面向測控專業的信號處理類課程的教學改革與實踐

吳蘭

摘要：對于多數院校而言，信號處理類課程主要包括“信號與系統”、“數字信號處理”、“隨機信號分析”等部分。其中，“信號與系統”主要研究時間信號的連續性和分散性關系的知識體系，而“數字信號處理”則主要把研究重點放在時間信號的分散性上。隨著信號處理學科的不斷發展，信號處理類課程已經不單單局限于傳統的通信、控制和測量工程，還有語音、通信、衛星、遙感等高科技領域也應運而生。作為信號處理源頭的測控類專業，在光學、精密儀器、電子、電力等方向的發展上都起到了帶頭的作用，因此，信號處理類課程教學的改革與實踐越來越重要。

關鍵詞：創新；數字信號處理；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0085-02

一、引言

信號處理類課程是電子信息與自動化控制專業的一門重要課程，是一門理論性與實踐性要求都很強的基礎專業課。測控技術與儀器專業是以測量和控制理論與技術為主體，研究物質世界中信息獲取、處理、傳輸和利用的一門綜合性學科。本專業主要學習電子技術、計算機技術、光學工程技術、機械工程技術和自動化技術等方面的基礎知識和一定的專業知識，并受到相應的工程訓練，旨在培養具有軟、硬件結合的知識結構和解決測控系統、信息處理、過程控制、儀器設計等領域技術問題能力的綜合應用型人才。

目前，學生在工程技術和創新應用開發能力上依然需要進一步加強，為此我們進行了信號處理類課程教學的改革與實踐，以學生創新能力為培養方向，對信號處理類課程的相關概念具體化、計算技能的提高、改革全新的課程體系、優化教學手段、明確教學目標等方面都作出了綜合的論述。旨在使本門學科抽象的概念更加明晰化、具體化，從而提高學生綜合解決問題的能力。

二、課程改革與實踐的具體目標

課程改革的目的應該是使課程更加專業化、獨到化，使課程成為推動學科建設的一種有力武器，對專業的指導與控制起到一種示范的作用。測控專業的信號處理類課程，應該比普通的課程更綜合、更全面，既要滿足課程的全面性、效率性，又要將測控信息的獲取與處理，以及所涉及的計算機、電力學、電子學等方面的具體內容進行整合，實現學科之間的相互交叉、滲透與融合。因此，以測控專業為主要的改革方向，注重本專業理論建設的加強與創新人才的培養，加強各類課程之間的聯系，建設課程關聯網。打破傳統的單門課程教學的單一性，由表及里、由內而外逐漸進行滲透，形成互相關聯、逐級遞增的結構性教學模式，使課程改革更加符合信息化標準，加強學生的基本能力建設、實踐能力，使學生在掌握更加牢固的專業知識的同時，實現全方位的綜合發展。

三、信號處理課程設計教學過程現狀

在課程設計中，主要重視對學生個人能力的培養和訓練，通常以個人的形式進行學習和設計，導致學生們缺乏集體團隊精神。因此在進行項目開發與探索上，學生參與能力弱，開發能力不足，不利于學生綜合設計能力的養成和創新能力的開發。

在課程教學的發展體系上，信號的精細分析在教學過程中往往被忽略，重點放在一般性概念的學習上，在最為關鍵的核心內容、操作方法等基本概念的綜合學習上投入力度不大，因而很難達到預期的教學改革目標。隨著大學課程模式的不斷改革，應該有更多基于純學科領域的分析方法應運而生，但大學信號處理類專業的課程學習方法依然是固守傳統的機械化教學模式，單純的進行數據分析，單一的對信息測控進行應用，對于大數據時代的數字分析技術，依然沒有得到具體的應用，有的高校甚至是剛剛起步或從未開始。因此，對于信號處理類課程的改革與創新，尤其是面對測控方向的改革與創新，都是值得我們去深入探討的關鍵問題。

四、課程教學中存在的實際問題

在兩門課程的教學設計上，“信號與系統”的原理及應用和“數字信號處理”的原理以及應用等課程，一般由不同的教師進行授課，由于教師的教學方法不一，但是這類課程又存在很大的相關性。所以造成了教師在課程銜接，課程深入探究講解，課程實際調研活動等方面的明顯弱勢地位，因此，還應加強教師在溝通、探究、講授方面的職業技能訓練。

在課程的內容銜接上，信號處理類課程的各門子課程都存在時間離散和信號控制兩方面的相關內容，因此在授課內容上存在課程知識的重復，但一般高等院校所選用的教材缺乏連續性，例如具體的標識含義相同但卻表示不同的專業意義，因此學生容易陷入混亂，這種專業語言還沒有掌握好，那種專業語言又進入腦海，不利于專業課內容的時機把握與操控。

五、信號處理類課程設計的改革實踐

1.注重基礎概念的合理整合。眾所周知，該部分內容難度系數大，概念抽象且不易理解，尤其是數學計算推理更是難倒了相當一部分學習者，因此學生在學習此部分內容時，老師需要重點進行強調與講解，必要時要結合具體的實踐操控對數學計算模式與根本的概念結構進行系統的演示。讓同學們不單單局限于理論教學，更加注重理論與實踐相結合，從而更好地理解基礎概念。

2.嚴格規范教師教學質量，培養學生自主學習能力。對信號處理類課程基本體系的改革是教學改革的基礎性步驟，教學改革的關鍵還在于教師教學質量的完善與教學方法的提高上。因此，在實際的教學實踐中，教師應該注意以下幾點：（1）教師提出學習任務，學生自主確定學習目標。在信號處理類課程教學中，教師根據教學綱要制定學習任務，確定每節課學習的具體要求。例如針對“S傳遞函數的變換”的重點教學內容提出具體問題，在學生自主學習的基礎上，指導學生圍繞所提問題進行系統的研究和探索。在制定學習目標時，教師不必局限于某一種教學方法，學生也不必局限于某一種學習方法，可以運用Matlab軟件創新算法公式，提高學生的自主創新能力和思維能力。（2）在教學過程中注重實際操作。鑒于信號處理類專業的抽象性，尤其是對于測控技術而言，在進行教學設計時，不僅要掌握自己所學的基本專業知識，更要注重課程整體的理論體系建設，將抽象性的概念理論化是遠遠不夠的，必須結合實際的應用案例才能使學生了解得更加深刻。例如聲音的傳輸與介質影響，教師如果單純教授理論，學生就只能在腦海中形成對于聲音和介質關系的基本概念，要想深入了解，教師可以給出不用的實物，通過不同種類的聲音傳播，介質阻撓來區分不同的傳播區域，從而幫助學生更好地理解。

3.將科學研究應用于教學實踐中。一項科研項目需要很多的專業知識與精英團隊，教學中有所結合的涉及科研項目的相關內容，不僅有利于提高信號類專業科學研究的知名度，提高學生們的學習興趣，更有利于增加課程教學的專業性。例如講解電力測控時，如果增加研究中的電力的來源、電力分類處理、電力過濾的相關研究，課堂教學就會變得更加生動，同學們也更愿意主動思考，而不是機械的傾聽。

4.建設團隊學習教學模式。教師要根據學生的自身特點設計合理的團隊學習模式，教師在進行方案設計時，應該在明確目標、確定方法的基礎上，發現學生在項目建設與維護方面存在的不足。將項目結果納入課程改革與實踐的過程中來，明確教學任務，同時發現學生在團隊項目開發與建設的薄弱環節，幫助學生提高自我學習、團隊參與以及自我實踐的能力。學生利用綜合資源進行項目建設，充分激發了自身的學習積極性，發揮了教師的主導地位，使學生最大程度上發揮了自主性和學習創造性。

結論

本文首先分析了信號處理類課程的具體課程改革目標、現在發展狀況，最后對目前存在的問題以及改革的具體措施進行了初步的論述。旨在激發學生的學習興趣，完善課程改革體系，培養寬領域、高素質的專業化信息人才。

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Signal Processing for Measurement and Control Professional Teaching Reform and Practice

WU Lan

（Henan University of Technology Institute of Electrical Engineering，Zhengzhou，Henan 450001，China）

Abstract：For most colleges and universities，the Signal processing courses mainly include "signal and system"，"digital signal processing"，"random signal analysis" and so on.Among them，the "signal and system" mainly studies the continuity of time signal and the dispersion relations of knowledge，and the "digital signal processing" is the main research emphasis on the dispersivity of the time signal.With the continuous development of signal processing disciplines，signal processing courses has not only confined to the traditional communication