“信號與系統”課程教學探索

摘要：針對專升本學生的實際情況，根據因材施教的原則，提出了一系列的措施和方法：淡化數學推導，注重概念講解；將實例引入教學；互動式教學、歸納總結、復習式教學以及互助式學習；開設實驗課，提高學生動手能力；增加專題報告課等。其目的是使不同層次的學生都能夠掌握信號與系統的基本理論，在此基礎上激發學生的學習積極性，培養學生自主學習和創新的能力。實踐證明，教學效果良好。

關鍵詞：信號與系統；專升本；教學探索

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0120-02

“信號與系統”課程是通信、電子信息類專業的重要的專業基礎課，也是大多數高校電子信息類專業碩士研究生考試的必考科目之一。該課程具有較強的系統性、理論性和實踐性，需要“高等數學”“線性代數”“復變函數”“電路分析”等先修課程基礎，因數學公式和推導繁多，理論知識較多而不容易教好、學好。本文主要以貴州人民武裝學院專升本班級的“信號與系統”教學為例，討論其中存在的問題以及教學探索和實踐。一、貴州人民武裝學院教學現狀貴州人民武裝學院于2009年在專升本專業——電子科學與技術專業開設“信號與系統”課程。電子科學與技術專業學生來自各個不同的院校，學習層次參差不齊，甚至連專業也是多樣化的。近年來貴州人民武裝學院電子科學與技術專業的學生僅50%左右出自本專業，其余皆是相關或相近專業；部分學生的數學基礎比較薄弱；另外，對于“電路分析”和“信號與系統”兩門課程，來自貴州人民武裝學院電子工程技術專業的專科學生全部學過，掌握程度較好，而來自其他院校的電子專業學生大部分開設過“電路分析”，部分開設“信號與系統”，其他有些專業甚至連“電路分析”也未開設過。針對學生層次參差不齊的情況，如何根據因材施教的原則去教學，如何激發學生的學習興趣，如何在教學中培養學生自主學習和創新的能力，是專升本“信號與系統”課程教學中需要思考和解決的問題。二、專升本“信號與系統”教學建議1.淡化數學推導，注重概念講解“信號與系統”的課程內容往往涉及到很多數學公式及其推導，對于學生來說，繁瑣的數學推導往往使他們認為枯燥無味。但實際上，“信號與系統”是一門實踐性較強的課程，許多概念、結論都具有較強的工程實踐背景，許多學生學不好往往就是對概念理解、掌握不好所致。[1]因此，在教學過程中，需要注重基本概念及其物理意義的講解。突出理論和方法中所蘊涵的數學概念、物理概念和工程概念，淡化其推導過程與計算技巧。如在講解沖激函數的概念時用了廣義函數的概念和推理，實際上學生只要掌握沖激函數的概念即可繼續后面的學習，因此在講授這部分內容時可以酌情刪減廣義函數的內容，淡化其推導過程。著重講解沖激函數的定義以及引入沖激函數的概念是因為在實際生活中存在一些持續時間極短，但取值極大的物理現象，例如力學中瞬間作用的沖擊力，電學中雷鳴閃電，數字通信中的抽樣脈沖等。[2]把每個概念都講清楚、講透徹，以一個個的概念為“點”，以整個課程知識為“面”，由點到面，從數學概念抽象原理，從物理概念闡述性質，從工程概念拓展應用，實現原理、方法和應用的有機結合，從而培養學生的創新意識。2.將實例引入教學“信號與系統”課程涉及到許多重要的理論和技術，其為學生未來的專業學習和科學研究奠定了必要的理論基礎，對學生的知識和能力培養具有積極影響。但是“信號與系統”課程的很多知識點都具有概括性和抽象性，學生不易理解和掌握。為此，可以通過舉例的方法把抽象的知識實例化，從而加深學生對課程內容的理解。下面僅以兩個簡單的例子說明。（1）系統概念的講解。引入生活中的例子，例如聲音通過喇叭放大、傳播，這是一套聲音傳播系統，還有計算機系統、自動控制系統、經濟結構系統、生態系統等。（2）頻譜概念。在講傅里葉變換時必然會講到頻譜的概念，給出男女生同唱一首歌的時域頻域圖。通過對聲音的辨別和對頻譜的仔細觀察可以發現，男生聲帶寬厚，振動頻率較低，女生聲帶窄薄，振動頻率較高，從而讓學生從直觀上領會頻譜的意義，了解信號時域和頻域的對應關系。3.互動式教學、歸納總結、復習式教學以及互助式學習（1）互動式教學。新課程改革要求教師在教學過程中與學生積極互動，共同發展，努力營造寬松的課堂教學氛圍。師生互動是有效的教學形式。在教學過程中，就某個知識點提出問題，引起學生思考，還可以要求學生自己提出問題，并能夠積極去解決問題。如在講解系統的激勵和響應概念時，設置問題：駕駛員在汽車駕駛過程中什么是激勵，什么是響應？腳踩油門使汽車加速，油門板上的壓力是輸入信號也就是激勵，汽車是系統，它在油門壓力的作用下產生的加速度是輸入的響應，也就是輸出信號。除了課堂互動以外，課下還可以以課間答疑、電子郵件答疑等方式與學生進行交流討論，從而提高學生學習的積極性和主動性，加深對知識點的理解和掌握。（2）歸納總結、復習式教學。“信號與系統”課程涉及的知識面較多，知識量也較大。對于這樣的情況，在教學過程中，教師要善于歸納總結和復習，有利于學生將書本由多讀少，從而將整個課程內容連貫起來。具體做法是：每次結課時總結本次課內容，下次課前復習上次課內容，可向學生提問來完成復習；每一節和每一章也應進行整體復習與總結，歸納知識點便于學生學習和理解課程。“信號與系統”是一門前后知識點相關性很強的課程，三大變換之間也有很多相似點。在教學過程中，當所授內容涉及到以前的知識點時適時引導學生復習以前的知識點也能取得事半功倍的效果。（3）互助式學習。由表1可知，貴州人民武裝學院電子科學與信息專業學生層次參差不齊，有部分同學學習層次較好，原來就學過“信號與系統”課程，而部分同學“高數”和“電路分析”基礎薄弱，“信號與系統”課程學起來也很吃力。鑒于這種兩極分化的情況，在自愿的前提下，對學生進行了互助小組分組，由層次較好的學生和稍差的學生組成一個學習小組，課堂課下進行輔導和幫助，期末結束時以受助者提高的程度為準，酌情給幫助者一定的加分獎勵。事實上，互助式學習不是每個學生都愿意接受，少部分成績較好的學生認為是在浪費時間，但大部分認為對自己再次學習和提高是有幫助的。經過幾年的實踐證明，上述方式有助于彌補專升本學生學習層次差異的問題。4.開設實驗課，提高學生的動手能力“信號與系統”是集理論性和應用性為一體的課程，在“信號與系統”課程中理應開設實驗教學內容。[3]既要加強知識學習，又要踐行所學知識，提高實踐能力和創新能力，形成理論與實踐的相輔相成、相互促進。鑒于“信號與系統”課程知識量多、課時較緊的情況，貴州人民武裝學院利用暑假一個月的小學期專門開設實踐課程。在實驗教學設計上，應涵蓋三個部分：首先是基礎性實驗，主要要求學生掌握一些基本實驗技能、基本實驗數據分析能力，培養學生的基本工程素質。其次是綜合設計性實驗，目的在于提高學生電路級的綜合設計能力、系統級的開發應用能力。最后是自主探究性實驗，目的是培養學生發現問題的能力、自主性探究和解決問題的能力。后兩部分實驗是針對學習層次較好、對本門課程相關研究有著濃厚興趣的學生開設，屬于可選內容。以上三部分實驗，學生可以自行選擇實驗內容，以適應專升本不同層次學生的不同需求。5.增加專題報告課興趣是最好的老師。在“信號與系統”課程授課期間，除了教學計劃規定的內容外，每學期為學生舉辦一次或者兩次與課程主題有聯系但是又不列入考試要求的專題報告，在課外一個學時，由學生自由選聽。這樣的報告如果選題新穎、生動，并與課程主線較好配合，可以使學生的學習積極性、主動性大大增加。例如講傅里葉變換時可以講樂音頻譜與電子音樂這一題目，學生們大多都是喜愛音樂的，但對音樂知識了解很少，不認識五線譜，更不知道樂音頻譜的基本規律。[4]因此，這樣可以引發學生強烈的興趣和討論，從而取得較好的教學效果。三、結論“信號與系統”課程是通信、電子信息類專業非常重要的一門專業基礎課。本文針對專升本“信號與系統”教學中出現的一些問題，參照了許多教育同仁的方法，根據因材施教的原則提出了一些措施，也進行了一些教學嘗試。實踐證明，這些嘗試和措施取得了一些效果，但在嘗試過程中也出現了一些新的問題，這就需要不斷改進和努力，以期更有效地提高教學效果和教學質量。參考文獻：[1]趙立嶺.概念法在《信號與系統》教學中的應用[J].榆林學院學報，2012，22（4）：44-46.[2]鄭君里.信號與系統引論[M].北京：高等教育出版社，2009.[3]杜娟.對我院“信號與系統”課程教改的幾點思考[J].廣東工業大學學報，2004，（4）：70-71.[4]鄭君里.信號與系統評注[M].北京：高等教育出版社，2005.（責任編輯：王祝萍）