信號分析與處理課程教學改革與探索

賀小龍 唐幫備

針對“應用型”本科教學特點及目標定位，本文分析了信號分析與處理課程教學的現狀，對目前授課過程中遇到的問題進行總結并分析其原因。結合本課程的教學實踐，從授教群體的特點、授課背景、教學內容以及考核方式等方面提出了教學改革方案并進行了初步嘗試。通過如此嘗試，可以大大的降低信號分析與處理課程學習的無趣感，增加課程學習的靈動性，豐富課程學習過程。

隨著科學技術的不斷進步，越來越多的科學領域發展離不開信號分析這門學科，因而《信號分析與處理》愈發受到眾多“應用型”本科大學的青睞，并將該學科設置成專業課程之一。但由于該課程涉及數學符號繁多、公式推導復雜、概念抽象、理論性強，要求學生掌握一定的數學理論功底，因此學生的普遍反應是概念“難懂”計算“難求”，在一定程度上降低了學生的學習興趣和學習效率，加之受社會負面風氣的影響，有相當一部分學生急功近利、學風浮躁，學習的主動性和積極性不高。最終造成了“學生吃力的學，老師吃力的教”的局面。如何調整學生的學習狀態，調動學習主動性和積極性，是一個迫切需要解決的事情。針對這種情況，學院教研室提出了“數字信號處理”課程教學改革方案，主要在教課背景、教學內容以及考核方式等方面進行了實際的探索與嘗試。

1 授課群體、授課背景特點與應對措施分析

應用型大學強調所學知識與工程實際的結合，看重理論教學與工程應用的結合。由于高校擴招，學生對基礎知識的掌握情況良莠不齊，生源地的教育質量參差不齊直接導致學生對基礎理論掌握不同，對所授課程理解深淺不一。同時每位學生的學習習慣和性格不同，導致其在面對難以理解和掌握的知識點時反應不同，這對于老師第一時間掌握學生的學習狀態與進度增加了難度。同時，信號分析這門課涵蓋許多的抽象的理論及概念，若不能結合實際應用案例加深理論知識的理解，會大大降低學生對知識的接受效率。為了解決大眾教育與精英教育之間的矛盾，實現真正的因材施教，在數字信號處理課程的教學中，運用分層次教學，把課內教學、實驗教學與自主學習有效結合起來，可以采用以下應對措施：

1.1 充分利用課堂，提升教學效果

就目前教學形式看來，院校關于《信號分析與處理》課程教學主要依靠課堂理論教學和上機實踐操作教學兩部分。如何充分利用這有限的45分鐘是提高學生學習效率的關鍵。首先要改變傳統的老師全程主導講課、學生全程被動接受的觀念，逐步從課堂傳授者走向問題的啟發者，引導學生進行興趣學習。其次強化學生的主導作用，由被動接受到主動獲取，充分發揮學生學習的主動性，提升教學效果。最后改變“填鴨式”教學，在課堂上，以啟發式教學為主，讓學生成為課堂的主體，教師和學生共同參與，互相交流，共同進步，真正做到教學相長。

1.2 充分利用上機實踐教學，做到理論聯系實際

除此之外，要發揮上機實踐操作的便利性，充分結合上機實踐課程加深學生對基礎理論的掌握。結合具體的現實案例引導學生利用信號分析與處理方法將理論與實際相聯系。上機實踐課程的設置應該涵蓋所有的信號分析與處理的理論知識，工程案例的選擇理應越簡單越好，越貼近生活越好，讓學生正正真真的領悟信號分析與處理的基礎理論與方法。

1.3 充分利用上機實踐教學，做到理論聯系實際

數字信號處理是電子信息類專業一門重要的基礎理論課，與實際應用密不可分。學生在接受理論指導的同時，必須進行實踐環節的訓練，這樣才能培養學生的工程實踐能力和創新能力。針對學習興趣濃厚的學生，要給予一定的機會參與各項科研活動，進一步引導學生的自主學習意識、創新意識;鼓勵學生自發組織團隊、自己設立題目、自行開發研究;通過自主查閱相關文獻、討論設計方案、分析實驗結論，加深對數字信號理論的理解，提升學生獨立思考、靈活運用基本知識的能力，促使學生迅速將理論與實際結合起來，最重要是通過自組團隊進行學習可以很好地培養創造性思維，鍛煉學生的團隊合作意識。

2 教學內容與教學方法的探索

2.1 深化教學內容的改革

信號分析與處理課程與信號與系統課程存在著千絲萬縷的聯系，并且部份高校針對本科生的培養計劃中一般會先讓學生進行信號與系統的學習，再深入學習信號分析與處理課程。因此在后續講授信號分析與處理課程時，一定要避免設置過多的課時講解重復內容，把握重點以離散信號的分析和處理為核心內容展開教學。爭取做到講過的不講，學習會的不講，著重講解學生的難點，大大簡化學習面，縮短學習周期。

2.2 突出基礎理論與工程應用的結合

信號分析與處理公式繁多，符號復雜，涉及大量的高等數學知識與線性代數知識。學生難免會學習枯燥。引入具體的工程應用案例可以在清晰闡述基本概念、基本原理的同時，淡化數學概念，突出物理意義，與實例相結合，深入淺出、有條不紊的把復雜的理論公式講給同學，增加抽象知識的可理解性。同時讓學生主動參與實際工程案例的分析學習，增加學習印象。

2.3 引入Matlab演示教學，加深理論知識理解

信號分析與處理屬于理論性較強的專業基礎課程，僅僅按照理論課程的思路去講解胡有一種枯燥乏味的感覺。因此可以引入MATLAB仿真授課環境，淡化理論教學與工程實踐教學的界限，展示信號分析與處理的過程和結果，使整個講堂變得生動形象又能加深學生對基礎知識的理解。

3 考核方式的改革

4 結束語

信號分析與處理課程改革是以培養學生的自學能力、創新能力、交往能力以及合作能力為目標，以科學的專業內容為載體，以多種有效評價手段為衡量標準，結合工程實際進行教學，提高課程內容的先機性，把學生的素質 培養貫穿于教學的整個環節中，最終激發學生學習的積極性、主動性和創新意識。通過老師積極引導，學生積極投入學習，從而大大的提高了學生的學習效率和老師的授課水平。

項目名稱：重慶文理學院引進人才項目，項目編號：R2018SJD16。

（作者單位：重慶文理學院）