深挖課堂潛力 變抽象理論為綜合運(yùn)用能力——《信號(hào)與系統(tǒng)》核心課程的綜合教改研討

王秀山 李 勉 王永田 吳 昂 季寶杰

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

0 前言

《信號(hào)與系統(tǒng)》是機(jī)電工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，該課程的關(guān)聯(lián)性比較強(qiáng)，因此，學(xué)好該門課程對(duì)學(xué)生掌握該專業(yè)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論非常重要。2011年前，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)還沒有開展核心課程教學(xué)改革，該門課程在教學(xué)過程中存在一些不足，比如學(xué)生覺得是一門理論課，看不到應(yīng)用價(jià)值，學(xué)的不扎實(shí)，遇到實(shí)際問題不會(huì)用所學(xué)理論知識(shí)求解，更不會(huì)解決一些實(shí)際工程技術(shù)問題。該門課程與其它核心課有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致該專業(yè)的學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不牢和學(xué)習(xí)深度不夠，對(duì)學(xué)生的就業(yè)與考研的有一定的影響[1-2]。上述問題已經(jīng)制約了電子信息工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力發(fā)揮，2012年，學(xué)校開展三年核心課程教學(xué)改革，《信號(hào)與系統(tǒng)》課程組果斷對(duì)以往的教學(xué)理念和教學(xué)模式大膽改革，教學(xué)改革主要突出兩個(gè)方面：深挖課堂潛力和變抽象理論知識(shí)為綜合運(yùn)用能力。

1 教學(xué)改革的內(nèi)容

1.1 適合農(nóng)業(yè)類院校學(xué)生實(shí)際的教材選擇

教學(xué)過程中，教材的選擇非常重要，好的教材能提升教學(xué)的效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。電氣系《信號(hào)與系統(tǒng)》以前使用的是高等教育出版社出版編寫的教材。雖然這本書為國(guó)家十二五規(guī)劃教材，但是在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)該教材有如下問題：

（1）部分章節(jié)的部分內(nèi)容講述不太清楚，比如線性方程組求解過程中的零值問題、二階系統(tǒng)和一階系統(tǒng)中的沖擊響應(yīng)和階躍響應(yīng)問題。

（2）與其它課程關(guān)聯(lián)部分內(nèi)容過于簡(jiǎn)單，比如電路的響應(yīng)分析等。

針對(duì)出現(xiàn)的問題，課程組決定在重新修訂教學(xué)大綱前，部分章節(jié)替換為國(guó)外經(jīng)典教材——麻省理工大學(xué)教授奧本海默編寫的全美經(jīng)典教材《信號(hào)與系統(tǒng)》。這種局部的修訂，帶來(lái)了如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）保持了教學(xué)的連續(xù)性。

（2）避免了原教材的缺點(diǎn)。

（3）提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（4）利于部分學(xué)生考研，因?yàn)閵W本海默的教材是國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校研究生入學(xué)考試的參考教材。

1.2 深挖課堂潛力，重視過程教學(xué)

1.2.1 部分章節(jié)采用雙語(yǔ)教學(xué)

雙語(yǔ)教學(xué)是本科教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)之一。順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，并根據(jù)機(jī)電工程學(xué)院師資情況及學(xué)生水平，本課程的第5 章和第6 章采用雙語(yǔ)教學(xué)。選擇這部分內(nèi)容采用雙語(yǔ)教學(xué)是因?yàn)檫@兩章是本課程的最后講述內(nèi)容，在前四章學(xué)習(xí)時(shí)，部分的穿插了專有名詞的英文解釋，因此安排這部分雙語(yǔ)教學(xué)，同學(xué)們能夠聽得懂。三年的教學(xué)實(shí)踐證明，同學(xué)們?cè)谘芯可雽W(xué)面試時(shí)和到外資企業(yè)應(yīng)聘時(shí)能夠熟練應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)的專業(yè)詞匯。

1.2.2 發(fā)揮課堂上教師的“演員效應(yīng)”

優(yōu)秀的老師就是一名合格的“演員”，三尺講臺(tái)就是演員的“舞臺(tái)”，“演員”要表演的精彩，臺(tái)下的艱苦付出是必不可少的，同時(shí)臺(tái)上的表演方法也非常重要。為了“演”的好，課程組老師定期集體備課，討論教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)關(guān)鍵教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方式。對(duì)于部分重要章節(jié)，采用集體授課方式，即主講老師講完后，另外兩名教師補(bǔ)充，下課后，集體探討怎樣提升教學(xué)的效果。

1.2.3 章節(jié)單元測(cè)試與期中考試

要想真正學(xué)好該門課程，除了課堂上認(rèn)真聽講外，如果平時(shí)作業(yè)的量和質(zhì)達(dá)不到，也基本不可能。為此，每一章結(jié)束后安排1個(gè)小時(shí)的習(xí)題講解課；參照國(guó)外通常的測(cè)評(píng)方法，每一章結(jié)束后進(jìn)行單元測(cè)試，課程講一半時(shí)進(jìn)行期中考試，并且平時(shí)的作業(yè)批改和單元測(cè)試和期中測(cè)試計(jì)入最終成績(jī)，占到百分制的50%；期末考試成績(jī)占最終成績(jī)的50%。

1.3 變抽象理論知識(shí)為學(xué)生的綜合運(yùn)用能力

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合：

該門課程的理論性較強(qiáng)，大部分章節(jié)的公式推導(dǎo)、定理及推論比較多，比如第四章的公式多大100 多個(gè)，內(nèi)容總體上比較抽象，作業(yè)和測(cè)驗(yàn)雖然能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但學(xué)習(xí)知識(shí)的目的是要轉(zhuǎn)化為自己的能力。因此，必要的操作訓(xùn)練及綜合應(yīng)用開發(fā)變得非常有必要。本課程的實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)層次：

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

這部分內(nèi)容主要在課堂上隨時(shí)進(jìn)行，另外有4個(gè)課時(shí)的仿真在機(jī)房里完成，借助matlab 軟件能夠完成本書大部分理論結(jié)果的驗(yàn)證。動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)共有6個(gè)課時(shí)，在信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室完成，主要考察動(dòng)手能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力。

（2）綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)

在開課之前，對(duì)學(xué)習(xí)該課程的同學(xué)分為若干個(gè)興趣團(tuán)隊(duì)，每隊(duì)的人數(shù)為3-5 人，課程組老師根據(jù)該課程的工程應(yīng)用案例設(shè)計(jì)若干個(gè)工程項(xiàng)目或者小型開發(fā)項(xiàng)目，讓學(xué)生選題并且制定項(xiàng)目的實(shí)施方案等。這些項(xiàng)目不但要用到本課程的大部分知識(shí)，也要用到已學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容，更會(huì)用到未學(xué)課程的內(nèi)容，對(duì)于知識(shí)的系統(tǒng)化和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣有很大的促進(jìn)作用。對(duì)于優(yōu)秀的結(jié)項(xiàng)項(xiàng)目，推薦參加全國(guó)電子類的競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和歸屬感。

2 綜合教改的結(jié)果

教學(xué)改革的推進(jìn)和努力換來(lái)了較好的結(jié)果，成績(jī)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

2.1 該門課程的理論知識(shí)學(xué)得扎實(shí)

具體表現(xiàn)在考研學(xué)生的專業(yè)課選擇上，以2013年畢業(yè)的10 級(jí)電信（2）班為例，13 名考研的學(xué)生中，選擇《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的有9 人，比例達(dá)69%，與學(xué)生座談時(shí)談到為什么選擇這門課程，學(xué)生普遍說對(duì)這門課比較有信心。

2.2 全國(guó)電子設(shè)計(jì)類比賽獲獎(jiǎng)同學(xué)多

自2011年來(lái)，興趣團(tuán)隊(duì)的成員先后在全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用大賽、全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)大賽、全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生挑戰(zhàn)杯比賽和工信部全國(guó)電子專業(yè)人才大賽，其中獲得一等獎(jiǎng)1 次，二等獎(jiǎng)3 次，三等獎(jiǎng)6 次的好成績(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

該門核心課程的教改完成了教材的優(yōu)化選擇、仿真實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)安排、課堂內(nèi)容的設(shè)計(jì)和作業(yè)及測(cè)驗(yàn)的配置等內(nèi)容，三年的實(shí)踐表明，以“深挖課堂潛力，變抽象理論知識(shí)為綜合運(yùn)用能力”的教學(xué)改革取得了很好的成績(jī)。行百里者，半九十，面對(duì)未來(lái)，充滿期待，但課程改革的任務(wù)也任重而道遠(yuǎn)，課程組有信心把教改做的更好。

［1］畢萍，劉旒.面向卓越工程師目標(biāo)進(jìn)行信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33(1):190-193.

［2］陳英.獨(dú)立學(xué)院圖書室在高校文化建設(shè)中的作用[J].科技視界，2014(20):200-201.