“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)研究性學(xué)習(xí)的探索

張維維 李敏 姜明新 劉燕

【摘要】“信號與系統(tǒng)”課程是電子信息工程與電氣信息類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。針對目前“信號與系統(tǒng)”課程特點(diǎn)，從優(yōu)化課堂教學(xué)模式、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、開展多種形式課外研究性學(xué)習(xí)活動、緊密聯(lián)系工作室課題方面展開研究性學(xué)習(xí)，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對知識的理解，提高教師教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】信號與系統(tǒng) 研究性學(xué)習(xí) 探索與實(shí)踐

【Abstract】Signals and Systems is an extremely important specialized basic course for the electronic engineering and electric engineering specialties. Research study in curriculum of signals and systems is explored and practiced according to this course？蒺s characters through optimizing classroom teaching mode， enriching experiments？蒺 content， developing various varieties of extracurricular research study activities， closely relating to workshop topics. The students？蒺 intersets are stimulated， understanding of theorectical knowledge is deepened， and the teachers？蒺 teaching quality is greatly improved.

【Key words】 Signals and Systems Research study Exploration and practice

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0231-01

引言

當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)日新月異，信息革命席卷全球，這對以培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力為重點(diǎn)的人才觀提出了前所未有的挑戰(zhàn)。國家教育部“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見”中明確提出：要積極推動研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力。全面推進(jìn)素質(zhì)教育，是我國教育事業(yè)的一場深刻變革，是教育思想和人才培養(yǎng)模式的重大進(jìn)步。作為一所高等院校的教師，改變陳舊的教育教學(xué)觀念，轉(zhuǎn)變學(xué)生死記硬背的學(xué)習(xí)方式勢在必行[1]。

“信號與系統(tǒng)”課程是電子信息工程與電氣信息類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是眾多高校的考研課。該課程是以“高等數(shù)學(xué)”、“電路理論”、“復(fù)變函數(shù)”等課程為基礎(chǔ)的，同時(shí)也是后續(xù)“隨機(jī)信號分析”、“數(shù)字信號處理”、“通信原理”、“數(shù)字圖像處理”、“數(shù)字語音處理”等課程的基礎(chǔ)，該課程起到了承上啟下的作用，地位十分重要[2]。其任務(wù)在于研究信號與系統(tǒng)理論的基本概念和基本方法。初步認(rèn)識如何建立信號與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析求解，對所求的結(jié)果給以物理解釋、賦予物理意義。由于本學(xué)科內(nèi)容的迅速更新與發(fā)展，它所涉及的概念和方法將十分廣泛，而且還在不斷擴(kuò)充。該課程不僅具有很強(qiáng)的理論性，而且具有很強(qiáng)的實(shí)用性。研究性學(xué)習(xí)主要是以學(xué)生的自主性、探究性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)， 通過親身實(shí)踐獲取直接經(jīng)驗(yàn)， 提高綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。本文介紹了在“信號與系統(tǒng)”課程中開展研究性學(xué)習(xí)的探索與實(shí)踐。

1.優(yōu)化課堂教學(xué)模式

改變傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教育理念，把“以教師為中心”與“以學(xué)生為中心”的教育理念相結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性與教師的課堂主導(dǎo)作用?！耙詫W(xué)生為中心”的觀念源于美國兒童心理學(xué)家和教育家杜威的“以兒童為中心”的觀念，近年來得到了廣泛關(guān)注，也是近期的改革潮流[3]。然而這種觀念并不適合于“信號與系統(tǒng)”課程，原因在于：一、我們的學(xué)生課堂較大，一般由90-95人組成；二、本課程具有理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多的特點(diǎn)，如果一味以學(xué)生為中心無法完成緊張的教學(xué)任務(wù)。因此采取“以教師為中心”與“以學(xué)生為中心”相結(jié)合的理念。教師既要控制學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，又要努力增強(qiáng)學(xué)生的主體意識和學(xué)習(xí)能力。

2.豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

理論課程與實(shí)驗(yàn)課程各有側(cè)重， 理論課程提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)課程可以將理論付諸實(shí)踐用以解決實(shí)際問題，兩者相輔相成。因此如何將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)合理地結(jié)合起來成為信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)改革的重要目標(biāo)之一?！靶盘柵c系統(tǒng)”提供了豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既有固化在實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊中的固定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又有根據(jù)老師的科研項(xiàng)目新增的部分“精品實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目。學(xué)生可以根據(jù)自己興趣愛好選做實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的項(xiàng)目，也可以參與“精品實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目。通過解決實(shí)際的問題，加深對理論知識的理解，并提高編寫程序解決實(shí)際問題的能力。典型實(shí)例如“信號的合成與分解”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?！靶盘柵c系統(tǒng)”課程使學(xué)生接觸到了“頻譜”的概念，很多同學(xué)不理解，到底什么是“譜”，甚至懷疑時(shí)域的一個(gè)復(fù)雜信號是否可以分解為很多個(gè)特定頻率，特定幅度，特定相位的正弦信號。通過“信號的合成與分解”實(shí)驗(yàn)將信號通過各個(gè)中心頻率為各次諧波分量的帶通濾波器輸出后，觀察到各次諧波分量波形，驗(yàn)證了傅里葉級數(shù)的正確性，加深了學(xué)生對傅里葉級數(shù)的理解。

鼓勵(lì)學(xué)生參與“精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”。普通實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般是對某知識點(diǎn)的驗(yàn)證，只能完成系統(tǒng)中的某一個(gè)環(huán)節(jié)，而精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合幾個(gè)知識點(diǎn)，通過精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以完成具體的完整任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生參與精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將幾個(gè)知識點(diǎn)融會貫通，并撰寫英文實(shí)驗(yàn)報(bào)告與科技論文。精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提高了學(xué)生解決系統(tǒng)問題的能力，提高了學(xué)生撰寫科技論文能力與撰寫英文實(shí)驗(yàn)報(bào)告能力。

3.積極開展多種形式課外研究性學(xué)習(xí)活動

除了有效利用課堂與實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間之外，本課程還開展了形式多樣的課外活動，組織同學(xué)就某些特定課題討論、分析、總結(jié)，并邀請國外專家學(xué)術(shù)交流。通過針對某一課題的討論，將知識進(jìn)一步升華，充分消化吸收知識。

在“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)期間，邀請國外知名學(xué)者來我校進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。通過這次學(xué)術(shù)交流，學(xué)生真正認(rèn)識到“信號與系統(tǒng)”與實(shí)際科研項(xiàng)目的緊密聯(lián)系及其重要性。很多同學(xué)表現(xiàn)出了極大的興趣，報(bào)告會后還與主講人就某些學(xué)術(shù)問題展開了深入的探討，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。

4.緊密聯(lián)系工作室課題

通過創(chuàng)新工作室，給學(xué)生提供參與課外實(shí)踐，給學(xué)生提供工作室資源，參與工作室課題，緊密聯(lián)系工程實(shí)際。每個(gè)學(xué)生可獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而工作室課題需要幾個(gè)同學(xué)合作完成一項(xiàng)大任務(wù)，既要完成自己的工作分工還要與其他同學(xué)合作溝通，完成整個(gè)課題。工作室課題以培養(yǎng)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神和協(xié)作能力。

結(jié)語

從“信號與系統(tǒng)”課程自身特點(diǎn)出發(fā)，以提高教學(xué)質(zhì)量為目的，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外研究與交流、工作室課題方面開展研究性學(xué)習(xí)的探索與實(shí)踐，改變傳統(tǒng)的課堂一站式教學(xué)模式，開展立體式全方位教學(xué)模式，豐富教學(xué)手段與教學(xué)內(nèi)容。將理論知識與工程實(shí)際緊密聯(lián)系，將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高了學(xué)生解決系統(tǒng)問題的能力，讓學(xué)生真正有所收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳玲瓏.研究性學(xué)習(xí)的探索與實(shí)踐.福建醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版）.2006，vol.7（2）：71-73.

[2]劉永祥，吳京，黎湘.面向國際一流大學(xué)的信號與系統(tǒng)課程教學(xué)模式研究.高等教育研究學(xué)報(bào).2011，vol.34（2）：77-79.

[3]凌藝春，黃飛，翟紅云.“以學(xué)生為中心”的行為引導(dǎo)授課模式的實(shí)踐.教育與職業(yè).2011（15）：98-99.

作者簡介：

張維維（1981-），女，漢，遼寧大連人，講師，碩士，主要從事信號與信息處理方面的教學(xué)與科研工作。