高職學(xué)院信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)研究

□ 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 韓寶如 覃學(xué)峰 張春霞

高職學(xué)院信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)研究

□ 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 韓寶如 覃學(xué)峰 張春霞

信號(hào)與系統(tǒng)是高職電子信息專業(yè)重要的專業(yè)課程。針對(duì)該課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，本文對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了研究，提出了一些有效措施。實(shí)踐表明：這些措施激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

信號(hào)與系統(tǒng)；高職學(xué)院；教學(xué)研究

信號(hào)與系統(tǒng)課程是我院為電子信息工程、計(jì)算機(jī)通信等專業(yè)二年級(jí)?？粕_設(shè)的一門核心基礎(chǔ)課，其任務(wù)是使學(xué)生獲得信號(hào)與系統(tǒng)分析方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等后續(xù)課程及為以后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。我院現(xiàn)在每年有120多名學(xué)生必修這門課程，授課面極為廣泛，課程教學(xué)尤為重要。

信號(hào)與系統(tǒng)歷來是一門理論性非常強(qiáng)的課程，由于該課程對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，理論概念抽象，學(xué)生又缺乏對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)，且我院是從事高等職業(yè)教育的高職院校，學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)水平不高，學(xué)生喜歡實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，對(duì)于理論性課程不感興趣。學(xué)生不喜歡學(xué)，教師也感到難教，教學(xué)效果不好。因此提高信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)質(zhì)量是任課教師所面臨的迫切任務(wù)。

為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法的興趣，進(jìn)一步提高教學(xué)水平，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程的積極性，加深學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解，提高教學(xué)質(zhì)量［1］。針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)過程中所存在的問題，筆者從以下幾方面對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了研究。

一、選用教材［2］

教材是教學(xué)的重要工具，是教師講授知識(shí)的載體，是教學(xué)內(nèi)容的具體化，也是深化教育教學(xué)改革、全面推進(jìn)素質(zhì)教育、實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。所以選用高質(zhì)量的教材是信號(hào)與系統(tǒng)課程建設(shè)的重要組成部分，也是提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。

根據(jù)課程教學(xué)的要求，信號(hào)與系統(tǒng)課程教材的選用依據(jù)以下基本原則。

一是優(yōu)先選用高職高專規(guī)劃教材和省部級(jí)以上獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀教材。

二是選用的教材要符合教學(xué)大綱的要求，適用性強(qiáng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，符合我院的人才培養(yǎng)模式。

三是選用的教材必須具備正確的教學(xué)指導(dǎo)思想，體現(xiàn)專業(yè)的先進(jìn)性、科學(xué)性和系統(tǒng)性。

四是選用的教材內(nèi)容盡量反映課程建設(shè)最新成果，并且文字簡練，基本內(nèi)容與學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)，通俗易懂，做到易教易學(xué)。

根據(jù)以上基本原則，經(jīng)過多次到兄弟院校的調(diào)研，我院信號(hào)與系統(tǒng)課程教材最終選用的是江南大學(xué)燕慶明教授主編的《信號(hào)與系統(tǒng)》（第四版）。本書由高等教育出版社出版，是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材（高職高專教育）。本書對(duì)課程體系和內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和提煉，引入了MATLAB方法，注重概念，突出應(yīng)用，文理滲透，圖文并茂，適于教學(xué)。在此基礎(chǔ)上，有取舍、有整合地調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，壓縮過時(shí)、使用效率低的內(nèi)容，弱化某些數(shù)學(xué)推導(dǎo)，增加適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展需要的知識(shí)點(diǎn)。

二、整合教學(xué)內(nèi)容［3－4］

針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)知識(shí)要求的側(cè)重不同，擬定合理的教學(xué)大綱。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，以打好基礎(chǔ)、面向應(yīng)用、滿足高職人才培養(yǎng)目標(biāo)為原則，對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合。整合后的基本教學(xué)內(nèi)容可以概括為：兩種系統(tǒng)，兩類方法，三大變換。即連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)；時(shí)域分析方法和變換域分析方法；傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換。

由于本課程教學(xué)內(nèi)容比較多，學(xué)時(shí)有限，需要重構(gòu)“少而精”的教學(xué)計(jì)劃，并考慮學(xué)時(shí)的分配，統(tǒng)籌安排理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，著重提高學(xué)生的自學(xué)能力。例如：第一章基礎(chǔ)知識(shí)部分作為后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)，課堂上要作詳細(xì)的講解；連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析應(yīng)重點(diǎn)講解；傅里葉變換、拉普拉斯變換等是信號(hào)與系統(tǒng)課程的核心內(nèi)容，要分配較多的學(xué)時(shí)。在不影響課程內(nèi)容的連續(xù)性和完整性的前提下，按照先時(shí)域后變換域，先信號(hào)后系統(tǒng)，先連續(xù)后離散，由淺入深，由簡單到復(fù)雜循序漸進(jìn)，突出重點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，使得學(xué)生可以更快、更深入地理解和掌握相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)盡量避免煩瑣和枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，通過對(duì)具體系統(tǒng)的分析（例如濾波電路，一階電路、二階電路），把理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來，通過該實(shí)驗(yàn)課的基本訓(xùn)練，增強(qiáng)必要的感性認(rèn)識(shí)，鞏固并加深學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程抽象基本理論的理解。

在實(shí)際教學(xué)中，也要針對(duì)各個(gè)不同專業(yè)的特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理安排，既要保證課程內(nèi)容的完整性，又要遵循各個(gè)專業(yè)各自側(cè)重點(diǎn)不同的特點(diǎn)，力求覆蓋面寬，而在教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)上不強(qiáng)求一律。例如，在計(jì)算機(jī)控制專業(yè)中，加強(qiáng)對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和狀態(tài)方程等方面內(nèi)容的介紹，滿足后續(xù)自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)的需要；對(duì)電子信息工程、計(jì)算機(jī)通信專業(yè)則要求與后續(xù)課程數(shù)字信號(hào)處理，通信原理更好地結(jié)合，減少不必要的內(nèi)容重合；而在實(shí)驗(yàn)課程方面各專業(yè)也應(yīng)該根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

三、采用 MATLAB 仿真［5－6］

由于該課程是一門理論課程，在教學(xué)方法上以課堂教學(xué)為主。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解，除了在課堂教學(xué)中采用多媒體手段向?qū)W生動(dòng)態(tài)展示相關(guān)知識(shí)點(diǎn)外，我們還將MATLAB應(yīng)用于信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)中。MATLAB是一個(gè)全開放性的仿真實(shí)驗(yàn)軟件，它給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室所具備的完備的信號(hào)處理等工具箱，使用者使用MATLAB進(jìn)行仿真，既無需購買高檔信號(hào)儀器，又避免了儀器損壞等不利因素。改變學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中把大量的精力花在電路調(diào)試上，效果不好，很多復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的困境。

在理論教學(xué)中，教師利用MATLAB的TOOLBOX工具箱和圖形處理及數(shù)據(jù)可視化，可以將結(jié)論直接用圖形演示，從而讓學(xué)生對(duì)抽象的概念和定理以及結(jié)論有直觀的認(rèn)識(shí)，并加深對(duì)一些重要概念和定理的理解。

在實(shí)踐教學(xué)中，淡化軟件實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)界限，采用“軟硬結(jié)合，以軟為主”的方法。利用MATLAB中的TOOLBOX箱以及SIMULINK進(jìn)行軟件實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)仿真，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生借助計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力。與以往只完成實(shí)際電路接線、調(diào)試、觀測現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)相比，這種教學(xué)方法提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，取得了更好的教學(xué)效果。通過信號(hào)與系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)及其在教學(xué)中的應(yīng)用，我們體會(huì)到這種虛擬實(shí)驗(yàn)有很多優(yōu)點(diǎn)，它將是信號(hào)與系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)的發(fā)展方向。

通過MATLAB使學(xué)生把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)地結(jié)合起來，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程的過程中，感到教學(xué)內(nèi)容言之有物、真實(shí)可信，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

四、改革教學(xué)方法

對(duì)于高職院校學(xué)生而言，學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)理論是有一定困難的。所以教師在教學(xué)過程中，一定要以學(xué)生為中心，改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分重視學(xué)生的主體地位，積極實(shí)踐啟發(fā)式、互動(dòng)式、理論結(jié)合實(shí)際等生動(dòng)活潑的教學(xué)方法。這樣才有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)加大啟發(fā)式教學(xué)的力度，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與性，實(shí)現(xiàn)師生之間教與學(xué)的互動(dòng)。在信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)中，我們力求從生活中的實(shí)際問題引入新課。所以在課前，教師應(yīng)認(rèn)真設(shè)計(jì)教學(xué)中向?qū)W生提出的啟發(fā)性問題，引起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生思考。例如：在講信號(hào)的概念時(shí)，我們先講實(shí)際生活中包括手機(jī)鈴聲、汽車的笛聲等這些學(xué)生十分熟悉，經(jīng)常聽到的信號(hào)。學(xué)生帶著這種好奇心和興趣聽課，然后教師再講具體信號(hào)抽象的概念，效果就非常好，激發(fā)了學(xué)生的積極思維。教師在講授系統(tǒng)的概念，信號(hào)與系統(tǒng)的關(guān)系以及系統(tǒng)的特性時(shí)，應(yīng)盡量多運(yùn)用學(xué)生在實(shí)際生活中接觸到的例子，如電視機(jī)、衛(wèi)星、手機(jī)通訊等來進(jìn)行闡述，這樣有助于學(xué)生對(duì)于一些抽象概念的理解。

五、選擇教學(xué)手段

將多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合，靈活運(yùn)用多種先進(jìn)的教學(xué)手段，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生積極思考，提高其認(rèn)知能力。在教學(xué)過程中，大量應(yīng)用電子課件，通過Word、PowerPoint等軟件使教師從原來大量的板書中解脫出來，節(jié)省了教師和學(xué)生的時(shí)間，而且電子課件的圖象和畫面比較形象直觀，更容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)效果不斷走上新的臺(tái)階。例如卷積積分和抽樣定理，利用FLASH軟件制作成動(dòng)畫來演示，過程一目了然，給學(xué)生以直觀的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生在課堂上從動(dòng)畫和圖片中直接地觀察到研究對(duì)象復(fù)雜的過程，從而有效地幫助學(xué)生理解研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律。多媒體教學(xué)可以減少傳統(tǒng)教學(xué)中的板書時(shí)間，并不意味著不使用板書。對(duì)于一些邏輯推理性強(qiáng)，公式的講解、例題的解答等內(nèi)容則適于采用傳統(tǒng)的板書方式，教師可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整教學(xué)手段，促進(jìn)教和學(xué)之間的雙向交流。

根據(jù)高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合信號(hào)與系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，筆者對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)進(jìn)行了一些探索。在實(shí)際教學(xué)中，加深了學(xué)生對(duì)概念、理論和公式的理解，提高了學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣，能更好地掌握和應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)知識(shí)去處理實(shí)際問題，取得了較好的教學(xué)效果。

[1]高等學(xué)校工科電工課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).關(guān)于面向21世紀(jì)電工電子系列課程和教學(xué)內(nèi)容改革的幾點(diǎn)建議[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，1998（4）.

[2]燕慶明.信號(hào)與系統(tǒng)教程[M].北京:高等教育出版社，2004.

[3]張敏.信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革與研究[J].北京城市學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（3）.

[4]郝慧艷，郝利華，王明泉.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].機(jī)械管理開發(fā)，2008，23（2）.

[5]樓順天.基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)—信號(hào)處理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[6]梁虹.信號(hào)與系統(tǒng)分析及MATLAB實(shí)現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

G712

項(xiàng)目名稱：海南省教育廳高等學(xué)?？茖W(xué)研究資助性項(xiàng)目。項(xiàng)目號(hào)：Hjsk2010－82。