以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為驅動的信號與系統(tǒng)課程改革研究

高燕

摘 要 信號與系統(tǒng)課程是一門理論性很強的專業(yè)基礎課，其內容可概括為兩大系統(tǒng)、三大變換，主要以時域和頻域的信號分析為基礎，從而分析系統(tǒng)中的信息處理。公式繁多、推理復雜、概念抽象等特點使學生存在一定的學習難度。在分析課程特點的基礎上，分別從教學資料建設、課程管理、MATLAB及網(wǎng)絡技術應用、師資建設等方面，對信號與系統(tǒng)課程體系進行深入剖析和研究；同時結合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標，提出具體可行的改革措施。

關鍵詞 創(chuàng)新型人才；信號與系統(tǒng)課程；教材；MATLAB

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）22-0115-03

A Study on Curriculum Reform of Signal and System based on Cultivation of Innovative Talents//GAO Yan

Abstract The signal and system course is a very theoretical profe-ssional basic course， its contents can be classified into two major sys-

tems， three transform. Mainly based on the signal analysis of time

domain and frequency domain， it analysises the information pro-cessing in the system. The formula has many characteristics， such as

complex reasoning， abstract concept， and so on. Based on the analy-

sis of the features of the course， from the teaching materials construc-

tion， curriculum management， MATLAB and network technology application， the construction of teachers， the signal and system course system carried on thorough analysis and research； at the same

time combined with the training goal of innovative talents， this ar-ticle also puts forward some concrete measures to reform.

Key words innovative talents； signal and system； teaching material； MATLAB

1 引言

信號與系統(tǒng)是一門理論性很強的課程，其中抽象的理論知識以及公式推導造成其教授過程中存在諸多問題。扎實的理論功底固然重要，此外，考慮到該課程與后續(xù)的數(shù)字信號處理、通信原理等諸多重要專業(yè)課息息相關，并結合現(xiàn)今社會對應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重視，課程教學改革勢在必行。

2 信號與系統(tǒng)課程介紹

信號與系統(tǒng)課程的概念 信號與系統(tǒng)是針對現(xiàn)代通信以及信息自動化處理的基礎性學科，其主要研究對象為：基于時間域和頻率域的時間函數(shù)及其離散序列的相關表現(xiàn)形式，同時在時間域及頻率域中系統(tǒng)的使用形式[1]，以及相關信號在經(jīng)過系統(tǒng)時所獲得的回應。這門課程在電子通信以及現(xiàn)代電子信息科技相關領域都起著基礎作用，信號與系統(tǒng)的概念在諸如通信以及電子電路等學科中也有廣泛應用。

從理論上講，這一課程被分成兩個主要的內容：其一是信號的分解，其二是系統(tǒng)的分析。這兩個部分之間有著密不可分的關系。在進行系統(tǒng)分析過程中，需要以信號分解作為根據(jù)，包括對時域、頻域以及復頻域的分析理論，也涵蓋了離散信號與系統(tǒng)的分析等[2]。

信號與系統(tǒng)課程的特點 信號與系統(tǒng)課程是一門理論性相對強的課程，其主要內容是對信號與系統(tǒng)的分析以及研究。這門課程包含通信領域、信號與系統(tǒng)的處理以及自動化控制系統(tǒng)等多個領域的專業(yè)知識。同時，信號與系統(tǒng)課程對于電學電路等內容也有一定涉及。在學習這門課程之前，需要學習高等數(shù)學、電路等課程。在全部相關知識中，信號與系統(tǒng)課程教學屬于過渡環(huán)節(jié)，為之后的數(shù)字化信號以及通信原理等專業(yè)課教學打下基礎。因此，信號與系統(tǒng)課程的教學對于接下來的課程教學具有相當重要的作用[3]。

這門課程對數(shù)學專業(yè)分析能力有著較高的要求，經(jīng)常會在信號及系統(tǒng)的分析中使用一些復雜的公式進行推理和解析，所以許多學生將這門課程當成數(shù)學課程進行學習，在學習過程中只是死記硬背一些公式定理等，對于其中的科學規(guī)律沒有真正把握到位。這樣的學習方式很難將信號與系統(tǒng)這門課真正學好，造成學生出現(xiàn)厭煩心理。同時，在進行課程教學時，經(jīng)常會有教學內容比較多但課時不夠用的情況，基于這種情況，許多教師會選擇大量習題讓學生進行強化學習，但是這樣的教學方式對于學生學習信號與系統(tǒng)課程是很不科學的[4]。

3 基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的信號與系統(tǒng)課程教學資源建設

教材資源 要培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才，就必須將現(xiàn)有的教材進行改革創(chuàng)新，在進行教材內容的選擇時，必須要體現(xiàn)出這一學科在未來發(fā)展以及應用中的可觀前景，同時要將創(chuàng)新理念融入教材內容中去。只有符合創(chuàng)新要求的教材內容，才能在教學過程中激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，提高教學質量。因此，在進行教學之前確定好正確、科學、合理的教學內容，是課程改革的基礎。endprint

許多高等院校已具有獨自編纂教材的能力，這些根據(jù)學生上課實際情況編寫的教材，結合人才創(chuàng)新的需要，有很多可以借鑒的地方。信號與系統(tǒng)課程內容包括兩大系統(tǒng)、三個變換，在進行教材選定時，應當圍繞這一知識體系，先將連續(xù)時間系統(tǒng)以及離散時間系統(tǒng)優(yōu)先進行講解，之后進行三個變換的講解，這樣的學習流程安排可以有效地將兩個系統(tǒng)區(qū)別開來[5]。

同時，學生可以根據(jù)以前學習過的電子電路的分析知識，先將連續(xù)時間系統(tǒng)掌握扎實，等將這一知識點學習清楚之后再進行其他知識學習，相對來說要輕松許多。接著進行時域和其變換域的知識學習，學生在詳細學習了時域之后，再學習變換域會更加容易理解。最后，將離散內容與Z變換的部分傳授給學生。

在進行信號與系統(tǒng)課程教材選擇時，應當科學地將創(chuàng)新理念融入其中，使得信號與系統(tǒng)這一學科可以真正培養(yǎng)出勇于創(chuàng)新的學生[6]。

教案編寫 在編寫教案時，也應當將培養(yǎng)創(chuàng)新人才的理念融入進去。信號與系統(tǒng)是一門專業(yè)基礎課，所以通常是根據(jù)教材進行統(tǒng)一的教案編寫，這樣雖然能夠滿足教學大綱的要求，但是難免太過于死板，同時也沒有考慮實際情況。一方面，許多教師教課時會有自己獨特的風格，而在進行統(tǒng)一的教案編寫時，自身風格將很難全部發(fā)揮出來，限制了教師上課時的發(fā)揮；另一方面，不同班級有著不同的學習進度，學生學習的實際情況也會有所不同，如果全部按照同一種教案進行教課，則難免出現(xiàn)有的學生學得好，而有的學生沒有理解到位的情況。同時，在傳統(tǒng)教案中通常是一些理論的重點、難點，用什么去講，如何練習習題，等等。

傳統(tǒng)教案太過陳舊，首先是模式相對固化，缺少了信號與系統(tǒng)課程教學應有的創(chuàng)新性；其次，更多是根據(jù)習題進行教學，這樣培養(yǎng)出來的只能是應試型人才，而并非創(chuàng)新型人才。一旦學生在學習中只注意到一些答題或者解題的技巧，將忽視對于信號與系統(tǒng)課程應用與實驗方面的思考[7]。所以在進行教案編寫時，應當充分發(fā)揮每個教師的教學特點，讓每個教師獨立完成教案編寫。同時要求教師在教案編寫中加入創(chuàng)新性內容，提高學生在信號與系統(tǒng)課程中對于理論知識的活學活用。

4 基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的信號與系統(tǒng)課程管理與應用

科學仿真工具的引入 信號與系統(tǒng)課程應用了許多數(shù)學計算，這些計算部分往往會涉及極其復雜的運算，導致學生在學習過程中經(jīng)常會出現(xiàn)只關注數(shù)學計算，卻忽視了對于信號與系統(tǒng)課程中物理方面知識的運用。因此，學生在學習時一旦出現(xiàn)問題就無從下手，無法將物理與數(shù)學知識很好地結合起來，沒能及時深刻理解一些物理知識的重要內涵。

MATLAB是一種有著極其強大計算能力以及繪圖功能的軟件工具，教師可以將這一軟件運用到信號與系統(tǒng)課程的教學中，如讓學生使用MATLAB完成信號與系統(tǒng)課程中的數(shù)學函數(shù)計算。軟件中通常有相應的工具模塊[8]。如在進行時間域學習時，針對這一知識直接進行數(shù)學運算是很難的，但是通過MATLAB就可以有效解決這一難題，同時可以將其中的頻率圖以及相關的資料顯示出來，使學生清楚地將這一知識形象地消化理解。再如，對于離散時間在Z域中的解析環(huán)節(jié)，需要對系統(tǒng)的穩(wěn)定性及因果性進行分析，如果在課堂中使用MATLAB進行輔助，就能使原本枯燥乏味的課堂教學變得更加直觀、更加形象，使學生加深對于這一知識點的印象。

計算機網(wǎng)絡技術的應用 信號與系統(tǒng)課程是一門相對較難的學科，除了課堂教學外，還應當要求學生在課余時間進行鞏固學習，通過必要的習題對疑難知識點進行不斷練習。在這種情況下，就應當發(fā)揮現(xiàn)代科技的力量，將課堂搬到下課后，通過一些網(wǎng)絡工具，學生可以在課下依然進行鞏固學習。教師可以錄制一些簡短視頻，采用慕課形式，對一些難點、重點進行特別講解。這些短小精練的視頻富有針對性，能有效幫助學生進行課下的鞏固學習[9]。并且這些視頻可以反復觀看，學生可以一直對同一個知識點進行學習，直到徹底掌握理解為止。這種方式具有極大的自主性和靈活性，方便學生課下及時補充，避免教師在一個知識點上進行反復講解，避免浪費課堂時間，很好地提高了課堂教學效率。

另一種方式是使用線上教學。在當今社會，各種聊天工具以及線上互動軟件的使用越來越普及。在信號與系統(tǒng)課程教學中，同樣可以運用網(wǎng)絡聊天工具進行課下教學。教師可以通過微信、QQ等聊天工具與學生展開課下的視頻教學，根據(jù)學生在課堂上出現(xiàn)的疑問進行答疑。這種線上的教學模式靈活自由，可以根據(jù)教師與學生的時間自行安排，既可以展開多人的視頻教學，也可以與單個學生進行專門的答疑解惑。教學實踐表明，課下聊天工具的使用是讓學生對所學知識進行鞏固以及加深印象的最好方式[10]。

理論與實踐結合 信號與系統(tǒng)課程雖然是一門理論性相對強的學科，但其應用以及實踐非常廣泛，因此在課程教學中應當將理論與實踐聯(lián)系起來。如將案例教學模式引入課程教學中，挑選一些與理論知識結合比較緊密的實際應用，使得學生在課堂學習中真實感覺到所學知識的實踐意義和重要性，以此提高學習積極性。同時，在進行案例教學時，可以加入適當?shù)膯栴}，通過問題激發(fā)學生的想象力，提高學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。

5 信號與系統(tǒng)課程教學改革對師資隊伍建設要求

在進行信號與系統(tǒng)課程教學改革時，要對這一學科的教師團隊進行培養(yǎng)建設。一方面要求教師在以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為驅動的改革中不斷改變自己，適應新的教學理念，熟練使用新的教學工具，并主動培養(yǎng)學生對于理論知識的實踐能力；另一方面要求教師提升教學能力，不斷提高學科專業(yè)素養(yǎng)，提高信號與系統(tǒng)課程的教學效率。

6 面向創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的信號與系統(tǒng)課程群體系構建

課程群是指在教學過程中將多個學科進行整合，融合成一個學科進行學習，可以使眾多學科相互聯(lián)系、相互影響，在學生進行學習時構成一個知識的整體模型，對學習的內容印象更加深刻。

在建立信號與系統(tǒng)課程群時，首先要修改教學大綱，應當把課程群中重復的內容進行刪減，同時將與信號與系統(tǒng)課程相關的其他學科的知識進行連接，形成一個整體。建立信號與系統(tǒng)課程群，還需要不斷更新課程群的內容，使之符合以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為驅動這一改革核心。在課程群中增加與之相關的實驗內容，增加發(fā)散性、啟發(fā)性教學內容，增強學生的動手能力，提高學生的學習質量。

7 結論

總而言之，堅持以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為驅動，可以有效提高學生在這一學科中的學習積極性和效率。在信號與系統(tǒng)課程教學中，應當不斷革新教學模式，積極將先進的教學工具和教學方式引進課程中，加強對教師團隊的培養(yǎng)建設，構建科學合理的信號與系統(tǒng)課程群體系，為培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才而不斷努力。

參考文獻

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