信號(hào)處理類(lèi)課程在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的教學(xué)改革探索*

張亞峰 張曉朋

(平頂山學(xué)院信息工程學(xué)院，河南 平頂山 467000)

現(xiàn)代科技日新月異，技術(shù)進(jìn)步飛快。在現(xiàn)代系統(tǒng)中，處理的主要對(duì)象仍然是各種各樣的信號(hào)。如醫(yī)院中CT、X光等醫(yī)療輔助手段能夠幫助醫(yī)生快速準(zhǔn)確的定位患者的病變信息、病變程度等，從而為下一步制定具體的治療方案提供幫助，這里應(yīng)用到的是圖像信號(hào)。對(duì)于信號(hào)的處理在生活中的應(yīng)用隨處可見(jiàn)。作為電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)講，信號(hào)處理類(lèi)課程是他們要重點(diǎn)掌握的課程體系之一[1-2]。在平頂山學(xué)院向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的過(guò)程中，我們結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)接受程度，以及信號(hào)處理類(lèi)課程的學(xué)科特點(diǎn)，進(jìn)行了有益的探索。

一、重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

信號(hào)處理類(lèi)課程主要包含《信號(hào)與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號(hào)處理》等課程內(nèi)容。這兩門(mén)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)相近，存在著知識(shí)點(diǎn)重復(fù)的問(wèn)題，內(nèi)容配合的不好，沒(méi)有形成一個(gè)有機(jī)的整體；數(shù)學(xué)分析量大，公式推導(dǎo)較多；理論聯(lián)系實(shí)際薄弱，原理、方法與應(yīng)用脫節(jié)[3]。

為此，我們對(duì)傳統(tǒng)的信號(hào)處理課程體系進(jìn)行了調(diào)整與改革，建立起信號(hào)處理系列新課程體系，在“信號(hào)與系統(tǒng)”中，突出基本原理與概念；在“數(shù)字信號(hào)處理”中，突出數(shù)字化方法與技術(shù)。具體實(shí)施內(nèi)容為：“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中，強(qiáng)調(diào)連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)、頻域分析，并把離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)、頻域分析放在相應(yīng)連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析的后面。調(diào)整后，將離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域、頻域分析統(tǒng)一放在此課程的最后講授。通過(guò)這樣的調(diào)整，讓學(xué)生在緊接著開(kāi)設(shè)的“數(shù)字信號(hào)處理”課程中進(jìn)一步加深對(duì)離散信號(hào)和系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用。

二、引入工程實(shí)際案例

《信號(hào)與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號(hào)處理》兩門(mén)課程的特點(diǎn)是數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、數(shù)學(xué)公式多及物理意義抽象，記憶、理解教學(xué)內(nèi)容存在著一定難度。為培養(yǎng)應(yīng)用型人才服務(wù)，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容，引入了工程實(shí)際案例。理論教學(xué)突出知識(shí)、概念物理意義的闡述，工程案例介紹它們?cè)趯?shí)踐當(dāng)中的具體應(yīng)用。圖1所示為連續(xù)信號(hào)時(shí)、頻域分析的整體教學(xué)設(shè)計(jì)。

結(jié)合生活中最常見(jiàn)的音頻信號(hào)，向?qū)W生介紹信號(hào)的時(shí)域分析方法(如延時(shí)、加法和乘法運(yùn)算、尺度變換等)，可以讓學(xué)生直觀的感受到這些概念的物理意義及實(shí)際用途；在分析的過(guò)程中引入噪聲，可以順利的讓學(xué)生了解到：時(shí)域分析方法存在不足，進(jìn)而為頻域分析做好鋪墊。在頻域分析的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合時(shí)域和頻域采樣、調(diào)制與解調(diào)、頻率轉(zhuǎn)換等知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生更清晰的了解到所學(xué)理論知識(shí)、概念在實(shí)際當(dāng)中的用途，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又讓他們建立起系統(tǒng)的概念體系。

三、提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力

作為應(yīng)用型大學(xué)，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才是高校的首要任務(wù)之一。在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、分析討論等方式，讓學(xué)生參與到實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程中。在實(shí)踐教學(xué)中，通過(guò)安排學(xué)生完成一定量的實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生真學(xué)、真做、真體會(huì)，通過(guò)親自動(dòng)手，完成實(shí)驗(yàn)課題。例如：以大家最常見(jiàn)的語(yǔ)音信號(hào)為例，通過(guò)純凈語(yǔ)音信號(hào)加噪聲，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)濾波器設(shè)計(jì)的知識(shí)，通過(guò)對(duì)加噪聲信號(hào)進(jìn)行頻域分析，自主確定濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，結(jié)合MATLAB中濾波器設(shè)計(jì)命令函數(shù)，完成語(yǔ)音信號(hào)濾波。通過(guò)對(duì)加噪聲信號(hào)、去噪信號(hào)信號(hào)的對(duì)比，更加直觀的了解到濾波的概念及其作用[4-6]。

圖1 連續(xù)信號(hào)時(shí)、頻域分析整體教學(xué)設(shè)計(jì)

四、結(jié)語(yǔ)

信號(hào)處理能力是電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的能力之一。課題組對(duì)課程知識(shí)、結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理，結(jié)合科研項(xiàng)目，通過(guò)課程體系及教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)、課堂教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)引入工程案例和利用實(shí)踐課題引導(dǎo)學(xué)生提升動(dòng)手實(shí)踐能力等措施，電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和效果得到了很大的提升，學(xué)生學(xué)習(xí)積極能動(dòng)性有了很大的改善。