“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革趨勢(shì)探究

陳從顏，費(fèi)樹(shù)岷，柴 琳

(東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，江蘇南京 210096)

0 引言

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是高等院校電子信息類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，與本科生的“自控原理”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“DSP技術(shù)”、“通信原理”和“圖像處理”等后續(xù)專(zhuān)業(yè)課有著很強(qiáng)的聯(lián)系。該課程主要講授信號(hào)變換與線性系統(tǒng)分析的基本原理和方法，涉及到大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，同時(shí)又延伸到一些最新發(fā)展的信號(hào)變換理論和應(yīng)用知識(shí)［1-3］。該課程引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法描述和解決包括信號(hào)和系統(tǒng)兩類(lèi)實(shí)際物理問(wèn)題，并將二者有機(jī)結(jié)合在一起?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程是本科生進(jìn)一步學(xué)習(xí)通信、電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)方面各課程不可或缺的基礎(chǔ)，越來(lái)越受到教師、學(xué)生和教學(xué)管理部門(mén)的重視。

近20年來(lái)，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)一直在發(fā)生變化，理論與實(shí)踐研究不斷發(fā)展［4-6］。一方面，各種分析方法不斷更新，應(yīng)用對(duì)象日益拓展。另一方面，采用國(guó)際教材和雙語(yǔ)教學(xué)成為該課程發(fā)展變化的一種趨勢(shì)。為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，我們將課程教學(xué)和應(yīng)用實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)。

我們長(zhǎng)期跟蹤國(guó)際同類(lèi)課程的教材更新和教學(xué)模式變化，不斷把握國(guó)內(nèi)外該課程的發(fā)展趨勢(shì)，并在實(shí)際教學(xué)中逐漸將這些新穎的教學(xué)理念和研究成果融匯進(jìn)去。本文對(duì)這些變化趨勢(shì)進(jìn)行了歸納，希望有助于推動(dòng)該課程的改革發(fā)展。

1 “信號(hào)與系統(tǒng)”課程改革

1.1 課程內(nèi)容融合最新研究成果

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程涉及面寬廣，概念和技術(shù)不斷更新和進(jìn)步。教學(xué)除了講授基本內(nèi)容外，還要將最新科研成果與課程中的一些重要概念和習(xí)題相關(guān)聯(lián)起來(lái);在課后習(xí)題中舉例說(shuō)明數(shù)字通信和濾波等方面的新概念新算法，例如在傅立葉變換習(xí)題中用少許篇幅簡(jiǎn)介小波變換的應(yīng)用［1］。使用的教材還結(jié)合到具體的最新應(yīng)用對(duì)象，舉例說(shuō)明信號(hào)變換和系統(tǒng)分析方法。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師還可以聯(lián)系自身的課題研究成果討論應(yīng)用實(shí)例。

1.2 重視培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力

在教學(xué)過(guò)程中不僅要重視理論分析，更需要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和實(shí)踐動(dòng)手能力。這是當(dāng)今“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)的一個(gè)重要特征。例如，我們將課程中建立的信號(hào)與系統(tǒng)概念與實(shí)際中的對(duì)象聯(lián)系起來(lái)，這是建模的逆過(guò)程，以前是常常被忽略的。授課教師在教學(xué)過(guò)程中可借助Matlab等工具配以大量的實(shí)例并強(qiáng)調(diào)與實(shí)際結(jié)果的驗(yàn)證，采用不同的方法和途徑來(lái)核實(shí)最后分析結(jié)果，簡(jiǎn)潔明了將數(shù)學(xué)模型和實(shí)際對(duì)象聯(lián)系起來(lái)［5］。

1.3 注重教與學(xué)的交互性

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)過(guò)程中越來(lái)越重視教與學(xué)的交互性。體現(xiàn)在課堂上教師與學(xué)生交流在增加，甚至安排類(lèi)似研討班課程，這有利于師生隨時(shí)把握知識(shí)點(diǎn)吸收的進(jìn)程。在課外，交互式教學(xué)網(wǎng)站能夠提供包括信號(hào)與系統(tǒng)構(gòu)成、卷積、采樣和混疊在內(nèi)的各種概念的動(dòng)畫(huà)演示，學(xué)生可以與教師在線交流并下載文件等［6］。有些教學(xué)網(wǎng)站可以進(jìn)一步建成開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在平臺(tái)上進(jìn)行演示。例如把傅立葉變換直接應(yīng)用到音頻信號(hào)，即將不同采樣頻率采集到的語(yǔ)音信號(hào)數(shù)據(jù)作傅立葉變換，從而展現(xiàn)信號(hào)頻譜與時(shí)域波形，學(xué)生可以由此建立數(shù)據(jù)采集、采樣定理、混疊和信號(hào)重建等概念，并初步認(rèn)識(shí)不確定性原理和短時(shí)傅立葉變換等時(shí)頻分析方法。

2 雙語(yǔ)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程越來(lái)越重視拓展本科生的國(guó)際視野和培養(yǎng)其國(guó)際交流能力。國(guó)外教材的引入和推廣能夠使我們深入了解該課程在國(guó)際上的教學(xué)理念，而雙語(yǔ)教學(xué)更對(duì)國(guó)內(nèi)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)和科研起到積極推動(dòng)作用。很多大學(xué)已經(jīng)開(kāi)展多年的雙語(yǔ)教學(xué)改革，有些學(xué)校甚至開(kāi)始聘請(qǐng)外籍學(xué)者進(jìn)行全英文授課。

從近年來(lái)的國(guó)內(nèi)雙語(yǔ)教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，雙語(yǔ)教學(xué)開(kāi)始由半外型教學(xué)模式向混合型教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。根據(jù)這種漸進(jìn)式教學(xué)模式，在課程教學(xué)的初始階段用漢語(yǔ)和英語(yǔ)交叉的形式授課，而后逐漸減少漢語(yǔ)使用比例，形成一個(gè)循序漸進(jìn)的語(yǔ)言過(guò)渡階段。從實(shí)際教學(xué)情況來(lái)看，這要比純外語(yǔ)上課效果好些，學(xué)生可以縮減語(yǔ)言適應(yīng)的周期。參與雙語(yǔ)教學(xué)的教師可以課前把學(xué)生會(huì)遇到專(zhuān)業(yè)詞匯羅列出來(lái)，以供學(xué)生課前預(yù)習(xí)。課堂上教師用漢語(yǔ)稍加解釋?zhuān)箤W(xué)生不會(huì)感到太陌生和難于理解，將學(xué)生的課堂注意力放在知識(shí)體系的接收和思維過(guò)程的訓(xùn)練上。在學(xué)生逐漸習(xí)慣英語(yǔ)教學(xué)的方式后，可以有計(jì)劃地增加用英語(yǔ)授課、課堂問(wèn)答的時(shí)間比例。這種教學(xué)方式稱(chēng)為混合型雙語(yǔ)教學(xué)模式。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的變化趨勢(shì)。這些趨勢(shì)表現(xiàn)為:課程內(nèi)容融合最新的研究成果和拓展應(yīng)用對(duì)象，教學(xué)目標(biāo)更注重實(shí)際分析和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，教學(xué)方式開(kāi)始強(qiáng)調(diào)多方式的互動(dòng)體驗(yàn)，雙語(yǔ)教學(xué)則由半外型教學(xué)模式向混合型教學(xué)模式推進(jìn)。了解這些將有利于我們進(jìn)一步將“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的知識(shí)和理念靈活有機(jī)地應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，能更好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

［1］ Charles L.Philips，Jonh M.Parr，Eve A.Riskin.Signals，systems，and transforms(Fourth Edition)［M］.USA:Pearson Education.2008.

［2］ Alan V.Oppenheim，Alan S.Willsky，S.Hamid.Signals and Systems(Second Edition)［M］.USA:Prentice Hall.1996.

［3］ 管致中，夏恭恪，孟橋.信號(hào)與線性系統(tǒng)(第4版)［M］.北京:高等教育出版社.2004.

［4］ 劉永樣，吳京，黎湘.面向國(guó)際一流大學(xué)的信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)模式研究［J］.長(zhǎng)沙:高等教育研究學(xué)報(bào).2011.34(2):77-79.

［5］ 王秀清.MATLAB軟件在信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.通遼:內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào).2010.16(2):187-189.

［6］ 解培中，呂瑞蘭.基于網(wǎng)站的信號(hào)與系統(tǒng)課程網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)研究［J］.秦皇島:教學(xué)研究.2012.35(5):62-64.