信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考

吳健

（安慶師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 安慶 246133 ）

1 信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

“信號(hào)與系統(tǒng)” 以高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)和電路分析等課程為基礎(chǔ)，主要研究信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論與方法。該課程理論性很強(qiáng)，內(nèi)容比較抽象，公式理論推導(dǎo)較多，知識(shí)面廣，在教學(xué)上存在一定的難度[1]。在教學(xué)過(guò)程中，我們針對(duì)該門(mén)課程提出了教學(xué)改進(jìn)方法，但情況仍然不是很好，主要分析有以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1 教材選擇及教學(xué)內(nèi)容處理

教材的選擇對(duì)于一門(mén)課的教學(xué)效果起著很重要的作用。多年來(lái)，我們一直選擇由高等教育出版社出版，鄭君里等編寫(xiě)的 “信號(hào)與系統(tǒng)” 作為授課教材。該教材所涉及的內(nèi)容比較全面比較系統(tǒng)，概念講解比較清晰，層次結(jié)構(gòu)比較合理，可以為學(xué)生們提供所需掌握的知識(shí)點(diǎn)。但是，作為一門(mén)和現(xiàn)實(shí)聯(lián)系緊密的課程，在教學(xué)內(nèi)容的處理上，老師得多下功夫。因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的的最關(guān)鍵部分，教材上有些示例并沒(méi)有及時(shí)更新，與我們身邊的實(shí)際問(wèn)題或其他相關(guān)課程需要解決的問(wèn)題聯(lián)系不緊密，這會(huì)讓學(xué)生們?nèi)狈W(xué)習(xí)興趣，變成為了掌握知識(shí)而被動(dòng)的去接受、去學(xué)習(xí)，這大大降低了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)欲望，影響了用所學(xué)知識(shí)和實(shí)際相聯(lián)系的能力。

1.2 教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方式——教師講授仍然被廣泛的應(yīng)用，這種方法對(duì)于絕大多數(shù)的課程可能仍然適用，因?yàn)榻處熆梢院芎玫匕盐照n堂，可以把公式及相關(guān)理論的推導(dǎo)講解的十分清楚，但是對(duì)于 “信號(hào)與系統(tǒng)” 這門(mén)課而言，這種傳統(tǒng)的灌輸式的教學(xué)方法是有很大弊端的，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題自己解決問(wèn)題的熱情沒(méi)有被發(fā)掘出來(lái)，創(chuàng)新性思維也被禁錮住，對(duì)老師的 “迷信” 會(huì)越來(lái)越深。學(xué)生如果長(zhǎng)期被動(dòng)的接受，慢慢會(huì)消磨掉對(duì)未知知識(shí)探索和學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

1.3 作業(yè)模式

教學(xué)環(huán)節(jié)中很重要的一部分就是作業(yè)。學(xué)生們通過(guò)做作業(yè)可以對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固和復(fù)習(xí)，加深記憶和理解，也可以鍛煉學(xué)生們的動(dòng)手動(dòng)腦能力，而老師們通過(guò)批改作業(yè)，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況。作業(yè)如果布置得好，在一定程度上會(huì)激發(fā)學(xué)生們的創(chuàng)新意識(shí)和靈感，增加對(duì)這門(mén)課的喜愛(ài)；反之，作業(yè)如果沒(méi)有精心挑選，隨便布置那些過(guò)于陳舊、老套的題目，不僅會(huì)滋生抄作業(yè)、找答案的風(fēng)氣，而且會(huì)讓學(xué)生們對(duì)該課程產(chǎn)生厭煩心理，這樣根本起不到作業(yè)的最初的目的。

1.4 考核方式

對(duì)于該課程的考核，一直采用的是實(shí)驗(yàn)30%，理論70%。因此，學(xué)生絕大多數(shù)只注重于理論的死記硬背，以求考試過(guò)關(guān)，而沒(méi)有真正地將所學(xué)知識(shí)消化，達(dá)到應(yīng)用的目的。這樣的比例分配也不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。另外，單一的試卷題目，還會(huì)帶來(lái)一個(gè)隱患，就是作弊問(wèn)題。因此，作為教師，要根據(jù)社會(huì)的需要，不斷調(diào)整和完善該課程的考核方式，幫助學(xué)生自覺(jué)地認(rèn)識(shí)到如何學(xué)習(xí)，如何用所學(xué)解決問(wèn)題。

2 信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改進(jìn)策略

結(jié)合筆者近兩年的教學(xué)經(jīng)歷，下面就如何更好地改善 “信號(hào)與系統(tǒng)” 這門(mén)課程存在的不良教學(xué)現(xiàn)狀，提高該課程的教學(xué)效果，提出以下幾個(gè)方面的改進(jìn)措施：

2.1 合理使用教材，及時(shí)更新內(nèi)容

首先，對(duì)于教材的內(nèi)容，選取第一章到第八章作為我們的講授內(nèi)容。其教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單地可以概括為兩種系統(tǒng)：連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)；兩類(lèi)方法：時(shí)域分析法與頻域分析法；三大變換：傅里葉變換、拉普拉斯變換及Z 變換。這些內(nèi)容的研究方法看似各自獨(dú)立，實(shí)際密切聯(lián)系又相互滲透，所以在講解的過(guò)程中一定要注意引導(dǎo)，突出聯(lián)系，讓學(xué)生能從更高的層面、更深的角度把握整個(gè)課程的核心內(nèi)容。其次，在教學(xué)的過(guò)程中不能完全按照教材內(nèi)容的先后次序按部就班的進(jìn)行講解，要根據(jù)學(xué)生的理解能力，以及知識(shí)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系，對(duì)所講內(nèi)容的次序進(jìn)行稍微的調(diào)整。比如拉普拉斯變換較傅里葉變換來(lái)說(shuō)，對(duì)于學(xué)生更好接受一點(diǎn)，即在教學(xué)的過(guò)程中，可以先講授連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換，循序漸進(jìn)，再增加難度講傅里葉變換及系統(tǒng)分析，這樣的調(diào)整可以使學(xué)生更易接受。最后，作為教師，應(yīng)該及時(shí)地豐富并更新課本上的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容更加貼近生活和實(shí)際應(yīng)用。另外，可以將自己科研成果中涉及的較為簡(jiǎn)單卻和授課內(nèi)容相關(guān)的部分及時(shí)分享給學(xué)生，讓其了解比較前沿比較先進(jìn)的知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)其對(duì)科研的興趣。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方式，創(chuàng)新教學(xué)方法

基于 “信號(hào)與系統(tǒng)” 課程內(nèi)容的特點(diǎn)，涉及的理論方法多，公式推導(dǎo)難。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方式傳授式不能被完全摒棄，而是應(yīng)該采取傳統(tǒng)與新型教學(xué)方式相結(jié)合的手段。我們可以采用討論課的形式[2]講解某些部分的內(nèi)容。由于傳統(tǒng)的講授方法讓學(xué)生的參與度不高，而討論課的方式和學(xué)生以小組的形式展開(kāi)討論，成為了課堂的主人，可以自由發(fā)表自己的看法。也可以采用傳統(tǒng)板書(shū)和多媒體課件相結(jié)合的方式，比如在利用圖解法講解卷積的積分計(jì)算過(guò)程時(shí)，采用自己編寫(xiě)的PPT 多媒體課件，用動(dòng)畫(huà)演示計(jì)算過(guò)程，可以使原本十分枯燥的理論推導(dǎo)變得十分直觀，便于學(xué)生理解含義。如今網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源日益增多，很多知名高校都開(kāi)設(shè)了自己的慕課平臺(tái)，因此可以有效地利用這些網(wǎng)絡(luò)中的教學(xué)資源，讓學(xué)生充分接觸到不同的教師、不同的教材對(duì)同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。另外，我們還應(yīng)不斷地創(chuàng)新教學(xué)方法讓好的教學(xué)方法增強(qiáng)課堂氛圍，提高教學(xué)效果。啟發(fā)式教學(xué)法，可以以問(wèn)題為引導(dǎo)，讓學(xué)生們自己發(fā)掘或?qū)で蠼鉀Q問(wèn)題的方法，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生自己解決問(wèn)題的能力。比較教學(xué)法，可以在比較的過(guò)程中，加深已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的記憶，促進(jìn)對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的理解，如離散時(shí)間系統(tǒng)與連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，兩者都有時(shí)域分析與頻域分析。因此，在講解時(shí)我們可以讓學(xué)生們對(duì)比理解。最后，要注重實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程的實(shí)驗(yàn)具體分為硬件實(shí)驗(yàn)和軟件實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是實(shí)際操作驗(yàn)證，一個(gè)是計(jì)算機(jī)仿真編程。比如驗(yàn)證抽樣定理。首先，教師示范，讓學(xué)生觀察抽樣脈沖、抽樣信號(hào)等，并觀察抽樣過(guò)程中發(fā)生混疊和非混疊時(shí)的波形。然后學(xué)生通過(guò)MATLAB 編程[3]，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)論，再根據(jù)仿真自己動(dòng)手調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱，對(duì)比所得的結(jié)論。這樣采取軟硬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生對(duì)理論掌握的更加準(zhǔn)確和透徹，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生們實(shí)際操作動(dòng)手能力。

2.3 完善評(píng)價(jià)模式，突出實(shí)踐能力

教學(xué)的宗旨是通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過(guò)程來(lái)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，以實(shí)際的項(xiàng)目來(lái)帶動(dòng)學(xué)生理論的學(xué)習(xí)，最終達(dá)到理論與實(shí)踐能力的雙提高[4]。對(duì)于“信號(hào)與系統(tǒng)” 的考核標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)由幾部分構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)10%（考勤，作業(yè)等），這在大學(xué)里是必不可少的；實(shí)驗(yàn)操作30%（程序的編寫(xiě)與運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)報(bào)告）；理論考試60%。看似和平時(shí)的考核標(biāo)準(zhǔn)似乎區(qū)別不大，但是平時(shí)成績(jī)中作業(yè)的考察，應(yīng)先從教師自身進(jìn)行改進(jìn)，題目的選取一定要秉承與時(shí)俱進(jìn)的原則。而實(shí)驗(yàn)操作和理論考試則都是采用上機(jī)考試，學(xué)生隨機(jī)抽取題目，公正且避免作弊，而且在得分比例的分配上可以看出，這樣的考核更加看重學(xué)生的實(shí)際操作能力，考察其是否可以將所學(xué)應(yīng)用于實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題，而不是單純地培養(yǎng)知識(shí)“存儲(chǔ)器”。

3 結(jié)束語(yǔ)

好的教學(xué)方法，可以大大提高教學(xué)效果，使得老師易教，學(xué)生愛(ài)學(xué)。因此，筆者針對(duì) “信號(hào)與系統(tǒng)” 課程的特點(diǎn)，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，最后針對(duì)問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容的處理、教學(xué)方式的改進(jìn)以及考核制度的完善三個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)，提出了自己的想法。在以后的教學(xué)工作中，我們將不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，反思教學(xué)過(guò)程，努力尋求更好的教學(xué)方法。