信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)改革初步探討

劉丹

【摘要】本文主要是針對(duì)西南科技大學(xué)城市學(xué)院的教學(xué)實(shí)際情況，分析了當(dāng)前信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了課程改革探討、嘗試的思路，通過加深物理概念，淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生的興趣、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)這三種手段，提高了教學(xué)質(zhì)量，使得師生都有良好的收獲。

【關(guān)鍵詞】信號(hào)與系統(tǒng) ； 教學(xué)改革 ； 教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）15-0013-01

信號(hào)與系統(tǒng)是電子、通信等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，以高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、電路分析等課程為基礎(chǔ)，其主要是研究信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和主要分析方法，是一門理論性和實(shí)用性都比較強(qiáng)的課程。麻省理工學(xué)院的奧本海姆教授在《Signals and Systems》一書中也指出：“信號(hào)與系統(tǒng)課程不僅是工程教學(xué)中一門非?；镜恼n程，而且也成為工科同學(xué)們?cè)诖髮W(xué)教育階段所修課程中最有得益而又引人入勝和最有用處的一門課”[1]。

一、目前教學(xué)現(xiàn)狀

信號(hào)與系統(tǒng)課程本身理論性比較強(qiáng)，經(jīng)常被老師認(rèn)為難教，被學(xué)生認(rèn)為難學(xué)，繼而厭學(xué)，根據(jù)實(shí)際的教學(xué)效果來看確實(shí)是如此。主要問題在于：

1.課程本身特點(diǎn)

信號(hào)與系統(tǒng)課程內(nèi)容本身比較抽象，只憑老師口頭講解和學(xué)生自己的想象很難理解，而且課程中又有很多的公式、定理和許多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，自身學(xué)習(xí)功底差一點(diǎn)的學(xué)生短時(shí)間內(nèi)難以消化，以致問題越積越多。而且信號(hào)與系統(tǒng)課程內(nèi)容很多，包含時(shí)域、頻域、復(fù)頻域，而教學(xué)課時(shí)偏少，上課的老師只能選擇性的講或把課堂的信息量加大，提高了課程難度，導(dǎo)致學(xué)生的厭學(xué)情緒。

2.學(xué)生積極性

隨著社會(huì)的發(fā)展，學(xué)生基本上已經(jīng)養(yǎng)成了被動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，以教師為中心，你教我學(xué)的灌輸模式已越來越普遍。這種情況下，再加上考核方式大多是是依賴期末考試，大多數(shù)學(xué)生都是抱著及格就行的態(tài)度，所以很多都是平時(shí)不怎么學(xué)，考試前看看書，這樣就大大降低了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

3.理論與實(shí)際相脫節(jié)

缺乏用于專業(yè)實(shí)驗(yàn)的機(jī)房與信號(hào)與系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程中大量的應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容不能實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析，不能學(xué)以致用。

二、課程改革思路與方法

1.加深物理概念，淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)

信號(hào)與系統(tǒng)課程之所以被認(rèn)為難學(xué)，是因?yàn)楸菊n程是以高等數(shù)學(xué)、電路分析原理、工程數(shù)學(xué)和線性代數(shù)等課程為前期基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)性質(zhì)較強(qiáng)，但是三本的學(xué)生總體上數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，如果有過多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)就會(huì)讓學(xué)生感覺自己是在學(xué)數(shù)學(xué)課，而不是專業(yè)基礎(chǔ)課，通過具體的應(yīng)用實(shí)例深入淺出地引出每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的目的、思維方式、結(jié)果的應(yīng)用領(lǐng)域，采用簡化理論推導(dǎo)，強(qiáng)化物理概念的教學(xué)理念，把教學(xué)重點(diǎn)放在由數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)表征等體現(xiàn)的信號(hào)與系統(tǒng)理論與方法的物理內(nèi)涵上面。教學(xué)中一方面要把重點(diǎn)放在講透由數(shù)學(xué)抽象所反映出來的物理概念和方法上，另一方面，利用數(shù)學(xué)工具引導(dǎo)學(xué)生很快地抓住信號(hào)與系統(tǒng)理論和方法的本質(zhì)。這樣，才能使學(xué)生由抽象到具體地理解課程內(nèi)容及其本質(zhì)，掌握課程精髓，克服學(xué)習(xí)時(shí)停留在數(shù)學(xué)理解上這一片面的學(xué)習(xí)狀態(tài)，要就課學(xué)課，而不是感覺在做高數(shù)題。例如在講述傅里葉變換的性質(zhì)時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)該放在性質(zhì)的應(yīng)用，并以例題來練習(xí)性質(zhì)，由此學(xué)生便可明白頻域分析的意義。

2.培養(yǎng)學(xué)生的興趣

都說興趣是最好的老師，如果學(xué)生對(duì)這門課很有興趣就不會(huì)是為了考試而學(xué)習(xí)這門課，他們會(huì)有很大的積極性去主動(dòng)的自學(xué)。首先要讓學(xué)生意識(shí)到這門課的重要性，以及對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的影響，還有考研有可能會(huì)考的專業(yè)課等。培養(yǎng)興趣在第一節(jié)課很重要，抓住學(xué)生的好奇心理，引入生活中的一些相關(guān)的先進(jìn)的例子，讓學(xué)生對(duì)這門課充滿探知的欲望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。我們建議采用“期末理論考試+平時(shí)考核+實(shí)踐考核”的考核方式來評(píng)價(jià)學(xué)生的成績，而不是單一的期末考試成績，這樣就能比較全面地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的水平。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值分析和計(jì)算結(jié)果可視化功能，為本課程的實(shí)踐體系提供了強(qiáng)大的支持。其中的 Simulink支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散時(shí)間系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。[2]

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，我們可以用軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。軟件?shí)驗(yàn)，通過采用 MATLAB 軟件工具，學(xué)生可以隨意修改參數(shù)、比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還可以利用MATLAB來自行設(shè)計(jì)模擬系統(tǒng)，加強(qiáng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。做硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力及分析問題的能力。

三、改革成果

通過以上三種方法，學(xué)生對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的基本理論知識(shí)的掌握和理解是逐年增強(qiáng)的，對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的重視程度也是逐年增加的，學(xué)生的成績逐年提高了很多[3]。軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，加深了理論知識(shí)的理解，而且使學(xué)生盡早地接觸先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具，調(diào)動(dòng)他們的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)習(xí)欲望。

參考文獻(xiàn)

[1]陳蘇婷.“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)改革探討[J].科技信息，2008（31）：203-204.

[2]童峰，李霞.Matlab在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（2）：82-84.

[3]任力穎，盧孟夏，楊萍.應(yīng)用性本科“信號(hào)與系統(tǒng)”課程改革探索 [J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版 ），2010，（1）.endprint