關于提高隨機信號分析教學效果的思考

摘 要：隨機信號分析是一門理論性較強的專業基礎課，該課程理論嚴謹、系統性強。本文根據教學實踐，就理論教學中如何提高教學效果的教學方法以及教學內容的組織方面進行了有益的探討。

關鍵詞：隨機信號分析 教學方法 教學內容

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（a）-0126-01

隨機信號分析是電子信息工程、信息與通信工程等專業的一門重要的專業基礎課程，該課程主要講授隨機信號的基本理論和基本分析方法，內容上涉及隨機信號的基礎、隨機過程、系統對隨機信號的響應及窄帶隨機過程等。該課程的教學目的旨在使學生理解隨機信號的特性，掌握隨機信號分析及隨機信號通過線性系統的基本理論及分析方法，進一步認識如何從實際問題出發，通過抽象建立信號與系統模型，經適當數學分析求解，對結果賦予物理意義的系統科學研究方法。培養學生思考問題的邏輯性、靈活性與廣闊性，為進一步學習后續專業課程及從事電子信息技術相關的實際工作奠定理論基礎。

隨機信號分析是一門數學知識運用較多的專業課程，也是《信號與系統》的后續課程，《信號與系統》主要研究確定信號，而在該課程中主要研究隨機信號。課程內容較抽象，涉及到大量的數學公式，因此，要求學生具有扎實的數學功底。為了使學生能較系統的掌握隨機信號的概念及基本的分析方法，加深對概念的理解，培養獨立分析問題和解決問題的能力，提高該課程的教學效果，需要在教學內容和教學方法上進行積極的探索和改革。

1 教學內容方面的設計

任何基礎理論課的教學，首先，教材是基礎，根據目前隨機信號分析理論和技術的發展及各高校的教材使用情況，結合相關專業的培養目標，選擇適合當前本科學生學習的教材。教材在內容編排上層次要清晰、不宜過深過難。比如哈爾濱工業大學出版社出版的《隨機信號分析》、電子工業出版社出版的《隨機信號分析》等優秀教材比較適合本科生的教學。

選定教材后，根據教材內容，反復研究和整理課程相關章節和知識點之間的聯系，找出重點、難點，精心組織教學內容。本科生教學在內容上不亦過深，因此，可以將課程內容歸納成三個部分：隨機信號的理論基礎、隨機過程的基礎理論、隨機過程的應用。第一部分主要是隨機信號要點回顧、隨機信號實用分布律、數字特征、函數變換。第二部分主要包括隨機過程的基本概念、平穩隨機過程和各態歷經過程，平穩隨機過程的自相關、互相關、功率譜和互功率譜、高斯過程與白噪聲。第三部分包括隨隨機信號通過線性時不變系統、窄帶隨機信號。結合對白噪聲通過線性時不變系統的分析掌握隨機信號通過線性時不變系統的分析方法，隨機信號通過非線性系統可作簡要介紹；窄帶隨機信號中主要介紹窄帶高斯隨機信號、窄帶高斯隨機信號的包絡和相位分布。授課時注重基礎理論部分，打好基礎，以便于進一步學習隨機信號分析的新技術和新方法。

2 教學方法中應注意的幾個問題

2.1 注意該課程與前續課程《信號與系統》的聯系

信號與系統也是一門運用數學知識較多的專業課程，因此，學習隨機信號分析在學習方法上與前者有相似性。而且在一些知識點，例如，隨機信號的特征函數與概率密度的關系、平穩過程的功率譜與自相關函數的關系上，會用到傅立葉變換的知識，前者有類似傅立葉變換對的關系，后者就是一對傅立葉變換對。如果能事先對信號與系統中傅立葉變換的內容進行系統的復習，那么在講授這一部分內容時，就可以直接利用傅立葉變換的性質和常用的傅立葉變換對等結論來分析問題，以便在學習時將重點放在相關知識點的理解和應用上，而不必進行大量的數學分析和推導。用這種方式介紹抽象的數學概念，學生易于接受，又不失數學上的嚴謹性。

2.2 適當組織討論課

當前課堂教學強調“精講多練”，不僅僅是學生課后獨立練習，還包括在課堂上讓學生參與到課堂教學中來，比如通過開展討論課，讓學生與老師之間、學生之間進行積極的交流和互動。這就要求課前做好充分準備、課堂上精心組織。具體實施時，可以將學生分組，每組就不同的相關內容查閱相關資料、深入學習，然后在課堂上讓學生自己講解。由于學生平時很少有這樣的鍛煉機會，只是被動接受知識，老師怎么講，自己怎么聽。通過學生自己講解，一方面有了自我展示的機會，學習熱情會較高；另一方面，老師可以根據講解過程中出現的形形色色的問題，在講解結束后給予點評和糾正，學生對這部分內容的印象會更深刻。在這個過程中，教師切勿喧賓奪主，只需要引導學生積極發言、積極思考。這個環節的主要目的是鍛煉學生查閱資料的能力和獨立思考問題的能力。

2.3 開展實踐性教學

充分利用現有的信號分析輔助軟件開展實踐性教學，讓學生迅速進入隨機信號分析與處理的研究環境，親身實踐，培養其學習興趣。實踐性教學可以以仿真實驗和小型的課題研究相結合，加深對隨機信號概念的理解，提高學生結合工程實際進行理論分析的能力。其內容可以圍繞隨機信號的產生、隨機信號的特征分析、隨機信號通過線性系統等方面開展。在實踐性教學環節中，不要以傳統的灌輸式的教學方式為主，要以學生為主體，充分發揮其主觀能動性，學習方式從被動接受變為主動探索，教師則主要起引導作用。

3 結語

在隨機信號分析課程的教學實踐和教學改革過程中，為了適應隨機信號理論的發展和對人才培養的要求，提高學生運用基本學科知識的能力和解決問題的能力，如何把傳統的教師以教為主的教學模式逐漸轉變為學生以學為主的教學模式，充分調動學生學習的積極性，是我們需要繼續探討的問題。

參考文獻

[1]趙淑清，鄭薇.隨機信號分析[M].哈爾濱工業大學出版社，1999.

[2]羅鵬飛，張文明，劉忠.關于“隨機信號分析”加強實踐性教學的思考[J].高等教育研究學報，2001（24）：38-39.

[3]方勇，劉凱，黃青華.“隨機信號分析”課程案例教學的實踐[J].電氣電子教學學報，2009（31）：102-104.

[4]謝曉霞，羅鵬飛，張文明，等.“隨機信號分析與處理”研究型教學實踐總結[J].電氣電子教學學報，2009（31）：150-151.