西部地區(qū)信號(hào)與系統(tǒng)課程理論和實(shí)踐教學(xué)方法探索

肖林　張永勝　劉佩

【摘 要】《信號(hào)與系統(tǒng)》是通信工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，該課程教學(xué)內(nèi)容多、課程理論性強(qiáng)、教學(xué)公式和推導(dǎo)較為抽象和復(fù)雜。針對(duì)該課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，結(jié)合我們西部地區(qū)貧困落后的實(shí)際情況，我們?cè)诶碚摻虒W(xué)、課后實(shí)踐和學(xué)生思想上的引導(dǎo)這三個(gè)方面進(jìn)行了探索和改革。實(shí)踐證明，該改革具有明顯的有效性和優(yōu)越性，該改革有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣，有利于提高教師教書(shū)的激情，有利于加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于提高教師的教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】信號(hào)與系統(tǒng)；西部地區(qū)；MATLAB；教學(xué)方法；改革創(chuàng)新

0 引言

我國(guó)西部地區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南、廣西、陜西、甘肅、青海、寧夏、西藏、新疆、內(nèi)蒙古等十二個(gè)省、直轄市和自治區(qū)。土地面積681萬(wàn)平方公里，占全國(guó)總面積的71%；人口約3.5億，占全國(guó)總?cè)丝诘?8%。 西部地區(qū)盡管疆域遼闊，但是經(jīng)濟(jì)、教育等方面相對(duì)于東部發(fā)達(dá)地區(qū)而言，仍然有很大差距。在教育方面，我們西部地區(qū)沒(méi)有東部沿海那么多的師資力量和教育資源，這就意味著我們?cè)诮逃@一方面已經(jīng)輸在了起跑線上，此時(shí)此刻，我們只有奮力拼搏積極進(jìn)行課程教學(xué)探索與改革，不斷提升教師授課的效率和學(xué)生上課的效果，我們才可以進(jìn)一步縮短與東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)在教育、文化、經(jīng)濟(jì)等方面的差距。

1 理論教學(xué)的升級(jí)

1.1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合

《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程內(nèi)容涉及面非常廣，信息量特別大。在課時(shí)非常有限的情況下，教師教起來(lái)總是感覺(jué)課時(shí)不夠用，因而要把課程教完，所以教師不得不趕進(jìn)度。與此同時(shí)，我們吉首大學(xué)目前是二本院校，學(xué)生由于對(duì)知識(shí)的接受、同化不及時(shí)，在這種情況下，學(xué)生學(xué)習(xí)效果、教師教學(xué)效率都難以達(dá)到理想狀態(tài)。針對(duì)這種情況，我們可以堅(jiān)持重點(diǎn)論，抓住事情的主要矛盾，把握全書(shū)的重點(diǎn)。梳理《信號(hào)與系統(tǒng)》課本后不難發(fā)現(xiàn)其知識(shí)體系主要為“兩個(gè)系統(tǒng)、兩類(lèi)方法、三種變換”，即連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)，時(shí)域分析法和變域分析法，傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換。這樣一來(lái)，我們抓住了這些主要內(nèi)容后，那么我們教師在授課時(shí)就可以有的放矢把握重點(diǎn)內(nèi)容。此外，《信號(hào)與系統(tǒng)》的部分內(nèi)容與《數(shù)字信號(hào)處理》中的部分內(nèi)容重合了，例如時(shí)域部分、Z變換等。在這種情況下，我們可以按照合理順序，一次性授課到位，考試把好關(guān)，避免一個(gè)內(nèi)容多門(mén)課程反反復(fù)復(fù)教，這樣可以提高時(shí)間利用率、授課效率和學(xué)習(xí)效率。

1.2 注重?cái)?shù)學(xué)基礎(chǔ)

翻開(kāi)教材就不難發(fā)現(xiàn)，《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程與《高等數(shù)學(xué)》聯(lián)系十分密切，《高等數(shù)學(xué)》中的三大變換（傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）、卷積運(yùn)算、差分方程、微分方程、以及差分方程、微分方程的運(yùn)算求解等內(nèi)容在《信號(hào)與系統(tǒng)》中占有舉足輕重的地位。然而對(duì)于我們部分《高等數(shù)學(xué)》基礎(chǔ)不牢固的同學(xué)而已，學(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》難度非常大，有的同學(xué)甚至產(chǎn)生畏難情緒，以致于心存放棄該學(xué)科的思想。結(jié)合我們處于西部地區(qū)的吉首大學(xué)現(xiàn)狀，我們不能讓學(xué)生跟不上課程，所以在我們教學(xué)過(guò)程中遇到有同學(xué)不懂的地方，堅(jiān)決不能逃避問(wèn)題，不能一句“這是你們《高等數(shù)學(xué)》學(xué)過(guò)的內(nèi)容”就打發(fā)了不懂的同學(xué)，而因在時(shí)間允許的情況下梳理高等數(shù)學(xué)知識(shí)，耐心地講解，以最大限度地達(dá)到教學(xué)效果，當(dāng)然，在教學(xué)過(guò)程中穿插去講高等數(shù)學(xué)知識(shí)就好，不能刻意去花時(shí)間講解（受授課課時(shí)限制），重在講解數(shù)學(xué)模型體現(xiàn)的《信號(hào)與系統(tǒng)課程》的實(shí)際物理意義，而不是苛求數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的嚴(yán)密。這樣一來(lái)，一方面，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)信心并且激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)樂(lè)趣。另一方面，教師講解的時(shí)候可以使更多人能夠聽(tīng)得懂、更多人能夠認(rèn)真聽(tīng)，教師能夠與學(xué)生有更多的眼神的交流以提高授課效率。

1.3 多媒體的合理使用

多媒體作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)工具，對(duì)于我們西部地區(qū)來(lái)說(shuō)，能夠擁有就已經(jīng)非常不錯(cuò)了，但是在一定程度上，要合理使用，每一枚硬幣都有兩面，比如功能強(qiáng)大的電腦，在我個(gè)人看來(lái)，它既是工具又是玩具，它到底是工具還是玩具處決于怎么使用它。多媒體設(shè)備亦是如此。一方面多媒體作為一種新型教學(xué)設(shè)備，相對(duì)于傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)模式，它可以實(shí)現(xiàn)迅速放映課件，可以使學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)掃描到更多的畫(huà)面感受更多的信息量。但是不能一味地使用多媒體，單純地使用多媒體設(shè)備而不進(jìn)行板書(shū)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生只盯著投影儀對(duì)面的大屏幕而不是教師，教師與學(xué)生之間如果缺乏了互動(dòng)，那肯定會(huì)多多少少影響到教學(xué)的氣氛，這樣一來(lái)教學(xué)效果可能還大大不如傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式。因此，我們可以把傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式與新型的多媒體教學(xué)設(shè)備結(jié)合起來(lái)。在一些解釋、推導(dǎo)方面，板書(shū)會(huì)更加清晰，在一些圖片處理、信號(hào)模擬等方面用多媒體完美展示。充分利用兩者的優(yōu)點(diǎn)，教學(xué)效果才會(huì)達(dá)到最佳。此外可以考慮把課件拷貝給學(xué)生，以彌補(bǔ)多媒體放映太快部分學(xué)生課堂上來(lái)不及記筆記這一缺點(diǎn)。

1.4 注重作業(yè)、習(xí)題的講評(píng)與答疑

課后作業(yè)與習(xí)題將是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果和教師教學(xué)效果的重要工具，作業(yè)與習(xí)題務(wù)必重點(diǎn)對(duì)待。學(xué)生通過(guò)寫(xiě)作業(yè)可以發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的不足之處，方便有針對(duì)性地查漏補(bǔ)缺，教師通過(guò)作業(yè)可以檢查自己的教學(xué)效率，方便把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師們可以在各個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容講完之后布置一定量的作業(yè)與習(xí)題，并且要求學(xué)生保質(zhì)保量地獨(dú)立完成。完成作業(yè)后再挑時(shí)間統(tǒng)一進(jìn)行講解，講解過(guò)程中過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)，多鼓勵(lì)學(xué)生舉一反三，同時(shí)要嚴(yán)厲批評(píng)抄襲作業(yè)的同學(xué)，樹(shù)立威信。因?yàn)樵诤线m的時(shí)候打一棒子還得給顆糖吃可以以消除學(xué)生的負(fù)面情緒，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)然，如果教師沒(méi)有布置作業(yè)，也沒(méi)有答疑這個(gè)環(huán)節(jié)，那么學(xué)生肯定“其為惑也，終不解矣！”。其實(shí)，講解作業(yè)、答疑就是為了“解惑”，會(huì)解題了的同學(xué)可以趁熱打鐵鞏固所學(xué)知識(shí)事半功倍，不會(huì)解題的同學(xué)通過(guò)習(xí)題課答疑課也會(huì)慢慢地弄懂題目、跟上教師教學(xué)的步伐。

1.5 考試方式的改進(jìn)

在我們位于西部地區(qū)的吉首大學(xué)，在這片貧瘠的土地上，相當(dāng)一部分同學(xué)為了拿到好名次為了拿到獎(jiǎng)學(xué)金，為了提高卷面分只是盲目的做大量的課后習(xí)題，只側(cè)重于公式的識(shí)記。卻沒(méi)有意識(shí)到學(xué)習(xí)就是為了應(yīng)用，因而我個(gè)人認(rèn)為這樣即使高分，但這個(gè)分?jǐn)?shù)不一定就能體現(xiàn)出該學(xué)生的真實(shí)能力與水平，所以，在一定程度上改變考試方式變得尤為重要。我們吉首大學(xué)《信號(hào)與系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)考核，體現(xiàn)了學(xué)校和我院對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的重視，此外，我們可以把《信號(hào)與系統(tǒng)》期末考試的分?jǐn)?shù)按照末考卷面分40%、課后習(xí)題及作業(yè)20%、課程設(shè)計(jì)30%、考勤10%的比例來(lái)劃分。按照該比例的劃分落實(shí)，學(xué)生將會(huì)改變以往只注重課本理論知識(shí)而忽略實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐應(yīng)用的格局，有利于推動(dòng)學(xué)生綜合能力全面發(fā)展。

2 實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化

2.1 MATLAB與實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合

根據(jù)我校的實(shí)際情況，我們可以把實(shí)驗(yàn)分為機(jī)房的MATLAB實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)。我們可以現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)箱上，按照《信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》一步一步把把相關(guān)信號(hào)調(diào)試出來(lái)，觀察對(duì)比并拍照記錄，再進(jìn)行分析，窮其原理。之后我們可以立馬進(jìn)行MATLAB編程，把抽象的相關(guān)信號(hào)通過(guò)MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)，我們可以把MATLAB上描繪的圖像與實(shí)驗(yàn)箱的圖像進(jìn)行對(duì)比、分析，這樣一來(lái)，我們可以更加深刻地理解所學(xué)內(nèi)容，可以到達(dá)“知其然，并且知其所以然”的境界，可以更加牢固地掌握相關(guān)知識(shí)，可以提高對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程的熱情及興趣，與此同時(shí)，還可以促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)MATLAB的學(xué)習(xí)和使用，可以鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2.2 重視課程設(shè)計(jì)及其創(chuàng)新

學(xué)生通過(guò)參與課程設(shè)計(jì)，有助于加深我們對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)這門(mén)課程的理解，趁熱打鐵從而鞏固我們課堂上所學(xué)知識(shí)，可以把課堂上學(xué)到的相關(guān)理論知識(shí)付諸實(shí)踐，有利于鍛煉我們的邏輯思維能力、有利于有效地訓(xùn)練我們的創(chuàng)新思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在參與課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往難免遇到這樣或者那樣的問(wèn)題，通過(guò)什么途徑來(lái)解決這些問(wèn)題往往能夠最能鍛煉人。實(shí)際上，在這個(gè)過(guò)程中自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，自己去解決問(wèn)題印象更加深刻。而這個(gè)過(guò)程也是學(xué)生能力提高的重要途徑。我們可以獎(jiǎng)懲并行、恩威并施地對(duì)表現(xiàn)好的同學(xué)進(jìn)行表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，對(duì)表現(xiàn)不好的同學(xué)提出批評(píng)，如此一來(lái)便可以敦促同學(xué)們積極參與課程設(shè)計(jì)參與實(shí)踐重新，更好的把理論知識(shí)實(shí)踐化。

3 學(xué)生思想的升華

帕斯卡兒曾說(shuō)過(guò)，“人只不過(guò)是一根蘆葦，是自然界最脆弱的東西，但是他是一根能思想的蘆葦”。確實(shí)如此，一個(gè)人的思想非常重要。如果一個(gè)同學(xué)不想學(xué)了，哪怕老師講得再好，可能學(xué)生的學(xué)習(xí)也達(dá)不到老師的期望，就像你永遠(yuǎn)無(wú)法叫醒一個(gè)裝睡的人一樣。從學(xué)生的角度來(lái)看，《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程學(xué)不好、不及格的諸多原因中，很顯然，有幾大部分同學(xué)都是或這或那的原因?qū)@門(mén)課程厭倦或者對(duì)這門(mén)課程感到恐懼而不想學(xué)習(xí)。所以，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程的態(tài)度由被動(dòng)地接受變主動(dòng)的探索非常重要。

4 結(jié)束語(yǔ)

為結(jié)合前人的改革及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及《信號(hào)與系統(tǒng)》這門(mén)課程的特點(diǎn)，根據(jù)西部地區(qū)的實(shí)際情況，做出了以上教學(xué)改革措施。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和實(shí)踐試講，結(jié)果表明，不少學(xué)生由被動(dòng)地接受灌輸變成了積極主動(dòng)地探索。思想上的升華、實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化及理論課程的升級(jí)在一定程度上證實(shí)了該改革措施的合理性、有效性和較傳統(tǒng)模式教學(xué)的優(yōu)越性。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]