獨立學院“信號與系統”課程教學改革與建設

李和 周斌

【摘 要】針對獨立學院的培養目標和教學要求，本文提出了一套信號與系統課程教學改革與建設的實施方案，其中包括理論教學改革、雙平臺實驗教學改革以及課程網站建設等方面。實踐表明，此項教學改革可以激發學生的學習興趣，有利于提高學生的實踐能力，改善教學效果。

【關鍵詞】信號與系統；教學改革；課程網站建設

隨著各高校招生規模的逐步擴大，我國高等教育已從精英教育走向了大眾教育，作為第三批次錄取的獨立學院本科學生，其基礎更為薄弱，在思維理解能力、學習習慣等方面與一本或二本學生有較明顯的差距。這必然要求獨立學院在課程教學方面進行必要調整，以適應新的形勢[1]。信號與系統課程是通信工程專業的一門核心專業基礎課，該課程理論性、工程應用性強，且較為抽象，歷來是學生認為難學的課程之一。作為獨立學院不能照搬一本或二本信號與系統課程的教學模式，必須建立適合三本學生的教學體系，通過教學改革來培養學生的自主學習和實踐能力，改善教學效果。筆者從理論教學、實驗教學以及課程網站建設等方面闡述了我院信號與系統課程教學改革與建設。

1 理論教學改革

1.1 教材與教學內容改革

信號與系統課程的特點是概念抽象，數學公式推導較為復雜，結果較難理解，不僅具有很強的理論性，但也同時也具有很強的實用性。目前國內外有許多“信號與系統”課程的經典教材，這些教材內容豐富、論述詳盡，幾乎涵蓋了該門課程所有知識點，教材的理論體系架構也非常完整。對于基礎較好的本科生而言，選用上述這些教材進行學習非常合適，但這些教材都偏重理論性，不太適合我們三本院校學生使用。

隨著信息技術有關的新知識、新概念、新硬件和軟件不斷更新，本著“必需”、“夠用”的原則，我們編寫了適合我們三本院校學生使用的《信號與系統分析》新教材[2]。所謂“必需”就是為專業課學習打好基礎所“必需”，為培養“再學習能力”和“創新能力”所“必需”；“夠用”是指突出基礎性，加強基本知識和基本分析方法學習是夠用的。本教材的主要特色在于：對教學內容進行精簡和提煉，刪除一些復雜的理論推導，引入MATLAB進行計算機模擬與仿真實現，使學生在學習信號與系統分析的基本理論和方法的同時，深入掌握MATLAB的使用，將大量繁雜的數學運算用計算機實現，并將課程中的重點、難點及例題用MATLAB進行形象、直觀的計算機模擬與仿真實現，從而加深對信號與系統基本原理、方法及應用的理解，實現從基本理論到實際應用的過渡。

1.2 教學手段與方法的改革

在教學手段上，我們制作了與教材配套的《信號與系統多媒體課件》， 改變了傳統黑板式的單一教學方式，采用黑板和課件相結合的教學方式。通過制作多媒體課件，代替了原來大量的板書，節省了教師和學生的時間，使教師可以集中精力傳授教學內容；課件利用MATLAB、FLASH等多種軟件，將圖、文、聲、像等媒體表現方式有機結合，通過生動形象的演示可加強學生對教學內容的理解；但同時結合黑板可完成一些公式和例題的推導，可加深學生對基本概念和基本分析方法的理解和掌握。總之，通過多種教學表現形式，教師可以根據教學實際情況靈活調整教學內容，促進教和學之間的交流。

在教學方法上，刪除一些復雜的理論推導，取而代之的是應用MATLAB軟件幫助學生完成數值計算、信號與系統分析的可視化建模及仿真調試，加強學生對教學內容的理解，培養學生主動獲取知識和獨立解決問題的能力，為后續專業課學習和使用MATLAB進行信號處理領域的各種分析應用打下堅實的基礎。

2 實驗教學改革

2.1 基于軟硬件結合的“雙平臺實驗教學”

實驗教學作為理論教學的主要補充，在整個教學環節中具有重要地位。我們“信號與系統”課程采用基于軟硬件結合的雙平臺教學[3]，開設24個學時實驗，其中保留了原來的8學時硬件電路實驗，增加了16學時MATLAB軟件實驗，對于實驗內容的取舍和編排二者盡可能取長補短。硬件電路實驗中對于儀器的操作、硬件電路的調試等充分鍛煉了學生的動手能力；對于MATLAB軟件實驗，我們編寫了與理論教材配套的實驗教材[4]，與理論教學同步，實驗教材全面系統的介紹應用MATLAB對信號與系統進行分析與實現的具體方法，并提供程序實例、基本實驗內容和擴展實驗內容。在實驗過程中，學生根據程序實例獨立完成信號與系統分析的可視化建模及仿真調試等實驗內容，培養學生主動獲取知識和獨立解決問題的能力。通過軟硬件結合的實驗，讓學生的動手能力與理論水平同時提高，也更有利于激發學生的學習興趣。

2.2 開放性實驗教學

我們的硬件電路實驗全部采用開放性實驗的教學方式。以學生預習﹑自選時間和自主做實驗為主，教師講解示范為輔。為此，我們進一步完善了實驗指導書，并且將示波器等重點儀器的使用方法印成卡片，每個實驗位置放一份。學生做好預習才能準許進實驗室，老師不講解只輔導答疑和檢查結果，學生基本都能完成實驗內容。如果有學生完成規定的實驗內容，則可以充分利用開放實驗進行學習，這期間學生可以在老師的指導下，對相關課外內容進行學習，例如電子制作或進行其它科研項目等。通過推出一系列的實驗自主學習模式后，近年來，我們指導的學生在全國大學生電子制作競賽中獲得了較好的成績，學生動手能力和創新能力有較大提高。

3 信號與系統課程網站建設

隨著網絡技術的飛速發展， 為構建主動學習環境提供了充分條件，課程網站建設將傳統的以教師為中心的被動學習模式轉變為以學生為中心的主動學習模式，可以激發學生主動探索、主動發現和解決問題，有利于培養創新型人才[5]。我們信號與系統課程網站的建設參考國家精品課程網站的建設思路，采用模塊化的設計思想。網站共分為課程介紹、課程特色、師資隊伍、課程資源、實踐教學、仿真園地、互動交流（BBS）七大板塊。

課程資源板塊為學生提供了豐富的學習資源，包括課程的教學大綱、授課計劃表、電子教案、補充習題、學習指導、教學錄像等部分，學生用自己的學號、姓名注冊通過管理員審核后，可以下載課程資源，給學生的課前預習和課后復習帶來了極大的方便。實踐教學板塊包括實驗大綱、實驗項目、實驗指導書等部分，通過實踐教學板塊，學生可充分的利用教學資源掌握試驗內容，同時也為信號與系統課程的教學改革中開放性實驗教學提供了有力的保證。仿真園地板塊結合教學內容，利用MATLAB對關鍵知識點進行建模仿真，并給出了MATLAB仿真的源代碼，這樣可以將信號與系統課程中較難掌握和理解的內容形象生動地展現出來，提高了教學效率，增強了直觀教學和教學效果，從而使學生對所學知識的理解更加透徹。學生在學習中遇到的問題可以通過討論版（BBS）提出，尋求老師或者同學們的幫助，實現師生互動交流。

4 結束語

我們通過信號與系統課程教學改革與建設，激發了學生的學習興趣，提高了學生的獨立獲取知識和實踐創新能力，逐步形成了一套特色鮮明的理論和實踐教學體系，取得了較好的教學效果，同時也為獨立學院信號與系統教學改革與建設提供了一個較好的參考模式。教學改革是一個需要不斷探索的過程，如何在教學中更好地調動學生的學習主動性和積極性，進一步提高教學質量，培養學生的工程實踐能力，值得在以后的教學實踐中進一步研究。

【參考文獻】

[1]陳從顏，費樹岷，柴琳.“信號與系統”課程教學改革趨勢探究[J].電氣電子教學學報，2014 36（1）：13-14.

[2]徐亞寧，李和.信號與系統分析[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.

[3]陳英，等.基于軟硬件結合的“雙平臺教學”在《信號與系統》課程實驗教學中的應用[J].長沙大學學報，2013，26（2）：128 -130.

[4]徐亞寧，等.信號與系統分析實驗指導書（MATLAB版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.

[5]呂瑞蘭，解培中.網絡教學模式的探索和實踐：以信號與系統課程為例[J].北京郵電大學學報：社會科學版，2013，15（3）：26-29.

[責任編輯：薛俊歌]