深挖課堂潛力 變抽象理論為綜合運用能力——《信號與系統》核心課程的綜合教改研討

王秀山 李 勉 王永田 吳 昂 季寶杰

（河南農業大學機電工程學院，河南 鄭州 450002）

0 前言

《信號與系統》是機電工程學院電子信息工程專業的核心基礎課，該課程的關聯性比較強，因此，學好該門課程對學生掌握該專業的基礎理論和專業理論非常重要。2011年前，河南農業大學還沒有開展核心課程教學改革，該門課程在教學過程中存在一些不足，比如學生覺得是一門理論課，看不到應用價值，學的不扎實，遇到實際問題不會用所學理論知識求解，更不會解決一些實際工程技術問題。該門課程與其它核心課有極強的關聯性，導致該專業的學生專業學習基礎不牢和學習深度不夠，對學生的就業與考研的有一定的影響[1-2]。上述問題已經制約了電子信息工程專業學生的創新能力發揮，2012年，學校開展三年核心課程教學改革，《信號與系統》課程組果斷對以往的教學理念和教學模式大膽改革，教學改革主要突出兩個方面：深挖課堂潛力和變抽象理論知識為綜合運用能力。

1 教學改革的內容

1.1 適合農業類院校學生實際的教材選擇

教學過程中，教材的選擇非常重要，好的教材能提升教學的效果，提高學生學習的興趣。電氣系《信號與系統》以前使用的是高等教育出版社出版編寫的教材。雖然這本書為國家十二五規劃教材，但是在教學過程中發現該教材有如下問題：

（1）部分章節的部分內容講述不太清楚，比如線性方程組求解過程中的零值問題、二階系統和一階系統中的沖擊響應和階躍響應問題。

（2）與其它課程關聯部分內容過于簡單，比如電路的響應分析等。

針對出現的問題，課程組決定在重新修訂教學大綱前，部分章節替換為國外經典教材——麻省理工大學教授奧本海默編寫的全美經典教材《信號與系統》。這種局部的修訂，帶來了如下優點：

（1）保持了教學的連續性。

（2）避免了原教材的缺點。

（3）提高了學生學習的興趣。

（4）利于部分學生考研，因為奧本海默的教材是國內重點高校研究生入學考試的參考教材。

1.2 深挖課堂潛力，重視過程教學

1.2.1 部分章節采用雙語教學

雙語教學是本科教學的發展趨勢之一。順應時代發展，并根據機電工程學院師資情況及學生水平，本課程的第5 章和第6 章采用雙語教學。選擇這部分內容采用雙語教學是因為這兩章是本課程的最后講述內容，在前四章學習時，部分的穿插了專有名詞的英文解釋，因此安排這部分雙語教學，同學們能夠聽得懂。三年的教學實踐證明，同學們在研究生入學面試時和到外資企業應聘時能夠熟練應用信號與系統的專業詞匯。

1.2.2 發揮課堂上教師的“演員效應”

優秀的老師就是一名合格的“演員”，三尺講臺就是演員的“舞臺”，“演員”要表演的精彩，臺下的艱苦付出是必不可少的，同時臺上的表演方法也非常重要。為了“演”的好，課程組老師定期集體備課，討論教學過程中出現的問題，設計關鍵教學內容的教學方式。對于部分重要章節，采用集體授課方式，即主講老師講完后，另外兩名教師補充，下課后，集體探討怎樣提升教學的效果。

1.2.3 章節單元測試與期中考試

要想真正學好該門課程，除了課堂上認真聽講外，如果平時作業的量和質達不到，也基本不可能。為此，每一章結束后安排1個小時的習題講解課；參照國外通常的測評方法，每一章結束后進行單元測試，課程講一半時進行期中考試，并且平時的作業批改和單元測試和期中測試計入最終成績，占到百分制的50%；期末考試成績占最終成績的50%。

1.3 變抽象理論知識為學生的綜合運用能力

虛擬仿真實驗與物理實驗結合：

該門課程的理論性較強，大部分章節的公式推導、定理及推論比較多，比如第四章的公式多大100 多個，內容總體上比較抽象，作業和測驗雖然能夠加強學生對理論知識的理解，但學習知識的目的是要轉化為自己的能力。因此，必要的操作訓練及綜合應用開發變得非常有必要。本課程的實驗分為兩個層次：

（1）虛擬仿真實驗

這部分內容主要在課堂上隨時進行，另外有4個課時的仿真在機房里完成，借助matlab 軟件能夠完成本書大部分理論結果的驗證。動手操作實驗共有6個課時，在信號與系統實驗室完成，主要考察動手能力和對實驗數據的分析能力。

（2）綜合運用知識能力的培養

在開課之前，對學習該課程的同學分為若干個興趣團隊，每隊的人數為3-5 人，課程組老師根據該課程的工程應用案例設計若干個工程項目或者小型開發項目，讓學生選題并且制定項目的實施方案等。這些項目不但要用到本課程的大部分知識，也要用到已學的基礎課和專業基礎課內容，更會用到未學課程的內容，對于知識的系統化和培養學習興趣有很大的促進作用。對于優秀的結項項目，推薦參加全國電子類的競賽，培養學生的創新能力和歸屬感。

2 綜合教改的結果

教學改革的推進和努力換來了較好的結果，成績體現在兩個方面：

2.1 該門課程的理論知識學得扎實

具體表現在考研學生的專業課選擇上，以2013年畢業的10 級電信（2）班為例，13 名考研的學生中，選擇《信號與系統》課程的有9 人，比例達69%，與學生座談時談到為什么選擇這門課程，學生普遍說對這門課比較有信心。

2.2 全國電子設計類比賽獲獎同學多

自2011年來，興趣團隊的成員先后在全國信息技術應用大賽、全國物聯網大賽、全國電子設計競賽、全國大學生挑戰杯比賽和工信部全國電子專業人才大賽，其中獲得一等獎1 次，二等獎3 次，三等獎6 次的好成績。

3 結語

該門核心課程的教改完成了教材的優化選擇、仿真實驗和物理實驗安排、課堂內容的設計和作業及測驗的配置等內容，三年的實踐表明，以“深挖課堂潛力，變抽象理論知識為綜合運用能力”的教學改革取得了很好的成績。行百里者，半九十，面對未來，充滿期待，但課程改革的任務也任重而道遠，課程組有信心把教改做的更好。

［1］畢萍，劉旒.面向卓越工程師目標進行信號與系統課程教學改革[J].實驗室研究與探索，2014，33(1):190-193.

［2］陳英.獨立學院圖書室在高校文化建設中的作用[J].科技視界，2014(20):200-201.