信號分析與處理課程教學(xué)改革與探索

賀小龍 唐幫備

針對“應(yīng)用型”本科教學(xué)特點及目標(biāo)定位，本文分析了信號分析與處理課程教學(xué)的現(xiàn)狀，對目前授課過程中遇到的問題進(jìn)行總結(jié)并分析其原因。結(jié)合本課程的教學(xué)實踐，從授教群體的特點、授課背景、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式等方面提出了教學(xué)改革方案并進(jìn)行了初步嘗試。通過如此嘗試，可以大大的降低信號分析與處理課程學(xué)習(xí)的無趣感，增加課程學(xué)習(xí)的靈動性，豐富課程學(xué)習(xí)過程。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展離不開信號分析這門學(xué)科，因而《信號分析與處理》愈發(fā)受到眾多“應(yīng)用型”本科大學(xué)的青睞，并將該學(xué)科設(shè)置成專業(yè)課程之一。但由于該課程涉及數(shù)學(xué)符號繁多、公式推導(dǎo)復(fù)雜、概念抽象、理論性強，要求學(xué)生掌握一定的數(shù)學(xué)理論功底，因此學(xué)生的普遍反應(yīng)是概念“難懂”計算“難求”，在一定程度上降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，加之受社會負(fù)面風(fēng)氣的影響，有相當(dāng)一部分學(xué)生急功近利、學(xué)風(fēng)浮躁，學(xué)習(xí)的主動性和積極性不高。最終造成了“學(xué)生吃力的學(xué)，老師吃力的教”的局面。如何調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，調(diào)動學(xué)習(xí)主動性和積極性，是一個迫切需要解決的事情。針對這種情況，學(xué)院教研室提出了“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)改革方案，主要在教課背景、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式等方面進(jìn)行了實際的探索與嘗試。

1 授課群體、授課背景特點與應(yīng)對措施分析

應(yīng)用型大學(xué)強調(diào)所學(xué)知識與工程實際的結(jié)合，看重理論教學(xué)與工程應(yīng)用的結(jié)合。由于高校擴(kuò)招，學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況良莠不齊，生源地的教育質(zhì)量參差不齊直接導(dǎo)致學(xué)生對基礎(chǔ)理論掌握不同，對所授課程理解深淺不一。同時每位學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和性格不同，導(dǎo)致其在面對難以理解和掌握的知識點時反應(yīng)不同，這對于老師第一時間掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與進(jìn)度增加了難度。同時，信號分析這門課涵蓋許多的抽象的理論及概念，若不能結(jié)合實際應(yīng)用案例加深理論知識的理解，會大大降低學(xué)生對知識的接受效率。為了解決大眾教育與精英教育之間的矛盾，實現(xiàn)真正的因材施教，在數(shù)字信號處理課程的教學(xué)中，運用分層次教學(xué)，把課內(nèi)教學(xué)、實驗教學(xué)與自主學(xué)習(xí)有效結(jié)合起來，可以采用以下應(yīng)對措施：

1.1 充分利用課堂，提升教學(xué)效果

就目前教學(xué)形式看來，院校關(guān)于《信號分析與處理》課程教學(xué)主要依靠課堂理論教學(xué)和上機實踐操作教學(xué)兩部分。如何充分利用這有限的45分鐘是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的關(guān)鍵。首先要改變傳統(tǒng)的老師全程主導(dǎo)講課、學(xué)生全程被動接受的觀念，逐步從課堂傳授者走向問題的啟發(fā)者，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行興趣學(xué)習(xí)。其次強化學(xué)生的主導(dǎo)作用，由被動接受到主動獲取，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提升教學(xué)效果。最后改變“填鴨式”教學(xué)，在課堂上，以啟發(fā)式教學(xué)為主，讓學(xué)生成為課堂的主體，教師和學(xué)生共同參與，互相交流，共同進(jìn)步，真正做到教學(xué)相長。

1.2 充分利用上機實踐教學(xué)，做到理論聯(lián)系實際

除此之外，要發(fā)揮上機實踐操作的便利性，充分結(jié)合上機實踐課程加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的掌握。結(jié)合具體的現(xiàn)實案例引導(dǎo)學(xué)生利用信號分析與處理方法將理論與實際相聯(lián)系。上機實踐課程的設(shè)置應(yīng)該涵蓋所有的信號分析與處理的理論知識，工程案例的選擇理應(yīng)越簡單越好，越貼近生活越好，讓學(xué)生正正真真的領(lǐng)悟信號分析與處理的基礎(chǔ)理論與方法。

1.3 充分利用上機實踐教學(xué)，做到理論聯(lián)系實際

數(shù)字信號處理是電子信息類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)理論課，與實際應(yīng)用密不可分。學(xué)生在接受理論指導(dǎo)的同時，必須進(jìn)行實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。針對學(xué)習(xí)興趣濃厚的學(xué)生，要給予一定的機會參與各項科研活動，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、創(chuàng)新意識;鼓勵學(xué)生自發(fā)組織團(tuán)隊、自己設(shè)立題目、自行開發(fā)研究;通過自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)、討論設(shè)計方案、分析實驗結(jié)論，加深對數(shù)字信號理論的理解，提升學(xué)生獨立思考、靈活運用基本知識的能力，促使學(xué)生迅速將理論與實際結(jié)合起來，最重要是通過自組團(tuán)隊進(jìn)行學(xué)習(xí)可以很好地培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作意識。

2 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的探索

2.1 深化教學(xué)內(nèi)容的改革

信號分析與處理課程與信號與系統(tǒng)課程存在著千絲萬縷的聯(lián)系，并且部份高校針對本科生的培養(yǎng)計劃中一般會先讓學(xué)生進(jìn)行信號與系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，再深入學(xué)習(xí)信號分析與處理課程。因此在后續(xù)講授信號分析與處理課程時，一定要避免設(shè)置過多的課時講解重復(fù)內(nèi)容，把握重點以離散信號的分析和處理為核心內(nèi)容展開教學(xué)。爭取做到講過的不講，學(xué)習(xí)會的不講，著重講解學(xué)生的難點，大大簡化學(xué)習(xí)面，縮短學(xué)習(xí)周期。

2.2 突出基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用的結(jié)合

信號分析與處理公式繁多，符號復(fù)雜，涉及大量的高等數(shù)學(xué)知識與線性代數(shù)知識。學(xué)生難免會學(xué)習(xí)枯燥。引入具體的工程應(yīng)用案例可以在清晰闡述基本概念、基本原理的同時，淡化數(shù)學(xué)概念，突出物理意義，與實例相結(jié)合，深入淺出、有條不紊的把復(fù)雜的理論公式講給同學(xué)，增加抽象知識的可理解性。同時讓學(xué)生主動參與實際工程案例的分析學(xué)習(xí)，增加學(xué)習(xí)印象。

2.3 引入Matlab演示教學(xué)，加深理論知識理解

信號分析與處理屬于理論性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，僅僅按照理論課程的思路去講解胡有一種枯燥乏味的感覺。因此可以引入MATLAB仿真授課環(huán)境，淡化理論教學(xué)與工程實踐教學(xué)的界限，展示信號分析與處理的過程和結(jié)果，使整個講堂變得生動形象又能加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解。

3 考核方式的改革

4 結(jié)束語

信號分析與處理課程改革是以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、交往能力以及合作能力為目標(biāo)，以科學(xué)的專業(yè)內(nèi)容為載體，以多種有效評價手段為衡量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實際進(jìn)行教學(xué)，提高課程內(nèi)容的先機性，把學(xué)生的素質(zhì) 培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的整個環(huán)節(jié)中，最終激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)新意識。通過老師積極引導(dǎo)，學(xué)生積極投入學(xué)習(xí)，從而大大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和老師的授課水平。

項目名稱：重慶文理學(xué)院引進(jìn)人才項目，項目編號：R2018SJD16。

（作者單位：重慶文理學(xué)院）