高職《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的教學(xué)改革探索

袁妙琴

摘 要：文章通過(guò)分析《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)際以及高職培養(yǎng)人才的特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問(wèn)題，在教學(xué)改革的過(guò)程中引入MATLAB輔助教學(xué)，對(duì)該課程提出了一個(gè)教學(xué)改革的思路。

關(guān)鍵詞：信號(hào)與系統(tǒng) 教學(xué)改革 MATLAB

《信號(hào)與系統(tǒng)》是高校電子、通信類各專業(yè)所開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)課程， 這門課理論性強(qiáng)，對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)要求高，且內(nèi)容較為抽象歷來(lái)是一門難教也難學(xué)的課程。在實(shí)際教學(xué)中課程主要介紹信號(hào)與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法。它主要討論確定信號(hào)的特性，研究線性非時(shí)變系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法。初步認(rèn)識(shí)如何建立信號(hào)與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析求解，對(duì)所得的結(jié)果給予物理解釋、賦予物理意義。

通過(guò)課程教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，獲得信息技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，為以后的專業(yè)課程《數(shù)字通信原理》《通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》等做理論鋪墊，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，為進(jìn)一步接受新的專業(yè)知識(shí)，發(fā)展本專業(yè)的工程技術(shù)打下一定的基礎(chǔ)。

所以這門課對(duì)前置知識(shí)要求高，對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握程度要求也高。但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中卻一直沿用傳統(tǒng)的課堂講，課下練的教學(xué)模式，沒(méi)有體現(xiàn)職教特色，沒(méi)有針對(duì)高職學(xué)生的特點(diǎn)制定相應(yīng)的教法。所以得到的教學(xué)效果往往不盡如人意，學(xué)生無(wú)法理解教學(xué)內(nèi)容，也不知道學(xué)到的知識(shí)可以對(duì)應(yīng)到實(shí)際工程的哪些環(huán)節(jié)，導(dǎo)致最后失去學(xué)習(xí)激情，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。所以如何針對(duì)高職培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，以及針對(duì)高職學(xué)生知識(shí)程度特點(diǎn)，對(duì)這門課程在教學(xué)教法上進(jìn)行改革成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。在實(shí)際的改革過(guò)程中，筆者將MATLAB這一軟件應(yīng)用于《信號(hào)與系統(tǒng)》的日常教學(xué)中，通過(guò)幾個(gè)學(xué)期的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這樣的方式不僅可以將抽象繁復(fù)的教學(xué)過(guò)程 具象簡(jiǎn)化，也可以讓學(xué)生通過(guò)親手仿真，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。

一、調(diào)整課程內(nèi)容

針對(duì)高職特點(diǎn)對(duì)整個(gè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行刪減，比如信號(hào)的傳輸與采樣因在后續(xù)的通信原理的課程中有詳細(xì)講解，在此進(jìn)行刪減，將相應(yīng)課時(shí)作為實(shí)驗(yàn)用。其它部分也減輕理論分析，公式推導(dǎo)部分，而將重點(diǎn)放在具體方法的使用上。調(diào)整后的理論課程學(xué)時(shí)分配與之前有較多減少，而這一部分學(xué)時(shí)則轉(zhuǎn)為實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)施上作如下分配：項(xiàng)目一信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念，分為三個(gè)任務(wù)共計(jì)4學(xué)時(shí)。項(xiàng)目二連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析，分為三個(gè)任務(wù)共計(jì)6學(xué)時(shí)。項(xiàng)目三連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析，分為三個(gè)任務(wù)共計(jì)8學(xué)時(shí)。項(xiàng)目四連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析，分為兩個(gè)任務(wù)共計(jì)6學(xué)時(shí)。項(xiàng)目五離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析，分為三個(gè)任務(wù)共計(jì)6學(xué)時(shí)。項(xiàng)目六Z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析，分為三個(gè)任務(wù)共計(jì)8學(xué)時(shí)?？傮w理論課時(shí)較改革前縮減18學(xué)時(shí)。

二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中的比重

為了加強(qiáng)對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，除了課堂教學(xué)和作業(yè)之外，還應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的比重。以前的實(shí)驗(yàn)多為硬件電路完成，不僅實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用高昂，而且電路的調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)，甚至稍微復(fù)雜的系統(tǒng)無(wú)法完成。所以在改革后的課程中，我們將仿真軟件MATLAB引入實(shí)驗(yàn)中，不僅解決了實(shí)驗(yàn)器材的費(fèi)用問(wèn)題，還能讓學(xué)生完成更多的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。利用軟件強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能繪圖功能和建模仿真功能 可以把學(xué)生從復(fù)雜的計(jì)算中解脫出來(lái)，把抽象的理論可視化，更好的理解和掌握課程內(nèi)容。同時(shí)學(xué)生在下課之后也可以通過(guò)軟件去驗(yàn)證自己的想法，而不用局限于實(shí)驗(yàn)室，延展了學(xué)習(xí)的維度，有助于提高學(xué)習(xí)興趣。

在每個(gè)項(xiàng)目中增加實(shí)驗(yàn)，具體安排如下：項(xiàng)目一實(shí)驗(yàn)，繪制單位階躍信號(hào)與矩形脈沖；項(xiàng)目二實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)卷積；項(xiàng)目三實(shí)驗(yàn)，繪制周期矩形脈沖頻譜；項(xiàng)目四實(shí)驗(yàn)，用MATLAB求拉氏變換；項(xiàng)目五實(shí)驗(yàn)，用MATLAB求查分方程響應(yīng)；項(xiàng)目六實(shí)驗(yàn)，用MATLAB求Z變換。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)共計(jì)18學(xué)時(shí)。

三、改進(jìn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往留給學(xué)生自主思考的時(shí)候較少，而信號(hào)與系統(tǒng)因?yàn)槔碚撔暂^強(qiáng)，學(xué)生往往不知道學(xué)的內(nèi)容有什么用處。所以在平常的教學(xué)中，應(yīng)注意教法的改進(jìn)，以啟發(fā)式的方式來(lái)教學(xué)，以實(shí)際當(dāng)中的問(wèn)題作為引入，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

比如在信號(hào)的頻譜分析部分，這是信號(hào)與系統(tǒng)中的一個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)，學(xué)生對(duì)于頻譜的理解往往有困難。那么在實(shí)際的教學(xué)中我們以一個(gè)問(wèn)題作為引入，日常會(huì)接觸到的“帶寬”作為引入，以如何讓平時(shí)上網(wǎng)更快作為一個(gè)切入點(diǎn)來(lái)講頻譜的分析，以此來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓理論知識(shí)與實(shí)際有一個(gè)鏈接。在講完理論知識(shí)后，了解了時(shí)域與頻域之間的關(guān)系后，布置相應(yīng)的作業(yè)讓學(xué)生加強(qiáng)這部分的映像，最后安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在軟件中仿真，去繪制信號(hào)的頻譜圖，并更改相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析不同參數(shù)下頻譜的異同，去驗(yàn)證自己作業(yè)的結(jié)果，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的掌握度，而這樣也能獲得單純作業(yè)評(píng)講更好的效果。

四、總結(jié)

《信號(hào)與系統(tǒng)》對(duì)電子信息類學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門重要的專業(yè)課，但由于高職學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，所以該課程如果沿用本科的教學(xué)內(nèi)容與方法的話，無(wú)法達(dá)到很好的教學(xué)效果。所以筆者在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，減輕理論的課堂講解部分，尤其是公式推導(dǎo)的部分，而加大了實(shí)驗(yàn)的部分。并且在實(shí)驗(yàn)部分引入MATLAB的軟件仿真，得到了較好的教學(xué)效果。但在實(shí)踐中任需注意仿真軟件只是驗(yàn)證理論的一個(gè)輔助工具，所以應(yīng)注意比重問(wèn)題，同時(shí)這也給學(xué)生提出了另一個(gè)方面的要求，在這樣的模式下，MATLAB應(yīng)作為前置課程學(xué)習(xí)。但總的來(lái)說(shuō)，這樣工具的引入，教法的改進(jìn)得到了更好的教學(xué)效果，學(xué)生普遍能更容易的接受，也為其它課程的教學(xué)改革提供了一個(gè)有用的思路。