)分析及隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)的基本理論及分析方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)如何從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)抽象建立信號(hào)與系統(tǒng)模型，經(jīng)適當(dāng)數(shù)學(xué)分析求解，對(duì)結(jié)果賦予物理意義的系統(tǒng)科學(xué)研究方法。培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題的邏輯性、靈活性與廣闊性，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程及從事電子信息技術(shù)相關(guān)的實(shí)際工作奠定理論基礎(chǔ)。

隨機(jī)信號(hào)分析是一門(mén)數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用較多的專(zhuān)業(yè)課程，也是《信號(hào)與系統(tǒng)》的后續(xù)課程，《信號(hào)與系統(tǒng)》主要研究確定信號(hào)，而在該課程中主要研究隨機(jī)信號(hào)。課程內(nèi)容較抽象，涉及到大量的數(shù)學(xué)公式，因此，要求學(xué)生具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底。為了使學(xué)生能較系統(tǒng)的掌握隨機(jī)信號(hào)的概念及基本的分析方法，加深對(duì)概念的理解，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高該課程的教學(xué)效果，需要在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行積極的探索和改革。

1 教學(xué)內(nèi)容方面的設(shè)計(jì)

任何基礎(chǔ)理論課的教學(xué)，首先，教材是基礎(chǔ)，根據(jù)目前隨機(jī)信號(hào)分析理論和技術(shù)的發(fā)展及各高校的教材使用情況，結(jié)合相關(guān)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，選擇適合當(dāng)前本科學(xué)生學(xué)習(xí)的教材。教材在內(nèi)容編排上層次要清晰、不宜過(guò)深過(guò)難。比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版的《隨機(jī)信號(hào)分析》、電子工業(yè)出版社出版的《隨機(jī)信號(hào)分析》等優(yōu)秀教材比較適合本科生的教學(xué)。

選定教材后，根據(jù)教材內(nèi)容，反復(fù)研究和整理課程相關(guān)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，找出重點(diǎn)、難點(diǎn)，精心組織教學(xué)內(nèi)容。本科生教學(xué)在內(nèi)容上不亦過(guò)深，因此，可以將課程內(nèi)容歸納成三個(gè)部分：隨機(jī)信號(hào)的理論基礎(chǔ)、隨機(jī)過(guò)程的基礎(chǔ)理論、隨機(jī)過(guò)程的應(yīng)用。第一部分主要是隨機(jī)信號(hào)要點(diǎn)回顧、隨機(jī)信號(hào)實(shí)用分布律、數(shù)字特征、函數(shù)變換。第二部分主要包括隨機(jī)過(guò)程的基本概念、平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程和各態(tài)歷經(jīng)過(guò)程，平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的自相關(guān)、互相關(guān)、功率譜和互功率譜、高斯過(guò)程與白噪聲。第三部分包括隨隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)、窄帶隨機(jī)信號(hào)。結(jié)合對(duì)白噪聲通過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析掌握隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析方法，隨機(jī)信號(hào)通過(guò)非線性系統(tǒng)可作簡(jiǎn)要介紹；窄帶隨機(jī)信號(hào)中主要介紹窄帶高斯隨機(jī)信號(hào)、窄帶高斯隨機(jī)信號(hào)的包絡(luò)和相位分布。授課時(shí)注重基礎(chǔ)理論部分，打好基礎(chǔ)，以便于進(jìn)一步學(xué)習(xí)隨機(jī)信號(hào)分析的新技術(shù)和新方法。

2 教學(xué)方法中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

2.1 注意該課程與前續(xù)課程《信號(hào)與系統(tǒng)》的聯(lián)系

信號(hào)與系統(tǒng)也是一門(mén)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)較多的專(zhuān)業(yè)課程，因此，學(xué)習(xí)隨機(jī)信號(hào)分析在學(xué)習(xí)方法上與前者有相似性。而且在一些知識(shí)點(diǎn)，例如，隨機(jī)信號(hào)的特征函數(shù)與概率密度的關(guān)系、平穩(wěn)過(guò)程的功率譜與自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系上，會(huì)用到傅立葉變換的知識(shí)，前者有類(lèi)似傅立葉變換對(duì)的關(guān)系，后者就是一對(duì)傅立葉變換對(duì)。如果能事先對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)中傅立葉變換的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，那么在講授這一部分內(nèi)容時(shí)，就可以直接利用傅立葉變換的性質(zhì)和常用的傅立葉變換對(duì)等結(jié)論來(lái)分析問(wèn)題，以便在學(xué)習(xí)時(shí)將重點(diǎn)放在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用上，而不必進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)分析和推導(dǎo)。用這種方式介紹抽象的數(shù)學(xué)概念，學(xué)生易于接受，又不失數(shù)學(xué)上的嚴(yán)謹(jǐn)性。

2.2 適當(dāng)組織討論課

當(dāng)前課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)“精講多練”，不僅僅是學(xué)生課后獨(dú)立練習(xí)，還包括在課堂上讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)中來(lái)，比如通過(guò)開(kāi)展討論課，讓學(xué)生與老師之間、學(xué)生之間進(jìn)行積極的交流和互動(dòng)。這就要求課前做好充分準(zhǔn)備、課堂上精心組織。具體實(shí)施時(shí)，可以將學(xué)生分組，每組就不同的相關(guān)內(nèi)容查閱相關(guān)資料、深入學(xué)習(xí)，然后在課堂上讓學(xué)生自己講解。由于學(xué)生平時(shí)很少有這樣的鍛煉機(jī)會(huì)，只是被動(dòng)接受知識(shí)，老師怎么講，自己怎么聽(tīng)。通過(guò)學(xué)生自己講解，一方面有了自我展示的機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)熱情會(huì)較高；另一方面，老師可以根據(jù)講解過(guò)程中出現(xiàn)的形形色色的問(wèn)題，在講解結(jié)束后給予點(diǎn)評(píng)和糾正，學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的印象會(huì)更深刻。在這個(gè)過(guò)程中，教師切勿喧賓奪主，只需要引導(dǎo)學(xué)生積極發(fā)言、積極思考。這個(gè)環(huán)節(jié)的主要目的是鍛煉學(xué)生查閱資料的能力和獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。

2.3 開(kāi)展實(shí)踐性教學(xué)

充分利用現(xiàn)有的信號(hào)分析輔助軟件開(kāi)展實(shí)踐性教學(xué)，讓學(xué)生迅速進(jìn)入隨機(jī)信號(hào)分析與處理的研究環(huán)境，親身實(shí)踐，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐性教學(xué)可以以仿真實(shí)驗(yàn)和小型的課題研究相結(jié)合，加深對(duì)隨機(jī)信號(hào)概念的理解，提高學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行理論分析的能力。其內(nèi)容可以圍繞隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生、隨機(jī)信號(hào)的特征分析、隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)等方面開(kāi)展。在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中，不要以傳統(tǒng)的灌輸式的教學(xué)方式為主，要以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)探索，教師則主要起引導(dǎo)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

在隨機(jī)信號(hào)分析課程的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革過(guò)程中，為了適應(yīng)隨機(jī)信號(hào)理論的發(fā)展和對(duì)人才培養(yǎng)的要求，提高學(xué)生運(yùn)用基本學(xué)科知識(shí)的能力和解決問(wèn)題的能力，如何把傳統(tǒng)的教師以教為主的教學(xué)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生以學(xué)為主的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，是我們需要繼續(xù)探討的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]趙淑清，鄭薇.隨機(jī)信號(hào)分析[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[2]羅鵬飛，張文明，劉忠.關(guān)于“隨機(jī)信號(hào)分析”加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)的思考[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2001（24）：38-39.

[3]方勇，劉凱，黃青華.“隨機(jī)信號(hào)分析”課程案例教學(xué)的實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009（31）：102-104.

[4]謝曉霞，羅鵬飛，張文明，等.“隨機(jī)信號(hào)分析與處理”研究型教學(xué)實(shí)踐總結(jié)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009（31）：150-151.