“信號與系統”課程教學改革思考與實踐

彭麗葉,田云霞,侯樂樂

(河北工程技術學院,河北 石家莊 050091)

0 引言

通信與電子類很多專業課理論性非常強,學習難度較大針對此類課程,以“信號與系統”為試點,進行此類課程的教學改革。“信號與系統”課程是通信工程、電子信息工程和物聯網工程專業的主干課程,其先修課程有“高數”“復變函數與積分變換”“電路分析”等,主要介紹信號的響應、傅里葉變換、拉普拉斯變換等相關知識。課程教學的目的是要求學生掌握“信號與系統”的基本概念、信號的響應、傅里葉變換、拉普拉斯變換等原理,對信號的處理過程有整體的認知,為后續的專業課程,以及今后從事通信領域的實際工作打下堅實的基礎[1]。

1 存在的問題

目前“信號與系統”課程存在以下幾個問題:

(1)教學內容多,課時少。通信工程專業和電子信息工程專業課時為64學時,而物聯網工程專業班只有32學時。“信號與系統”課程理論性較強,并且難。其先修課程(“高數”“復變函數與積分變換”)較難,上“信號與系統”課程的時候,先修課程有的已經忘記,造成課上聽不懂。本課程如果按部就班的講課,通信工程和電子信息工程專業64個課時的課時量都不多,物聯網工程專業課時量就更不夠。在有限的課時內,根本不可能把所有的知識點都講解清楚。

(2)課程理論性強,原理抽象,數學基礎要求高。此課程涉及數學計算,但如果學生數學功底差,專業基礎薄弱,課上聽不懂,課下自學會難以理解和掌握,導致這些深奧的理論不感興趣。因此會出現課上睡覺或玩手機的現象。

(3)教材內容理論性強和實踐應用性差。課本上只有深奧的理論,沒有鮮活的應用實例。學生不了解這些理論在現實中的應用和意義,從而對課程學習失去興趣,沒有學習動力,導致學習效果差。

(4)教學手段單一。老師們上課通常是使用板書或者投影的形式,采用傳統的教學方法,以老師為主的滿堂灌,學生被動學習知識的舊方式。這么難的課程,這么單調的授課形式,自然不能提高學生的學習興趣,更不用說主動學習了[2]。

2 課程改革措施

2.1 科學理念引導教學

針對理論性強的課程,有針對性地對學生進行科學理念引導。首先,課程學習困難,鼓勵學生苦下功夫,課下復習高數,預習所學內容。其次,在某些知識點中的講解,例如,對于傅里葉變換的優點,并不是所有的信號都存在傅里葉變換,因此在講傅里葉變換時候,告訴學生任何事物都不是十全十美的,要全面看待事物[3]。

2.2 教學內容改革

對于課程內容多,課時少的問題,河北工程技術學院對課程內容進行了改革。首先,選用精編版教材,內容簡短精練,這樣可以減少課時量。其次,有些內容在其他課程中講到過,那么在“信號與系統”課程中將不再重復講解。例如:“高數”課程中已經講到過微分方程的求解。這部分內容就可以省略或者簡單介紹。通過精簡授課內容,減少了課堂有效教學時間。再次,針對課程理論性強,數學基礎要求高,學生學不懂的問題也做了改革,刪減部分數學計算內容,能不計算的就不要求計算。數學基礎好,進取心強的學生有不能解決的問題,課下單獨輔導。最后,“信號與系統”這門課理論性強,同時要求數學功底好。針對這個問題要求學生課下自己復習高數,節省課上時間。通過課程內容的調整,節省了不少課時量。

2.3 翻轉課堂

翻轉課堂是近年來比較提倡的教學方法,以學生為主,教師為輔,“信號與系統”理論教學枯燥,缺少趣味性,學生不感興趣,針對這個問題,該院實施了翻轉課堂教學手段。首先,讓學生提前預習課本內容,或者從網上查找相關教學視頻,通過各種方法提前學習。對于學生不會的部分,課上由學生提出,老師重點講解,或者讓會的同學來講,有目的有針對性的講解。其次,老師給出問題,讓學生們討論,越討論理解越深刻。通過有針對地講解,讓學生發言討論,提高學生的學習興趣。通過翻轉課堂,學生們利用課下時間學習教學內容,課上充分的與老師溝通交流,有疑問的地方理解的更加透徹。翻轉課堂讓學生變成了課堂的主體,充分調動了學生學習的主動性,使學生愛上學習,愛上課堂[4]。

2.4 運用網絡技術

為了提高學生學習興趣,使用了藍墨云軟件。讓學生在手機上安裝藍墨云軟件,課前利用藍墨云預習教學內容,上課讓學生利用手機藍墨云軟件搶答、做練習、簽到等,充分調動學生的課上積極性。把課堂教學從傳統教學直接升級到了互聯網+教學。在教學法上,采用了線上線下結合的混合式教學法,打破了原來傳統的傳授式課堂模式,充分利用新型教學工具的優勢,結合面授教學,通過混合實現了課堂教學的突破。在線上,使用藍墨云班課給學生課前推送微課、PPT等教學資源,推動學生的課前預習。在線下的課堂上開展了更多更有效的課堂參與式活動。本學期的教學改革,在教學效果上,非常明顯地比上學年的傳統講授式課堂好很多,學生反饋良好,課堂上學生的學習熱情和積極性高了。使用藍墨云讓學生不再上課玩手機,提高了學生的學習興趣。

2.5 加強理論聯系實際

讓學生多做實驗,加強學生對理論知識的理解。教學計劃中有一部分實驗課時,帶著學生們在實驗室用試驗箱和示波器做實際操作實驗。課上時間實驗有限,學生們可以利用課下時間自己到實驗室做實驗,對通信技術進行實驗探索,既加深了理論知識的理解,又鍛煉了動手能力,更有助于對通信系統有整體的了解。在理論課講解過程中,也進行理論與實際的聯系。例如:講頻譜分析的時候聯系目前所用無線網絡信號講解,以及聯系實際應用(例如:如何發現干擾)進行講解。這樣讓學生理論聯系實際,即理解深刻,簡單易懂,又不會枯燥,加強學生的學習興趣,達到學以致用的目的[5]。

2.6 采用多種教學方法

課程中不方便聯系實際應用的部分,為了讓學生理解更深刻,便于記憶,會采用對比、類比、仿真、實驗等等方法。例如:卷積公式、傅里葉變換公式和拉普拉斯變換公式的對比。

2.7 改變課程考核方式

課程考核不僅是卷面考試,而且對學生進行多元化考核,從課堂表現、考勤、實驗課程表現、作業等等方面進行考慮。考核方式從多方面考察學生的思維能力和情感態度。

3 課程改革效果

經過一年時間的“信號與系統”課程改革,在各個方面都取得了好的效果。教師的教學理念有了很大程度的提高,比如:翻轉課堂、運用網絡教學等。同時,通過此次課程改革,也讓老師們積累了更多課改的經驗。課程改革實施之后,對學生進行了滿意度調查,學生評價較高。通過觀察,學生學習的主動性更強,興趣也更加濃厚,這足以說明課程改革的成功[6]。

課程改革成效:(1)教學方法更新穎。通過課程改革,老師們改變了之前的滿堂灌,現在運用啟發式、討論式、探索式等教學方法,并且理論聯系實際,結合目前移動、電信、聯通的通信網絡進行情景教學。使課堂更加生動有趣,提高學生學習的主動性。課程中運用翻轉課堂,課前讓學生自學,給學生提出問題,帶著疑問上課,課上讓學生充分討論,充分發揮學生學習的主動性,使老師從課堂上解放出來,提高了課堂效率。(2)教學觀念的更新。之前老師們只是注重教,忽略了學生的學習情感,課改之后,老師們開始關注學生的學習興趣、學習的主動性、學習的創新性、加強實踐教學等等。教師比之前更加注重學生的全方面發展,全面提高學生素質。

4 結語

此次“信號與系統”課程改革圍繞建設應用型本科進行開展。通過此次課程改革,對教學內容進行了更新,壓縮了課時量;進行翻轉課堂,提高了學生學習的主動性;運用網絡技術,使學生學習的興趣更加濃厚;加強實踐教學,全面提升學生的素質;改變了考核方式,全方位考察學生的學習情況;比之前更注重實踐,實驗課程也計入期末考核中的一部分。