信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)改革與實(shí)踐*

梁英波 張利紅

周口師范學(xué)院物理與電子工程系 河南周口 466001

信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)改革與實(shí)踐*

梁英波 張利紅

周口師范學(xué)院物理與電子工程系 河南周口 466001

信號(hào)與系 統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理是信息類專業(yè)兩門(mén)主干課程，兩門(mén)課程存在授課內(nèi)容重復(fù)、銜接不合理等問(wèn)題，提出教學(xué)優(yōu)化整合的改革實(shí)踐。教學(xué)實(shí)踐表明：整合方案縮短教學(xué)時(shí)間，提高了教學(xué)效率。

信號(hào)與系統(tǒng)；數(shù)字信號(hào)處理；課程體系

周口師范學(xué)院電子與信息工程、自動(dòng)化專業(yè)均把信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理兩門(mén)課程（以下簡(jiǎn)稱“兩門(mén)課程”）列入新專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的兩門(mén)主干專業(yè)基礎(chǔ)課。如何教好和學(xué)好這兩門(mén)課對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)具有至關(guān)重要而且深遠(yuǎn)的影響[1]。改革前，兩門(mén)課存在內(nèi)容重復(fù)量大，內(nèi)容配合不好以及銜接不合理等問(wèn)題，這些問(wèn)題隨著教學(xué)計(jì)劃的完善造成的課時(shí)減少被進(jìn)一步的激化。本文針對(duì)兩門(mén)課程設(shè)置的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，提出對(duì)原有課程體系教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合的新思路，教學(xué)實(shí)踐表明此方案縮短了教學(xué)時(shí)間，提高了教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 現(xiàn)階段兩門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容和設(shè)置存在的主要問(wèn)題

信號(hào)與系統(tǒng)主要介紹的是信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論和分析方法、連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)的描述和線性時(shí)不變性和時(shí)域與變換域分析方法，它以工程數(shù)學(xué)和電路分析為基礎(chǔ)，同時(shí)又是后續(xù)專業(yè)課如數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制原理等課程的基礎(chǔ)。在周口師范學(xué)院最新的教學(xué)計(jì)劃中，該課理論教學(xué)為68學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為17學(xué)時(shí)。數(shù)字信號(hào)處理是通過(guò)對(duì)各種不同信號(hào)的分析，應(yīng)用數(shù)字的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)的處理，達(dá)到所希望得到的信號(hào)，可見(jiàn)數(shù)字信號(hào)處理又是信號(hào)與系統(tǒng)在離散時(shí)域中的深入擴(kuò)展。該課在學(xué)校最新的教學(xué)計(jì)劃中的教學(xué)為63學(xué)時(shí)和45學(xué)時(shí)不等。

兩門(mén)課在教學(xué)上主要存在下面幾個(gè)問(wèn)題。

1）理論教學(xué)的內(nèi)容上存在內(nèi)容重復(fù)和學(xué)時(shí)數(shù)的浪費(fèi)，從而造成授課學(xué)時(shí)緊張。

2）兩門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的安排沒(méi)有考慮到相關(guān)課程的前后銜接，沒(méi)有用一個(gè)系統(tǒng)的觀念來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

3）學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的關(guān)系認(rèn)識(shí)不到位，兩門(mén)課程有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是理論性很強(qiáng)，突出數(shù)學(xué)分析，工程概念薄弱[2]，學(xué)生感到內(nèi)容枯燥。

4）教學(xué)模式上存在偏頗，更偏向于理論，理論聯(lián)系實(shí)際不夠。

5）畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)反映出所學(xué)的知識(shí)面偏窄，各學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用能力較為欠缺。

2 教學(xué)的改革實(shí)踐

原來(lái)的課程設(shè)置嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣和學(xué)習(xí)的效果。各門(mén)課程自身內(nèi)容體系的最優(yōu)不一定是整個(gè)教學(xué)計(jì)劃的最優(yōu)[3]，因此，必須對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行改革與創(chuàng)新。為此，結(jié)合實(shí)際，從理論教學(xué)的內(nèi)容與模式、實(shí)踐教學(xué)的模式以及考核評(píng)價(jià)體系等幾個(gè)方面進(jìn)行有益的探索和改革。

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

針對(duì)兩門(mén)課程內(nèi)容重復(fù)和銜接的問(wèn)題，提出理論教學(xué)內(nèi)容的改革。具體處理：在講授數(shù)字信號(hào)處理前，對(duì)離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域與z域分析采用約10學(xué)時(shí)的時(shí)間來(lái)復(fù)習(xí)。在信號(hào)與系統(tǒng)中，對(duì)于離散時(shí)域分析和z變換兩部分內(nèi)容按計(jì)劃用16～20學(xué)時(shí)來(lái)講授。在這一部分的復(fù)習(xí)過(guò)程中，嘗試采用優(yōu)秀學(xué)生代替教師講解部分內(nèi)容的方法，教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和小結(jié)。

2.2 理論教學(xué)模式的改革

針對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)手段單調(diào)和兩門(mén)課程公式推導(dǎo)繁雜等特點(diǎn)，提出利用MATLAB軟件精心制作多媒體演示，把抽象的頻譜、卷積、濾波、調(diào)制等概念形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而習(xí)題、推導(dǎo)還采用傳統(tǒng)的粉筆教學(xué)，多媒體和粉筆教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使課堂教學(xué)達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

2.3 實(shí)踐教學(xué)模式的改革

目前，信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容是純粹的硬件實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)單一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感到厭倦和沒(méi)有興趣，而數(shù)字信號(hào)處理沒(méi)有開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。針對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)存在的主要問(wèn)題，提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為課內(nèi)必修和課外選作兩個(gè)系列，以及上機(jī)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次。以MATLAB為工具，從上機(jī)實(shí)驗(yàn)（安排在信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的前半階段）、綜合實(shí)驗(yàn)（信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的后半階段和數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)的前半階段）、課程設(shè)計(jì)（數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)的后半階段）[4]等方面加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐，通過(guò)以上各實(shí)踐環(huán)節(jié)，拓展傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)的深度和廣度。

2.4 考核評(píng)價(jià)體系的改革

改革后兩門(mén)課程的成績(jī)計(jì)算公式為：總成績(jī)=實(shí)驗(yàn)成績(jī)*30%+70%*（10%*平時(shí)成績(jī)+20%*課程設(shè)計(jì)+70%*考試成績(jī)）。課程改革后加大平時(shí)成績(jī)的比重。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行整合和優(yōu)化表明：改革后兩門(mén)課程體系清晰完整，內(nèi)容更趨科學(xué)，結(jié)構(gòu)更趨合理，便于教學(xué)組織實(shí)施。提高了教學(xué)質(zhì)量。

[1]陳戈珩,王宏志.“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程優(yōu)化整合的探索與實(shí)踐[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)∶社會(huì)科學(xué)版,2008,9(2)∶83-86.

[2]陳華麗,程耕國(guó).“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”兩課優(yōu)化整合的探討[J].中國(guó)電子教育,2009(3)∶48-51.

[3]李俊生,張立臣,蔣小燕.“電路分析”、“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程的優(yōu)化整合[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2009,22(6)∶89-92.

[4]張學(xué)敏,倪虹霞,呂曉麗,等．電子信息工程專業(yè)信號(hào)類課程教學(xué)改革實(shí)踐探索[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)∶社會(huì)科學(xué)版,2009,10(1)∶106-109.

Research and Practice on Reform of Signals and Systems and Digital Signal Processing

Liang Yingbo, Zhang Lihong

Signals and Systems and Digital Signal Processing are two important courses of information specialty. In the paper, it has found that the problems of course lost its coherence,lack of effective convergence. Then some new ideas were put forward to conform teaching.The application practice shows that shorten teaching time and improve teaching quality.

signals and systems; digital signal processing; curricula system

G642.4

B

1671-489X(2013)12-0083-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.12.083

周口師范學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目“信號(hào)與信息處理課程群的建設(shè)與改革探討”（項(xiàng)目編號(hào)：J201219）的研究成果。

作者：梁英波，碩士，主要從事信號(hào)處理和智能控制方面的教學(xué)與研究。