信號處理類課程在應用型人才培養中的教學改革探索*

張亞峰 張曉朋

(平頂山學院信息工程學院，河南 平頂山 467000)

現代科技日新月異，技術進步飛快。在現代系統中，處理的主要對象仍然是各種各樣的信號。如醫院中CT、X光等醫療輔助手段能夠幫助醫生快速準確的定位患者的病變信息、病變程度等，從而為下一步制定具體的治療方案提供幫助，這里應用到的是圖像信號。對于信號的處理在生活中的應用隨處可見。作為電子信息工程專業的學生來講，信號處理類課程是他們要重點掌握的課程體系之一[1-2]。在平頂山學院向應用型大學轉型發展的過程中，我們結合學生認知特點和學習接受程度，以及信號處理類課程的學科特點，進行了有益的探索。

一、重構教學內容

信號處理類課程主要包含《信號與系統》、《數字信號處理》等課程內容。這兩門課程的知識結構相近，存在著知識點重復的問題，內容配合的不好，沒有形成一個有機的整體；數學分析量大，公式推導較多；理論聯系實際薄弱，原理、方法與應用脫節[3]。

為此，我們對傳統的信號處理課程體系進行了調整與改革，建立起信號處理系列新課程體系，在“信號與系統”中，突出基本原理與概念；在“數字信號處理”中，突出數字化方法與技術。具體實施內容為：“信號與系統”課程中，強調連續信號與系統的時、頻域分析，并把離散信號與系統的時、頻域分析放在相應連續信號與系統分析的后面。調整后，將離散信號和系統的時域、頻域分析統一放在此課程的最后講授。通過這樣的調整，讓學生在緊接著開設的“數字信號處理”課程中進一步加深對離散信號和系統在實際中的應用。

二、引入工程實際案例

《信號與系統》和《數字信號處理》兩門課程的特點是數學推導多、數學公式多及物理意義抽象，記憶、理解教學內容存在著一定難度。為培養應用型人才服務，結合理論教學內容，引入了工程實際案例。理論教學突出知識、概念物理意義的闡述，工程案例介紹它們在實踐當中的具體應用。圖1所示為連續信號時、頻域分析的整體教學設計。

結合生活中最常見的音頻信號，向學生介紹信號的時域分析方法(如延時、加法和乘法運算、尺度變換等)，可以讓學生直觀的感受到這些概念的物理意義及實際用途；在分析的過程中引入噪聲，可以順利的讓學生了解到：時域分析方法存在不足，進而為頻域分析做好鋪墊。在頻域分析的教學過程中，結合時域和頻域采樣、調制與解調、頻率轉換等知識的實際應用，讓學生更清晰的了解到所學理論知識、概念在實際當中的用途，既激發了學生的學習興趣，又讓他們建立起系統的概念體系。

三、提升學生的動手實踐能力

作為應用型大學，培養高素質的應用型人才是高校的首要任務之一。在課堂教學過程中，通過演示實驗、分析討論等方式，讓學生參與到實際問題的解決過程中。在實踐教學中，通過安排學生完成一定量的實驗課題，讓學生真學、真做、真體會，通過親自動手，完成實驗課題。例如：以大家最常見的語音信號為例，通過純凈語音信號加噪聲，讓學生結合所學濾波器設計的知識，通過對加噪聲信號進行頻域分析，自主確定濾波器的設計指標，結合MATLAB中濾波器設計命令函數，完成語音信號濾波。通過對加噪聲信號、去噪信號信號的對比，更加直觀的了解到濾波的概念及其作用[4-6]。

圖1 連續信號時、頻域分析整體教學設計

四、結語

信號處理能力是電子信息工程專業學生必備的能力之一。課題組對課程知識、結構體系進行了系統的梳理，結合科研項目，通過課程體系及教學內容的重構、課堂教學及實踐教學引入工程案例和利用實踐課題引導學生提升動手實踐能力等措施，電子信息工程專業的學生學習的效率和效果得到了很大的提升，學生學習積極能動性有了很大的改善。