地方高校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)現(xiàn)狀與改革探討

廖柏林 肖 林 劉 梅

（1.吉首大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 吉首 416000；2.吉首大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院，湖南 吉首 416000）

“信號與系統(tǒng)”是電子信息類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是電子信息類專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在人才培養(yǎng)中起著十分重要的作用。目前，該課程已被美國麻省理工學(xué)院列為電氣工程與計(jì)算機(jī)學(xué)院的六門主干課程之一[1]。國內(nèi)工科院校的全部電類專業(yè)都開設(shè)了此課程，并定為必修課，受到了普遍重視[2]。吉首大學(xué)是一所地方性本科院校，于1997年設(shè)置電子信息工程專業(yè)后開始開設(shè)“信號與系統(tǒng)”課程，目前講授此課程的專業(yè)有電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)和通信工程。作為非傳統(tǒng)工科院校，該校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，借鑒國內(nèi)外重點(diǎn)高校先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對“信號與系統(tǒng)”課程進(jìn)行了一系列的改革探索，并初步形成了自己的特色。

1 地方高校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)理念落后

我校“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)仍以教師講授為主，重定理證明和例題講解；教師是教學(xué)活動(dòng)的中心，學(xué)生被動(dòng)接受知識，信息單向傳遞，師生間難以形成雙向互動(dòng)。這種注入式教學(xué)使得學(xué)生注意力下降，導(dǎo)致知識掌握不牢，課堂效率不高。同時(shí)受我國高等教育傳統(tǒng)的影響，教學(xué)過程中重視對課程知識的傳授，而忽視對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。教師把理論課教學(xué)理解為講解定義、概念和原理,學(xué)生則把理論學(xué)習(xí)理解為習(xí)誦、模仿和做題，從而造成了學(xué)生思維模式的固化，弱化了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

1.2 教學(xué)手段單一

由于多媒體教室建設(shè)的滯后，幾年前我校“信號與系統(tǒng)”課程一直采用傳統(tǒng)板書教學(xué)手段，課程中大量分析結(jié)果和圖形無法直觀給出，這在一定程度上影響和制約了教學(xué)效果，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)老師將大量的精力和時(shí)間用在了數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和演示上，公式的物理意義反而講得不是很多，使得很多學(xué)生漸漸形成“信號與系統(tǒng)”課程就是做數(shù)學(xué)推演這樣片面的認(rèn)識。最近兩年，大多數(shù)教師采用了多媒體教學(xué)手段，但教師對該課程多媒體的應(yīng)用停留在替代板書的水平，課件內(nèi)容呆板不生動(dòng)僅是教材的完整再現(xiàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮它應(yīng)有的作用。因此，迫切需要對該課程進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。

1.3 實(shí)驗(yàn)方式單一，試驗(yàn)內(nèi)容陳舊

利用省部共建項(xiàng)目，我校在2003年就建設(shè)了“信號與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)室。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅是附屬于理論教學(xué)，且大都是用電路完成對理論的驗(yàn)證。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中需要花費(fèi)大量的精力在電路調(diào)試上，效果不好；很多復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)更是無法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容驗(yàn)證性項(xiàng)目過多，內(nèi)容陳舊；忽視實(shí)驗(yàn)大綱與教材建設(shè)，隨意性大。

2 地方高校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革探索

近年來，借精品課程建設(shè)的契機(jī)，我校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極開展教學(xué)研究，形成了一些改革思路并積極地進(jìn)行了探索實(shí)踐。

2.1 精心組織授課內(nèi)容，構(gòu)建合理的課程教學(xué)體系

“信號與系統(tǒng)”課程作為電子信息類專業(yè)的技術(shù)入門課程，其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系都相對比較完善和穩(wěn)定。但是在精簡學(xué)時(shí)的大環(huán)境下，還需要對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更深入的整合。信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容可以簡而言之地涵括為：一個(gè)前提，兩類卷積，三大變換。一個(gè)前提指得是分析的系統(tǒng)都是確定信號作用下的線性時(shí)不變系統(tǒng)（LTIS—Linear Time-Invariant Systems）。兩類卷積是指連續(xù)信號的卷積積分運(yùn)算和離散信號的卷積和運(yùn)算。卷積積分用于連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域求解；卷積和用于離散系統(tǒng)的時(shí)域求解。三大變換指變換域分析方法使用的三種變換，即傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換。以一個(gè)前提、兩種卷積、三大變換為主線進(jìn)行精講，并注重理論聯(lián)系實(shí)際。同時(shí)注意向?qū)W生介紹一些理論方法的工程應(yīng)用背景，例如系統(tǒng)的因果性，穩(wěn)定性等。

在課程的體系結(jié)構(gòu)上，目前國內(nèi)外有兩種主要的方式。一種是并行體系，即將連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)分析和離散時(shí)間系統(tǒng)分析并行進(jìn)行介紹。另外一種是串行體系，即先介紹連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)分析、后介紹離散時(shí)間系統(tǒng)分析。根據(jù)學(xué)生接受知識的習(xí)慣，我校的“信號與系統(tǒng)”課程確定采用第二種方法，即先連續(xù)后離散，先時(shí)域后變換域的體系結(jié)構(gòu)展開教學(xué)。

2.2 改革教學(xué)方法，知識傳授與能力培養(yǎng)并舉

教學(xué)方法的改革是教學(xué)改革的核心內(nèi)容。為此我們進(jìn)行了深入的探索和實(shí)踐。1）重點(diǎn)內(nèi)容講授。對于單位沖激函數(shù)、傅里葉變換及其性質(zhì)等重點(diǎn)內(nèi)容，教師應(yīng)精心準(zhǔn)備，詳細(xì)講解。授課過程中還應(yīng)把握以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則，避免單向的知識灌輸；要特別注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,通過一定方法對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā),從而開拓學(xué)生思路。2）組織有目的地討論。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)一些討論問題,適時(shí)安排學(xué)生進(jìn)行課堂討論并撰寫討論研究報(bào)告。通過課堂討論加深學(xué)生對問題的認(rèn)識，結(jié)合查閱文獻(xiàn)資料，讓學(xué)生最終找到解決問題的方法。這種教學(xué)方式有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力。3）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。自學(xué)能力應(yīng)該是大學(xué)階段著重培養(yǎng)的一種能力。在他們以后的工作當(dāng)中,這種能力將會(huì)大有用武之地。在對課程的重點(diǎn)和基礎(chǔ)充分講解后，課程的有些章節(jié)可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。例如，我們知道連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)有著并行的相識性，在講授過連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及其零極點(diǎn)影響時(shí)域和頻域特性后，離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及其相關(guān)知識就可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。總的來講，在該課程教學(xué)中我們注意多種形式的施教,使學(xué)生既掌握了知識,又鍛煉了能力。

2.3 充分有效利用多媒體教學(xué)手段

多媒體教學(xué)圖文并茂、信息量大，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)直觀性和可重復(fù)性好有利于突破教學(xué)中的難點(diǎn)并幫助學(xué)生克服遺忘。充分有效的利用多媒體教學(xué)手段對豐富課堂氣氛、活躍學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、吸引學(xué)生注意力起著十分重要的作用。但是很多教師在使用多媒體教學(xué)的過程中，過分依賴課件而不發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，課件制作粗糙僅是教材的搬家以及講解速度過快，從而導(dǎo)致多媒體教學(xué)效果有限。依據(jù)我們的調(diào)研結(jié)果和教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為多媒體教學(xué)過程中應(yīng)注意把握以下原則。1）多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合。基本內(nèi)容、課堂測試和仿真演示等采用多媒體教案，而定理推導(dǎo)和例題講解等則采用傳統(tǒng)板書。2）發(fā)揮教師主導(dǎo)作用。在講授階段要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使得“課件跟著教師走”，而不是教師被動(dòng)的、死板的對著屏幕講解。3）合理設(shè)計(jì)課件。課件內(nèi)容應(yīng)少而精煉，色彩應(yīng)明朗，字體大小應(yīng)適中，同時(shí)應(yīng)充分利用動(dòng)畫演示。

2.4 改革試驗(yàn)方式和內(nèi)容，切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新精神，我們對也實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革[3]。主要采取了以下措施。1）建設(shè)實(shí)驗(yàn)大綱和修改完善實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，杜絕實(shí)驗(yàn)的隨意性和不規(guī)范性。2）改單一硬件實(shí)驗(yàn)為Matlab仿真實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。3）改單一驗(yàn)證性試驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

2.5 分層次地開展雙語教學(xué)

大學(xué)雙語教學(xué)是當(dāng)前高教改革的重要舉措之一，目前很多高校都在積極推行[4]。但是作為一所辦在民族地區(qū)的地方性大學(xué)，由于其自身特點(diǎn)，開展雙語教學(xué)必須探尋一條適合自己的路，而不能照搬重點(diǎn)大學(xué)的模式。這是因?yàn)槠胀ㄔ盒W(xué)生的英語水平相對來說要差一些，而我校更有許多來自民族地區(qū)的學(xué)生，這些學(xué)生的英語起點(diǎn)更低。如果不分層次的全面開展雙語教學(xué)，其結(jié)果必然適得其反。為此我們開展雙語教學(xué)的一個(gè)基本原則就是：因材施教，適度推廣。也即選拔英語基礎(chǔ)好、對雙語教學(xué)感興趣的學(xué)生組建雙語教學(xué)實(shí)驗(yàn)班，一般而言有15個(gè)以上的學(xué)生就可以開班。同時(shí)針對學(xué)生英語讀寫強(qiáng)、聽說弱的特點(diǎn)，教材、電子教案采用全英文；教師講授則較淺顯易懂的內(nèi)容，完全用英語講，而對于較難的內(nèi)容，先用英語講，然后用漢語把關(guān)鍵意思復(fù)述一遍[5]。

2.6 積極開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行課程教學(xué)已越來越顯出它的優(yōu)越性[6]。同時(shí)，因新、老校區(qū)等問題，老師與學(xué)生課外溝通和交流不便。在這樣的背景下，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更顯得尤為必要。為此，我們建設(shè)了“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)網(wǎng)站。網(wǎng)站上提供教學(xué)大綱、參考書目、電子教案和典型例題分析等學(xué)習(xí)資源，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求；另外網(wǎng)站還提供測試試題和試卷庫，方便學(xué)生進(jìn)行自我測試；最后網(wǎng)站還包括在線答疑模塊，教師與學(xué)生可以進(jìn)行雙向互動(dòng)。

3 結(jié)束語

“信號與系統(tǒng)”作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課，其教學(xué)過程具有一定的共性；但是校情和學(xué)生情況不一樣，決定了其教學(xué)改革決不能生搬硬套他校經(jīng)驗(yàn)，必須結(jié)合本校實(shí)際探索一條適合自己的路。本文針對地方高校“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，給出了如何進(jìn)行課程改革的建議，并在我校進(jìn)行了積極的實(shí)踐探索。實(shí)踐結(jié)果表明，新的教學(xué)思路能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提高課程教學(xué)質(zhì)量。

［1］蔡坤寶,高克英,江禹生.美國MIT信號與系統(tǒng)課程的基本結(jié)構(gòu)[J].高等建筑教育,2011,20(1):100-104.

［2］宮二玲.關(guān)于信號與系統(tǒng)課程教學(xué)改革的探討[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2000,23(1):59-61.

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［4］陳紅蕾.雙語教學(xué)的實(shí)踐與思考[J].高教探索,2003(3):59-60.

［5］李香林.信號與系統(tǒng)課程教學(xué)改革的探討[J].高教論壇,2005(6):159-161.

［6］劉成新.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)與評價(jià)[J].電化教育研究,2000(3):27-30.