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摘要 课程是教学的核心环节,大力加强课程建设是提升教学质量的关键所在,也是素质教育的内在要求。论述MATLAB语言和信号与系统课程整合的教学研究,探索MATLAB与专业教学整合的必要性、内涵、教学原则、模式等。通过课程整合,教学质量有了较大提高。
关键词 MATLAB;信号与系统;课程整合
中图分类号:G434 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)15-0131-02
Study on Incorporating Courses Contents of Signals Systems and MATLAB Language//Zou Ling, Li Wenjie, Li Zhexue, Qu Xia
Abstract Curriculums are the core of teaching. Strengthening the curriculum construction vigorously is the key to enhance the teaching quality and is an inherent requirement of quality education. This paper discusses the integration of teaching research between the MATLAB language and Signals and Systems curriculum, explores the integration of MATLAB and the professional teachings, which includes the need, content, teaching principles, and model. Teaching quality has been greatly enhanced through curriculum integration.
Key words MATLAB; signals and systems; curriculum integration
Author’s address School of Information Science and Engineering, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou, Jiangsu, China 213164
1 引言
课程整合(Curriculum Integration)最早可以追溯到19世纪中期的欧洲,20世纪上半叶由美国的进步主义教育协会发起的著名的“八年研究”(1934～1942)运用整合的核心课程模式进行教学实验,取得良好效果[1]。
MATLAB语言目前是国际控制界最流行的计算机语言,强大的功能使它成为系统分析和仿真设计的首选语言[2]。信号与系统是电子信息、通信类专业的核心课程,对学生建立信息处理思想和培养系统思维方式有着非常重要的作用,为学生今后从事各种系统的信息分析工作提供理论基础。信号与系统的理论性和工程实践性很强,学生学习的难度较大。针对该专业理论课的特点及教学中存在的问题,有必要对该类课程进行改革,在理论教学内容上将MATLAB语言应用到专业课程之中,帮助学生掌握该课程并在提高科研能力方面打下基础。
2 MATLAB与信号与系统课程整合遵循的主要原则
不同学科的整合方式不完全一样,不可能按一个模式来进行整合。MATLAB教学与信号与系统课程的整合,涉及的课程包括MATLAB语言、计算机技术以及信号与系统课程。狭义地讲,即成为一门学科,是将专业课程和MATLAB有机地结合起来,将两学科课程的教与学融为一体,提高教与学的效率,改善教与学的效果,实现传统教学模式的创新,带动高校理工科教学的全面改革。笔者认为,MATLAB教学与信号与系统课程的整合主要应遵循2个原则。
2.1 要紧紧围绕新型教学结构的创建这一核心来进行整合
要紧紧围绕“既要发挥老师主导作用,又要充分体现学生学习主体作用的新型教学结構”这一核心来进行整合,要求教师在进行课程整合的教学设计工作中,密切注意教学系统4个要素(教师、学生、教材、教学媒体)的地位与作用。
信号与系统课程是电子信息工程、通信工程等专业的学科基础课,是学生进行毕业设计及顺利走上工作岗位的必备课程。选用西安电子科技大学陈生潭老师编写的《信号与系统》(第三版),该教材主要特点是:内容系统,概念清晰,方法科学,结论明确,可以满足学生实际工作的需要。课程也由具有丰富理论基础、工程背景及教学经验的教师主讲。
由于信号与系统课程涉及很多数学知识,而对于大多数的工科学生,其高等数学及工程数学功底较薄弱,这就要求教师在课堂上要花费很多时间和精力去推导数学公式、计算,效率极低。而且从学生反应看,仍然觉得教学内容抽象、难以理解、概念模糊、思路混沌,影响学习效果和教学质量。在本课程的教学过程中,绝对不可回避数学问题,因为信号与系统这门课程以及后续的很多课程的基本原理必须用到相关的数学概念和知识,所以在讲课和习题过程中,应要求学生灵活掌握和应用数学工具,例如傅立叶变换时涉及的微积分运算,复平面与收敛区间等。公式的推导在多媒体教学方面是一个比较容易使学生陷入学习困境的地方,也是很多教师仍旧在这方面保留传统教学方式的原因之一。但是如果合理地运用成熟的办公软件对公式进行处理,依然可以得到和黑板手书推导公式一样的效果,而且可以让多媒体教学发挥传统黑板教学推导公式时不能达到的效果。
但是,运用数学概念和知识的目的是将其作为工具,来解决实际的工程问题。所以在教学时,不要过多纠缠于数学分析,去苛求数学上的严密,而应将重点放在由数学模型、公式等所体现的信号与系统的物理意义及工程应用上。将调制、滤波、抽样等工程应用方面的例子穿插于相关知识点上,使工程应用成为信号与系统教学中的一条主线。这样增加了学生学习的兴趣,为后续课程的学习打下良好的基础。描述傅里叶变换在信号分析中的应用时,使用频谱分析的方法可以从噪声污染的信号中鉴别出有用的信号,这个复杂的数学运算只需几行简单的Matlab语句就能完成,大大提高学习效率,使学生脱离繁杂的数学运算,重点进行系统分析,同时也提高利用计算机编程解决实际问题的能力。
2.2 立足于学生能力的培养
MATLAB与专业课程整合,它的基本特征就是学科交叉性,同时强调数学软件应用能力的培养。通过各学科任务驱动式的教学,提高学生应用信息技术解决实际问题的能力,使得二者及计算机高级语言的学习互相促进,互相提高。
由于信号与系统课程一般是在第5学期开设,学生都已经学习过微机原理、C语言等课程,熟悉微机操作和编程,因此可以从基本操作入手,逐步过渡到模型建立、计算机辅助分析、设计上来。其中穿插信号处理领域中常用工具箱(如Simulink Toolbox、Signal Processing Toolbox)中最基本的内容,最主要的是要让学生会使用Simulink工具箱,能够在Simulink环境中进行系统仿真,观测时域响应波形等。对系统分析、设计及仿真内容循序渐进地引入都贯穿了培养学生科学研究能力的内涵。
3 结束语
由于传统教学模式的弊端,很多学生在信号与系统专业课程的学习过程中感到困难。将MATLAB语言与专业课程整合,能够加深学生对本课程的掌握程度,提高整体教学质量。这种课程整合模式也为其他专业课程的教学改革提供了依据。
参考文献
[1]Vars G F.Integrated Curriculum in Historical Perspective[J].Educational Leadership,1991,49(2):14-15
[2]梁虹,梁洁,陈跃进,等.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,2001
[3]朱煜.信号与系统课程建设的实践探索[J].化工高等教育,2007(3):17-19
[4]高文.现代教学的模式化研究[M].济南:山东教育出版社,2000:20-50
关键词 MATLAB;信号与系统;课程整合
中图分类号:G434 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)15-0131-02
Study on Incorporating Courses Contents of Signals Systems and MATLAB Language//Zou Ling, Li Wenjie, Li Zhexue, Qu Xia
Abstract Curriculums are the core of teaching. Strengthening the curriculum construction vigorously is the key to enhance the teaching quality and is an inherent requirement of quality education. This paper discusses the integration of teaching research between the MATLAB language and Signals and Systems curriculum, explores the integration of MATLAB and the professional teachings, which includes the need, content, teaching principles, and model. Teaching quality has been greatly enhanced through curriculum integration.
Key words MATLAB; signals and systems; curriculum integration
Author’s address School of Information Science and Engineering, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou, Jiangsu, China 213164
1 引言
课程整合(Curriculum Integration)最早可以追溯到19世纪中期的欧洲,20世纪上半叶由美国的进步主义教育协会发起的著名的“八年研究”(1934～1942)运用整合的核心课程模式进行教学实验,取得良好效果[1]。
MATLAB语言目前是国际控制界最流行的计算机语言,强大的功能使它成为系统分析和仿真设计的首选语言[2]。信号与系统是电子信息、通信类专业的核心课程,对学生建立信息处理思想和培养系统思维方式有着非常重要的作用,为学生今后从事各种系统的信息分析工作提供理论基础。信号与系统的理论性和工程实践性很强,学生学习的难度较大。针对该专业理论课的特点及教学中存在的问题,有必要对该类课程进行改革,在理论教学内容上将MATLAB语言应用到专业课程之中,帮助学生掌握该课程并在提高科研能力方面打下基础。
2 MATLAB与信号与系统课程整合遵循的主要原则
不同学科的整合方式不完全一样,不可能按一个模式来进行整合。MATLAB教学与信号与系统课程的整合,涉及的课程包括MATLAB语言、计算机技术以及信号与系统课程。狭义地讲,即成为一门学科,是将专业课程和MATLAB有机地结合起来,将两学科课程的教与学融为一体,提高教与学的效率,改善教与学的效果,实现传统教学模式的创新,带动高校理工科教学的全面改革。笔者认为,MATLAB教学与信号与系统课程的整合主要应遵循2个原则。
2.1 要紧紧围绕新型教学结构的创建这一核心来进行整合
要紧紧围绕“既要发挥老师主导作用,又要充分体现学生学习主体作用的新型教学结構”这一核心来进行整合,要求教师在进行课程整合的教学设计工作中,密切注意教学系统4个要素(教师、学生、教材、教学媒体)的地位与作用。
信号与系统课程是电子信息工程、通信工程等专业的学科基础课,是学生进行毕业设计及顺利走上工作岗位的必备课程。选用西安电子科技大学陈生潭老师编写的《信号与系统》(第三版),该教材主要特点是:内容系统,概念清晰,方法科学,结论明确,可以满足学生实际工作的需要。课程也由具有丰富理论基础、工程背景及教学经验的教师主讲。
由于信号与系统课程涉及很多数学知识,而对于大多数的工科学生,其高等数学及工程数学功底较薄弱,这就要求教师在课堂上要花费很多时间和精力去推导数学公式、计算,效率极低。而且从学生反应看,仍然觉得教学内容抽象、难以理解、概念模糊、思路混沌,影响学习效果和教学质量。在本课程的教学过程中,绝对不可回避数学问题,因为信号与系统这门课程以及后续的很多课程的基本原理必须用到相关的数学概念和知识,所以在讲课和习题过程中,应要求学生灵活掌握和应用数学工具,例如傅立叶变换时涉及的微积分运算,复平面与收敛区间等。公式的推导在多媒体教学方面是一个比较容易使学生陷入学习困境的地方,也是很多教师仍旧在这方面保留传统教学方式的原因之一。但是如果合理地运用成熟的办公软件对公式进行处理,依然可以得到和黑板手书推导公式一样的效果,而且可以让多媒体教学发挥传统黑板教学推导公式时不能达到的效果。
但是,运用数学概念和知识的目的是将其作为工具,来解决实际的工程问题。所以在教学时,不要过多纠缠于数学分析,去苛求数学上的严密,而应将重点放在由数学模型、公式等所体现的信号与系统的物理意义及工程应用上。将调制、滤波、抽样等工程应用方面的例子穿插于相关知识点上,使工程应用成为信号与系统教学中的一条主线。这样增加了学生学习的兴趣,为后续课程的学习打下良好的基础。描述傅里叶变换在信号分析中的应用时,使用频谱分析的方法可以从噪声污染的信号中鉴别出有用的信号,这个复杂的数学运算只需几行简单的Matlab语句就能完成,大大提高学习效率,使学生脱离繁杂的数学运算,重点进行系统分析,同时也提高利用计算机编程解决实际问题的能力。
2.2 立足于学生能力的培养
MATLAB与专业课程整合,它的基本特征就是学科交叉性,同时强调数学软件应用能力的培养。通过各学科任务驱动式的教学,提高学生应用信息技术解决实际问题的能力,使得二者及计算机高级语言的学习互相促进,互相提高。
由于信号与系统课程一般是在第5学期开设,学生都已经学习过微机原理、C语言等课程,熟悉微机操作和编程,因此可以从基本操作入手,逐步过渡到模型建立、计算机辅助分析、设计上来。其中穿插信号处理领域中常用工具箱(如Simulink Toolbox、Signal Processing Toolbox)中最基本的内容,最主要的是要让学生会使用Simulink工具箱,能够在Simulink环境中进行系统仿真,观测时域响应波形等。对系统分析、设计及仿真内容循序渐进地引入都贯穿了培养学生科学研究能力的内涵。
3 结束语
由于传统教学模式的弊端,很多学生在信号与系统专业课程的学习过程中感到困难。将MATLAB语言与专业课程整合,能够加深学生对本课程的掌握程度,提高整体教学质量。这种课程整合模式也为其他专业课程的教学改革提供了依据。
参考文献
[1]Vars G F.Integrated Curriculum in Historical Perspective[J].Educational Leadership,1991,49(2):14-15
[2]梁虹,梁洁,陈跃进,等.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,2001
[3]朱煜.信号与系统课程建设的实践探索[J].化工高等教育,2007(3):17-19
[4]高文.现代教学的模式化研究[M].济南:山东教育出版社,2000:20-50