獨立學院勘工專業《信號分析與處理》課程教學改革與實踐

史維 宋學鋒

【摘要】本文分析了獨立學院勘查技術與工程專業《信號分析與處理》課程的特點、教學現狀及存在問題，結合獨立學院人才培養目標和學生的實際學習情況，從課程的教學內容、方法、手段等方面提出了一些改革思路和措施。

【關鍵詞】獨立學院；信號分析與處理；教學改革

目前，全國大多數石油和地質類院校的獨立學院都開設了勘查技術與工程，以下簡稱（勘工）專業。《信號分析與處理》是勘工專業的專業基礎課，其中涉及到的信號分析、數學變換理論和信號處理方法，在地球物理測井、地球物理勘探及其它資源勘查領域的生產實踐中發揮著越來越重要的作用。

1、課程的特點及教學現狀

本課程為勘工專業的專業基礎課，主要為《地震勘探原理》、《地震資料數字處理》和《測井資料數字處理》、《地震波理論》等課程鋪墊基礎。課程要求學生的數學基礎扎實，并且內容繁多、概念抽象，在有限的教學時間內學生不易理解和掌握。同時，加上獨立學院課程教學大綱內容多數與其母體高校的大綱內容相近，教學內容并不完全適用于獨立學院學生的學習，這些因素都給教師的實際教學帶來了一定的難度。

本校勘工專業《信號分析與處理》所選用的教材為王云專、王潤秋主編的“信號分析與處理”【1】。課程需涉及的數學知識點較多，注重公式推導，概念、原理較為抽象，理論結合實際較少。從以往的教學效果來看，學生在學習過程中普遍反映較難，加上課程實踐學時設置偏少，學生的動手和創新能力得不到提高。因此，獨立學院勘工專業的《信號分析與處理》課程教學改革已勢在必行。

2、教學內容改革

目前，我國正在大力推進地方本科高校的轉型，大多數獨立學院都提出了培養應用型人才的培養目標，更加注重學生的創業精神和動手能力的培養，這就對教師的實際教學提出了更高的要求。既要重視學生對于課程基本概念、原理、方法的掌握，又要著力培養學生的創新能力和動手能力。

2.1夯實理論基礎、注重知識點相互聯系

當前，石油和地質類院校的獨立學院畢業生相對于同類二本或二本以上院校的畢業生就業狀況并不樂觀。考研就成為很多獨立學院畢業生的首選，而《信號分析與處理》課程作為很多相關院校的考研專業課程。因此，這就要求教師在實際的授課過程中注重學生對于課程重要的概念、原理、方法的掌握，確保學生考

研和今后工作中對于本課程的理論需求。

本課程所包含了“ 信號與系統” 和 “數字信號處理”兩個課程體系的教學內容。課程抽象的理論和概念較多且涉及大量復雜數學理論和公式的推導，在有限的教學時間內無法將兩個課程體系所涉及的內容全面覆蓋。因此，只能結合獨立學院學生的自身實際特點，抓住重點，做到有的放矢。

經過幾年的探索、實踐和總結，本校勘工專業的《信號分析與處理》課程的教學內容設置如下：

第一章 信號與系統（重點：信號與系統的基本概念、常用信號的運算、判別）；

第二章 時域分析（重點：卷積運算、相關分析）；

第三章 頻域分析（重點：連續時間信號的傅里葉變換及頻譜特征）；

第四章 復頻域分析（重點：連續時間信號的拉普拉斯變換、復頻域分析）；

第五章 離散信號的傅里葉分析（重點：DTFT、DFT、FFT）；

第六章 Z變換（重點：Z變換的定義、性質及Z域分析）；

第七章 數字濾波器的基本理論和設計（重點：IIR、FIR數字濾波器的基本理論和設計）；

同時，在教學過程中采用弱化數學公式的推導的理念，強調各種方法的原理、結論及相互間的聯系及理論框架的建立，注重各種方法的實際應用，即每種方法能解決什么問題。

2.2加重實踐教學比重、提高學生的動手能力

為了符合我校勘工專業培養“具有創業精神和動手能力的特色實用專門人才”這一宗旨，結合本課程的實際情況，采用了“加重實踐教學比重、提高學生的動手能力”的方法，對課程教學內容進行改革，主要采用方式如下：

（1）讓學生對重要知識點進行上機實踐，加深理解。信號分析與處理的許多理論和方法全部用抽象的數學公式來描述，學生容易產生厭倦、恐懼心理，將抽象的理論以上機的方式展現給學生，有助于提高學生學習的主動性。例如，將卷積、相關等基本計算，連續/離散信號的傅里葉變換的計算和應用及IIR/FIR濾波器簡單設計等讓學生運用MATLAB、C、FORTRAN等語言上機或以作業的形式實現，并建立相應的考核機制。這非常有利于培養學生的創新和動手能力，同時也助于學生對知識點的二次消化。

（2）結合專業實際，讓學生做到學以致用。《信號分析與處理》作為勘工專業的基礎課，主要運用于物探、測井方法中的數據處理中。因此，可同上述方法中的數據處理具體例子相結合，進行講述和實現，如地震勘探中常用的合成地震記錄、頻譜分析等方法。讓學生對“學什么、怎么用、用到哪”有更清晰的理性認識。

3、合理調整教學手段

眾所周知，單一的板書式教學和多媒體式教學都存在著一定的弊端。這兩種教學手段的弊端在本課程中更加明顯，課程中有大量的基礎公式需要推導，學生對于公式推導過程的認識將直接影響本部分和后續內容的理解【2】。所以，板書式教學必不可少。但如果內容完全采用板書，授課教師將存在費時、耗力，完成不了教學任務的問題。如果采用單一的多媒體式教學將存在學生對于內容的理解過于抽象、不夠深入的問題。因此，本課程的最合理的授課方式應采用板書加多媒體的教學手段。但是，如何有效地結合板書和多媒體教學手段的優點，提高學生對本課程的認識和教學質量？這是一個需要授課教師經過長期的探索、實踐和改進來解決的問題。

4、結語

幾年的教學探索和實踐表明，石油和地質類院校的獨立學院勘查技術與工程專業開設的《信號分析與處理》課程，不能過于依賴其母體高校或其它院校的教學內容和模式。應抓住獨立學院人才培養的目標和學生的自身特點，合理、有效地對課程的內容和方法進行改革，加大學生動手能力、創新能力的培養，才能更加激發學生的學習興趣和主觀能動性。

參考文獻：

[1]王云專，王潤秋.信號分析與處理[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2]石穎，宋利偉.“信號分析與處理”課程教學改革探索[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2014（5）.140-141