面向測(cè)控專業(yè)的信號(hào)處理類課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

吳蘭

摘要：對(duì)于多數(shù)院校而言，信號(hào)處理類課程主要包括“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“隨機(jī)信號(hào)分析”等部分。其中，“信號(hào)與系統(tǒng)”主要研究時(shí)間信號(hào)的連續(xù)性和分散性關(guān)系的知識(shí)體系，而“數(shù)字信號(hào)處理”則主要把研究重點(diǎn)放在時(shí)間信號(hào)的分散性上。隨著信號(hào)處理學(xué)科的不斷發(fā)展，信號(hào)處理類課程已經(jīng)不單單局限于傳統(tǒng)的通信、控制和測(cè)量工程，還有語(yǔ)音、通信、衛(wèi)星、遙感等高科技領(lǐng)域也應(yīng)運(yùn)而生。作為信號(hào)處理源頭的測(cè)控類專業(yè)，在光學(xué)、精密儀器、電子、電力等方向的發(fā)展上都起到了帶頭的作用，因此，信號(hào)處理類課程教學(xué)的改革與實(shí)踐越來(lái)越重要。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；數(shù)字信號(hào)處理；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）11-0085-02

一、引言

信號(hào)處理類課程是電子信息與自動(dòng)化控制專業(yè)的一門重要課程，是一門理論性與實(shí)踐性要求都很強(qiáng)的基礎(chǔ)專業(yè)課。測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)是以測(cè)量和控制理論與技術(shù)為主體，研究物質(zhì)世界中信息獲取、處理、傳輸和利用的一門綜合性學(xué)科。本專業(yè)主要學(xué)習(xí)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)工程技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和一定的專業(yè)知識(shí)，并受到相應(yīng)的工程訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)具有軟、硬件結(jié)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)和解決測(cè)控系統(tǒng)、信息處理、過(guò)程控制、儀器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題能力的綜合應(yīng)用型人才。

目前，學(xué)生在工程技術(shù)和創(chuàng)新應(yīng)用開發(fā)能力上依然需要進(jìn)一步加強(qiáng)，為此我們進(jìn)行了信號(hào)處理類課程教學(xué)的改革與實(shí)踐，以學(xué)生創(chuàng)新能力為培養(yǎng)方向，對(duì)信號(hào)處理類課程的相關(guān)概念具體化、計(jì)算技能的提高、改革全新的課程體系、優(yōu)化教學(xué)手段、明確教學(xué)目標(biāo)等方面都作出了綜合的論述。旨在使本門學(xué)科抽象的概念更加明晰化、具體化，從而提高學(xué)生綜合解決問(wèn)題的能力。

二、課程改革與實(shí)踐的具體目標(biāo)

課程改革的目的應(yīng)該是使課程更加專業(yè)化、獨(dú)到化，使課程成為推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的一種有力武器，對(duì)專業(yè)的指導(dǎo)與控制起到一種示范的作用。測(cè)控專業(yè)的信號(hào)處理類課程，應(yīng)該比普通的課程更綜合、更全面，既要滿足課程的全面性、效率性，又要將測(cè)控信息的獲取與處理，以及所涉及的計(jì)算機(jī)、電力學(xué)、電子學(xué)等方面的具體內(nèi)容進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的相互交叉、滲透與融合。因此，以測(cè)控專業(yè)為主要的改革方向，注重本專業(yè)理論建設(shè)的加強(qiáng)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)各類課程之間的聯(lián)系，建設(shè)課程關(guān)聯(lián)網(wǎng)。打破傳統(tǒng)的單門課程教學(xué)的單一性，由表及里、由內(nèi)而外逐漸進(jìn)行滲透，形成互相關(guān)聯(lián)、逐級(jí)遞增的結(jié)構(gòu)性教學(xué)模式，使課程改革更加符合信息化標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)學(xué)生的基本能力建設(shè)、實(shí)踐能力，使學(xué)生在掌握更加牢固的專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全方位的綜合發(fā)展。

三、信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程現(xiàn)狀

在課程設(shè)計(jì)中，主要重視對(duì)學(xué)生個(gè)人能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，通常以個(gè)人的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，導(dǎo)致學(xué)生們?nèi)狈w團(tuán)隊(duì)精神。因此在進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)與探索上，學(xué)生參與能力弱，開發(fā)能力不足，不利于學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的養(yǎng)成和創(chuàng)新能力的開發(fā)。

在課程教學(xué)的發(fā)展體系上，信號(hào)的精細(xì)分析在教學(xué)過(guò)程中往往被忽略，重點(diǎn)放在一般性概念的學(xué)習(xí)上，在最為關(guān)鍵的核心內(nèi)容、操作方法等基本概念的綜合學(xué)習(xí)上投入力度不大，因而很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)改革目標(biāo)。隨著大學(xué)課程模式的不斷改革，應(yīng)該有更多基于純學(xué)科領(lǐng)域的分析方法應(yīng)運(yùn)而生，但大學(xué)信號(hào)處理類專業(yè)的課程學(xué)習(xí)方法依然是固守傳統(tǒng)的機(jī)械化教學(xué)模式，單純的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，單一的對(duì)信息測(cè)控進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)于大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)字分析技術(shù)，依然沒(méi)有得到具體的應(yīng)用，有的高校甚至是剛剛起步或從未開始。因此，對(duì)于信號(hào)處理類課程的改革與創(chuàng)新，尤其是面對(duì)測(cè)控方向的改革與創(chuàng)新，都是值得我們?nèi)ド钊胩接懙年P(guān)鍵問(wèn)題。

四、課程教學(xué)中存在的實(shí)際問(wèn)題

在兩門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)上，“信號(hào)與系統(tǒng)”的原理及應(yīng)用和“數(shù)字信號(hào)處理”的原理以及應(yīng)用等課程，一般由不同的教師進(jìn)行授課，由于教師的教學(xué)方法不一，但是這類課程又存在很大的相關(guān)性。所以造成了教師在課程銜接，課程深入探究講解，課程實(shí)際調(diào)研活動(dòng)等方面的明顯弱勢(shì)地位，因此，還應(yīng)加強(qiáng)教師在溝通、探究、講授方面的職業(yè)技能訓(xùn)練。

在課程的內(nèi)容銜接上，信號(hào)處理類課程的各門子課程都存在時(shí)間離散和信號(hào)控制兩方面的相關(guān)內(nèi)容，因此在授課內(nèi)容上存在課程知識(shí)的重復(fù)，但一般高等院校所選用的教材缺乏連續(xù)性，例如具體的標(biāo)識(shí)含義相同但卻表示不同的專業(yè)意義，因此學(xué)生容易陷入混亂，這種專業(yè)語(yǔ)言還沒(méi)有掌握好，那種專業(yè)語(yǔ)言又進(jìn)入腦海，不利于專業(yè)課內(nèi)容的時(shí)機(jī)把握與操控。

五、信號(hào)處理類課程設(shè)計(jì)的改革實(shí)踐

1.注重基礎(chǔ)概念的合理整合。眾所周知，該部分內(nèi)容難度系數(shù)大，概念抽象且不易理解，尤其是數(shù)學(xué)計(jì)算推理更是難倒了相當(dāng)一部分學(xué)習(xí)者，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時(shí)，老師需要重點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)與講解，必要時(shí)要結(jié)合具體的實(shí)踐操控對(duì)數(shù)學(xué)計(jì)算模式與根本的概念結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的演示。讓同學(xué)們不單單局限于理論教學(xué)，更加注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而更好地理解基礎(chǔ)概念。

2.嚴(yán)格規(guī)范教師教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。對(duì)信號(hào)處理類課程基本體系的改革是教學(xué)改革的基礎(chǔ)性步驟，教學(xué)改革的關(guān)鍵還在于教師教學(xué)質(zhì)量的完善與教學(xué)方法的提高上。因此，在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：（1）教師提出學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。在信號(hào)處理類課程教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)綱要制定學(xué)習(xí)任務(wù)，確定每節(jié)課學(xué)習(xí)的具體要求。例如針對(duì)“S傳遞函數(shù)的變換”的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容提出具體問(wèn)題，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生圍繞所提問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究和探索。在制定學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)，教師不必局限于某一種教學(xué)方法，學(xué)生也不必局限于某一種學(xué)習(xí)方法，可以運(yùn)用Matlab軟件創(chuàng)新算法公式，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和思維能力。（2）在教學(xué)過(guò)程中注重實(shí)際操作。鑒于信號(hào)處理類專業(yè)的抽象性，尤其是對(duì)于測(cè)控技術(shù)而言，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要掌握自己所學(xué)的基本專業(yè)知識(shí)，更要注重課程整體的理論體系建設(shè)，將抽象性的概念理論化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用案例才能使學(xué)生了解得更加深刻。例如聲音的傳輸與介質(zhì)影響，教師如果單純教授理論，學(xué)生就只能在腦海中形成對(duì)于聲音和介質(zhì)關(guān)系的基本概念，要想深入了解，教師可以給出不用的實(shí)物，通過(guò)不同種類的聲音傳播，介質(zhì)阻撓來(lái)區(qū)分不同的傳播區(qū)域，從而幫助學(xué)生更好地理解。

3.將科學(xué)研究應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中。一項(xiàng)科研項(xiàng)目需要很多的專業(yè)知識(shí)與精英團(tuán)隊(duì)，教學(xué)中有所結(jié)合的涉及科研項(xiàng)目的相關(guān)內(nèi)容，不僅有利于提高信號(hào)類專業(yè)科學(xué)研究的知名度，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，更有利于增加課程教學(xué)的專業(yè)性。例如講解電力測(cè)控時(shí)，如果增加研究中的電力的來(lái)源、電力分類處理、電力過(guò)濾的相關(guān)研究，課堂教學(xué)就會(huì)變得更加生動(dòng)，同學(xué)們也更愿意主動(dòng)思考，而不是機(jī)械的傾聽。

4.建設(shè)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)教學(xué)模式。教師要根據(jù)學(xué)生的自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式，教師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在明確目標(biāo)、確定方法的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在項(xiàng)目建設(shè)與維護(hù)方面存在的不足。將項(xiàng)目結(jié)果納入課程改革與實(shí)踐的過(guò)程中來(lái)，明確教學(xué)任務(wù)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目開發(fā)與建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生提高自我學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)參與以及自我實(shí)踐的能力。學(xué)生利用綜合資源進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，充分激發(fā)了自身的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了教師的主導(dǎo)地位，使學(xué)生最大程度上發(fā)揮了自主性和學(xué)習(xí)創(chuàng)造性。

結(jié)論

本文首先分析了信號(hào)處理類課程的具體課程改革目標(biāo)、現(xiàn)在發(fā)展?fàn)顩r，最后對(duì)目前存在的問(wèn)題以及改革的具體措施進(jìn)行了初步的論述。旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，完善課程改革體系，培養(yǎng)寬領(lǐng)域、高素質(zhì)的專業(yè)化信息人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]郝曉莉.信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理課程改革的思路和實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2004.

[3]謝守清，胡毅.信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)化教學(xué)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009.

[4]王學(xué)淵，侯毅.再談“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)改革[J]，電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，（31）.

Signal Processing for Measurement and Control Professional Teaching Reform and Practice

WU Lan

（Henan University of Technology Institute of Electrical Engineering，Zhengzhou，Henan 450001，China）

Abstract：For most colleges and universities，the Signal processing courses mainly include "signal and system"，"digital signal processing"，"random signal analysis" and so on.Among them，the "signal and system" mainly studies the continuity of time signal and the dispersion relations of knowledge，and the "digital signal processing" is the main research emphasis on the dispersivity of the time signal.With the continuous development of signal processing disciplines，signal processing courses has not only confined to the traditional communication