應用型本科“信號與系統”課程教學研究①

何英昊 馬彧

摘 要：應用型本科院校以培養“應用型”人才為根本目標，在兼顧理論學習的基礎上，重點培養學生分析和解決實際問題的工程實踐能力。而專業課程的教學是體現其培養目標的重要環節。該文從應用型本院校科的教學實際出發，結合卓越工程師教育培養計劃和應用型本科的人才培養目標，對“信號與系統”課程教學進行研究，將多種教學方法相融合，循序漸進地引導學生思考及學習，以達到對學生分析問題、解決問題和自主學習能力的培養。實踐證明，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：應用型本科 卓越工程師計劃 信號與系統 課程教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-0133-02

教育部于2010年6月正式提出了“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），旨在培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。應用型本科以“應用型”人才培養為目標，在兼顧理論學習的基礎上，重點培養學生分析和解決實際問題的工程實踐能力。這與卓越計劃所遵循的重點培養學生的工程實踐能力、分析能力、創造能力的原則是一致的。作為教學一線的任課教師，從自己所教授的課程入手，結合卓越計劃，改變教學觀念，更新教學手段，更好地完善知識體系，促使學生從“讓我學”轉為“我要學”，進而全面提升學生自身素質。

“信號與系統”課程不僅是通信工程、電子信息工程等本科專業重要的一門專業基礎課程。同時，也是各高校相關專業研究生入學考試必考的科目之一。該門課程的教學和學習效果，直接影響著學生的后續專業課程的學習和專業素養的培養。同時，隨著信息技術的不斷發展，課程中涉及到的基本概念、基本理論和基本分析方法也被廣泛應用到不同的學科領域。“信號與系統”課程已成為工科學生在大學教育階段所修課程中最有益而又引人入勝和最有用處的一門課程[1-2]。但是，“信號與系統”課程涉及大量的數學概念、物理概念以及工程概念，比較枯燥、難于理解。因此，如何有效地提高“信號與系統”課程的教學質量和教學效果，培養學生分析問題和解決問題的能力，特別是能將所學的理論與方法靈活應用到實踐中是我們進行課程教學研究的目的[3]。本文結合應用型本科院校實際，對課程教學進行研究，以期達到對學生分析問題、解決問題和自主學習能力的培養。

1 課程教學

課堂講授是理論學習的主要渠道，應循序漸進，逐步啟發引導學生主動思考，促使其形成主動學習的動力與習慣。“信號與系統”課程理論性強，數學公式多，在授課過程中，僅僅依靠老師講，學生聽這種填鴨式的教學，是不夠的。應將多種教學方法相融合，循序漸進地引導學生思考及學習。

1.1 “以學生為中心”，激發學生學習興趣

愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”。孔子也說過“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”可見，一個人如果對一件事情產生了興趣，往往就會全力以赴，刻苦鉆研，想盡一切辦法弄懂它。作為教師，要善于影響、啟發和引導學生，使其對學習產生興趣。如，收音機為什么能收到不同電臺的信號？信號是如何發射的？等等諸如此類的問題，鼓勵學生討論、發言，然后教師介紹信號發送和接收的過程，從而引出調制解調、頻分復用等基本概念及信號與系統課程的主要內容，使學生意識到所學即所用，從而產生濃厚的學習興趣。

1.2 精煉教學內容，實施多層次教學

應用型本科的教學是以理論知識夠用、實用為原則，著重對學生工程實踐能力進行培養。同時考慮到學時和與后續相關課程的銜接問題，需要對教學內容進行精煉。要求選取的內容應符合“信號與系統”課程的內在邏輯體系和學生學習的認知規律，并注重內容的基礎性和先進性。要淡化數學運算，突出理論和方法中蘊含的數學概念、物理概念和工程概念。

此外，結合應用型人才培養的目標，從學生實際出發，因材施教，將精煉的教學內容按照難易程度和重要級別細化為“基礎層、進階層、擴展層”和“創新層”。這四個層次的劃分以掌握基本概念、基本定理及基本方法為目的，同時也兼顧了對于更深層次內容的學習。

1.3 基于問題或實例引導的啟發式教學

基于問題或實例的教學就是以問題或實例為主線，教師為主導，學生為主體的教學過程。教師通過問題或實例組織課堂教學，激勵引導學生解決問題或分析實例，從而實現對學生分析問題和解決問題能力的培養[4]。如由各種鳥的叫聲引出為什么要進行頻域分析的問題，在分析鳥聲的時域波形是引出頻域波形，進而引出什么是信號的頻域分析的問題，然后介紹頻域分析的基本概念，最后通過解決信號的頻域分析問題引出頻域分析的基本方法。通過這樣層次問題，促使學生不斷思考，主動接受新知識，并在潛移默化之間提高了學生綜合運用知識分析、解決問題的能力。

1.4 突出重點，強調思維方法的培養

愛因斯坦曾說過：“學習知識要善于思考、思考、再思考，我就是靠這個方法成為科學家的”。對于學生來說，學會知識，學會思考不是取決于能記住多少知識點，會做多少習題，而是體現在是否能應用所學理論知識，使用恰當的方法，有效甚至高效地解決實際問題。“信號與系統”課程涵蓋內容豐富，初學者幾乎都會出現遇到問題無法解決的情況，且不知道所學如何所用。當問題不能解決，不能所學所用就會有厭學的情緒產生。為此，我們強調強化基礎，突出重點，加強思維方式的培養。在精講多練，講練結合的前提下，將所講內容盡可能地與工程實例相融合，讓學生在掌握了系統的理論分析后，更了解了系統在實際工作中起到何種作用，充當什么角色。從根本培養學生的工程思維能力，真正做到學、思、用。

1.5 多種教學形式綜合應用

課堂時間有限，如何高效地利用課堂時間，獲得良好的教學效果是值得深入研究的問題。在實際教學中，將板書、多媒體及仿真軟件相結合，多種教學形式綜合應用，全方位刺激學生的學習。使用多媒體教學，不是放棄板書，而是將多媒體教學與傳統的板書教學有機地融合。一方面，通過板書可以促使學生通過記筆記的行為環節加深對理論的記憶，也讓學生在書寫過程中有更多的時間進行分析思考；另一方面，對于某些既是重點內容又抽象難懂的知識點，在理論講授的同時使用多媒體，利用Flash進行動畫展示或者Matlab仿真分析，就能使學生對所學知識有一個更加形象生動而又透徹的理解，提高學習的興趣和熱情。實踐表明，在教學中采用現代化的教學手段，借助圖片、聲音和視頻等形式，可以極大地觸動學生的視覺和聽覺系統，活躍課堂氣氛的同時，更能調動學生學習的興趣，并能進一步加深學生對所學理論知識的理解和應用。

1.6 理論與實驗有機結合

實踐是檢驗真理的唯一標準。應用型本科注重學生實踐能力的培養，課程的配套實驗必不可少。在實驗教學中，學生主要應用Matlab軟件完成相關理論的驗證。通過仿真軟件的使用，使“信號與系統”課程中抽象的內容變得生動形象。這極大地調動了學生的學習熱情和積極性。進一步，在課程教學中也鼓勵學生進行自主設計性實驗，增強了學生綜合運用知識解決問題的能力。

此外，為了能夠更好地鞏固課程學習的最終效果，我們不再只強調考試結果，而是采用過程與結果并重的考核。將課程的考核分成實驗、章節測驗及期末考試三部分。考核方式的改革在極大程度上杜絕了考前臨時抱佛腳情況，學生的真實水平得到比較公平公正的體現。

2 結語

以上內容僅是作者對“信號與系統”課程教學的一些體會和經驗，還有待于在今后教學實踐中進一步的完善和提高。不管是應用型人才的培養還是卓越工程師的教育培養都是一項系統工程，需要社會、學校共同努力。作為一線的任課教師如何提高教學質量，激發學生學習興趣，培養理論功底扎實、實踐能力強的應用型綜合素質人才是今后長期努力的方向。

參考文獻

[1] Oppenhem Alan V.信號與系統[M].2版.劉樹棠，譯.西安：西安交通大學出版社，1998.

[2] 吳大正.信號與線性系統分析[M].4版.北京：高等教育出版社，2008.

[3] 何英昊，馬彧.“信號與系統”課程應用型教學的實踐探索[J].職業時空，2013（6）：60-62.

[4] 董慶賀，殷賢華，李偉，等.面向“卓越工程師”的課程教學研究與探索[J].實驗技術與管理，2014（7）：169-171.