應(yīng)用型本科《信號(hào)與系統(tǒng)》課堂教學(xué)方法的探索與研究

白娜

【摘要】信號(hào)與系統(tǒng)在現(xiàn)代自然科學(xué)領(lǐng)域占有重要地位，然而其內(nèi)容復(fù)雜在教學(xué)過程中容易引起學(xué)生強(qiáng)烈的厭學(xué)情緒，有必要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式加以改革。本論文從不同方面闡述應(yīng)用型本科《信號(hào)與系統(tǒng)》課堂教學(xué)方法的探索與研究，希望為研究信號(hào)與系統(tǒng)課堂教學(xué)方法改革的專家和學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型本科;信號(hào)與系統(tǒng);教學(xué)方法改革

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是絕大多數(shù)工科類專業(yè)特別是電子信息類專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程以高等數(shù)學(xué)、電路分析、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)等課程為基礎(chǔ)，同時(shí)是后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、數(shù)字圖像處理等專業(yè)課程的先修課程，在培養(yǎng)環(huán)節(jié)中起到承上啟下的作用，其教學(xué)效果直接關(guān)系到后續(xù)課程的教學(xué)效果。

1、信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)面臨的問題

由于“信號(hào)與系統(tǒng)”課程本身的特點(diǎn)及教學(xué)方式和方法的單一，該課程一直處于“難教難學(xué)”的狀態(tài)。該課程對(duì)高等數(shù)學(xué)和電路知識(shí)有一定的要求，包括微分差分方程的求解、積分變換與求解、基本電路分析、復(fù)變函數(shù)等，理論性較強(qiáng)，貫穿著大量的數(shù)學(xué)公式和符號(hào)，許多概念比較抽象難理解，學(xué)生需要掌握一定的數(shù)學(xué)和電路基礎(chǔ)知識(shí)才能充分理解和掌握，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠扎實(shí)的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來比較吃力。加上現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容涉及實(shí)際應(yīng)用案例較少，使得課程比較枯燥，許多學(xué)生隨著課程的進(jìn)展逐漸失去了學(xué)習(xí)信心。傳統(tǒng)的教學(xué)方法均是以教師課堂講授為主，加上教學(xué)時(shí)間有限，主要采用單向灌輸式的教學(xué)方法，教師與學(xué)生之間缺少互動(dòng)，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，學(xué)生沒有真正參與到教學(xué)活動(dòng)中來，從而影響了教學(xué)質(zhì)量和效果。

2、《信號(hào)與系統(tǒng)》課程現(xiàn)狀分析

2.1內(nèi)容抽象難以理解。信號(hào)與系統(tǒng)包含眾多重要復(fù)雜的公式、定理和性質(zhì)，瑣碎而且難于理解，如傅立葉變換等，由于抽象復(fù)雜，學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)心理，失去興趣的學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中因缺乏動(dòng)力而不愿在本課程上傾注精力，進(jìn)一步影響學(xué)習(xí)。

2.2涉及數(shù)學(xué)原理較多。該課程除了涉及基本的高數(shù)知識(shí)，還涉及矩陣、隨機(jī)等復(fù)雜、煩瑣的數(shù)學(xué)知識(shí)，一些數(shù)學(xué)能力較為欠缺的學(xué)生很難在課堂上跟上老師的思路，對(duì)于信號(hào)與系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)一步下降。

2.3理論與實(shí)踐缺乏連接。信號(hào)與系統(tǒng)理論和實(shí)踐連接較少，在本科階段很少有比較適用的實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際脫軌的弊端使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)缺乏感知，很難形成系統(tǒng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)習(xí)的最好老師是興趣，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是學(xué)生由課堂轉(zhuǎn)向興趣的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)過于偏重理論驗(yàn)證而忽略創(chuàng)新性的培養(yǎng)。

2.4內(nèi)容浩瀚繁雜，難以形成系統(tǒng)理論。信號(hào)與系統(tǒng)的先修和基礎(chǔ)課程包括高等數(shù)學(xué)以及電路分析基礎(chǔ)、高頻電子線路、大學(xué)物理等內(nèi)容，數(shù)學(xué)、電路等多學(xué)科交叉，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)往往無法分清該課程的具體使用領(lǐng)域，無法對(duì)該學(xué)科形成整體印象。

3、《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革

3.1教學(xué)手段的改革

傳統(tǒng)教學(xué)是在黑板上梳理知識(shí)點(diǎn)，書寫一些繁雜公式的推理，但由于課時(shí)限制，繁雜的公式推理耗費(fèi)了大量時(shí)間，導(dǎo)致課程內(nèi)容還沒講解完就已經(jīng)下課了。學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解及應(yīng)用不夠深，造成知識(shí)化與認(rèn)識(shí)化相分離。隨著科技的發(fā)展，目前大多數(shù)老師都采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容清晰明了地展現(xiàn)在多媒體屏幕上，減少教學(xué)過程中過于煩瑣和復(fù)雜的板書書寫時(shí)間，提高課堂時(shí)間利用率。通過多媒體進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的擴(kuò)充和相關(guān)應(yīng)用搜索，使學(xué)生不僅對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有所了解，還對(duì)相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)生興趣，提高學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，學(xué)生的接受能力比較弱，無法全部接收課堂內(nèi)容，長(zhǎng)此以往，產(chǎn)生厭倦的心理，致使學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)下降。

3.2教學(xué)方法的改革。我校針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)這一課程在教學(xué)方法上進(jìn)行改革，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是講授法，即教師運(yùn)用各種教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生聽講。但這種教學(xué)方式很容易造成學(xué)生因?yàn)閮?nèi)容枯燥無味而玩手機(jī)、睡覺等，降低課堂效率。我校采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，即講授法、討論法以及實(shí)驗(yàn)法三位一體進(jìn)行教學(xué)。

3.3信號(hào)與系統(tǒng)理論性比較強(qiáng)，但應(yīng)用范圍廣泛，與實(shí)際密切聯(lián)系。教師在教學(xué)過程中必須增加與實(shí)際聯(lián)系的環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)本門課程產(chǎn)生較為系統(tǒng)性的理解。針對(duì)理論與實(shí)踐脫節(jié)這一問題，教師應(yīng)該多給學(xué)生安排難度適宜的創(chuàng)造性活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中獨(dú)立分析和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自主意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。利用一些信號(hào)處理軟件輔助教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)增加軟件的學(xué)習(xí)和使用，如 Matlab、LabVIEW 等。通過這些軟件的學(xué)習(xí)和使用，學(xué)生了解“課本”背后的知識(shí)，對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)這門課程的原理有更深層次的認(rèn)識(shí)。我們?cè)O(shè)計(jì)諸如多正弦信號(hào)疊加成矩形波等諸多實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正理解信號(hào)變換的目的。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)通過設(shè)置難度梯度提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，先易后難，漸次深入，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成獨(dú)立分析、解決問題的能力。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采取驗(yàn)證為輔，設(shè)計(jì)為主的原則，達(dá)到深化啟發(fā)學(xué)生思維的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊祥，趙怡，傅莉.信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革的思考與探索[J].學(xué)園，2018（20）.

[2]韓連福，王海霞，付長(zhǎng)鳳，呂秀麗，牟海維，韓建，姜繼玉.信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革與實(shí)踐探索[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2019（02）.

[3]王華華.“3+2”模式下“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程教改探索[J].南寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019（03）.

[4]高雅，陳群.信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)方法改革探討[J].電子質(zhì)量，2013（07）.

[5]趙萬明，蔣林，邱存勇.基于卓越工程師培養(yǎng)的信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2017（12）.

[6]李燦蘋，張培珍，張瑩.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革與探索[J].中國(guó)電力教育，2018（01）.

[7]付長(zhǎng)鳳，侯昱東，韓連福，呂秀麗，牟海維，韓建，姜繼玉.信號(hào)與系統(tǒng)課程存在的問題及改進(jìn)方法探索[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2018（10）.

注：中國(guó)管理科學(xué)研究院教育創(chuàng)新研究所十三五科研規(guī)劃課題《教育教學(xué)理論與實(shí)踐探究》總課題組子課題：基于應(yīng)用型本科信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)改革研究，課題編號(hào)： EDU-86-20210115005;哈爾濱石油學(xué)院校級(jí)教育教學(xué)改革項(xiàng)目：SPOC背景下《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革與研究，項(xiàng)目編號(hào)：hsyjg201909。