“信号与系统”教学改革探讨与实践

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  摘要:“信号与系统”是通信工程专业、电子信息工程专业和物联网专业的重要技术基础必修课,是一门理论性、实践性都很强的课程,而且又是后续专业课程讲授内容中不可缺少的必要基础。结合多年的教学经验,针对目前该课程的教学现状和存在的问题,从教学内容、教学方法和教学手段几个方面介绍了教学改革中的思路,实践表明,该改革对本课程教学质量和教学效果的提高是有益的。
  关键词:信号与系统;课程建设;教学改革
  作者简介:褚丽莉(1970-),女,辽宁锦州人,辽宁工业大学电子与信息工程学院,教授;蔡希彪(1972-),男,辽宁盘锦人,辽宁工业大学电子与信息工程学院,副教授。(辽宁 锦州 121001)
  中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0056-02
  “信号与系统”课程是工科院校电子信息类本科学生的一门重要的学科技术基础必修课,其课程特点是先连续后离散,以数学做为主要分析工具,该课程是“数字信号处理”、“通信原理”等课程的重要理论基础,同时也是许多高校考研的专业课,也是信息的获取、处理、传输、存储等方面的重要性课程的重要理论基础。[1]
  一、课程建设的发展历程
  2010年“信号与系统”建成为校级精品课。它是通信工程专业、电子信息工程专业和物联网专业的重要技术基础必修课。辽宁工业大学(以下简称“我校”)“信号与系统”课程的发展历史,主要经历了三个发展阶段:
  第一阶段:初创阶段(1985~1998)。1985年起我校在应用电子技术等专业的本科学生中开设“信号与系统”课程,确定了本课程的教材、教学大纲和教学方案,教学方式以理论教学为主。
  第二阶段:课程体系逐渐完善阶段(1999~2005)。1999年,组建“信号与系统”课题组。“信号与系统”在理论教学方面已经取得了较大的进步,通过改革教学方法和教学内容,统一教学内容,统一出题,统一批卷,集体备课,并推行了多媒体教学,这些工作有力地促进了教学水平和授课质量的提高。
  第三阶段:精品课程建设阶段(2006~现在)。2006年以来,组建“信号与系统”教学团队,全面采用电子信息化教学手段,改革教学方法和内容,加强和完善实践环节,2010年“信号与系统”建成为辽宁工业大学校级精品课。
  二、本课程的建设目标
  课程建设以提高教学质量为核心目标,以教学内容、教学方法和手段的改革为重点内容,加强理论与实际的联系,注重实践教学,着重提高学生综合应用能力,争取用五年左右的时间把本课程建设成为“理论教学内容设计科学合理,实践教学内容丰富创新,建设和使用有特色的高水平教材及丰富的辅助教学材料,多样化教学方法和现代教育技术手段相结合”的高水平、高质量的课程。
  三、教学改革的内容
  “信号与系统”的课程内容很多,但是学时有限,这就要求教师首先合理解决教学内容多与教学时间少之间的矛盾。其次,“信号与系统”课程用到大量的高等数学、工程数学及电路的基础知识,这就需要解决部分学生前期课程基础薄弱与课程教学需求之间的矛盾。[1,2]
  1.教学内容进一步优化,教材建设取得可喜成绩
  现在有7名教师主讲3个专业的“信号与系统”。做到了统一教材、统一授课、统一考试、统一管理,并建立了试题库,完善了教学大纲,理顺了教学内容,解决了与前续和后续课程内容的衔接。几名主讲教师利用业余时间修订、完善了多媒体课件的制作。新建的“信号与系统”网站已经完成。由于“信号与系统”是考研课程,每年课程组都会组织有经验的教师对参与各学校考研的同学进行各种形式的辅导,效果明显。近几年都有学生考取北京邮电大学、西安电子科技大学、重庆邮电大学、东北大学、国防科技大学等重点高校的硕士研究生,说明我校“信号与系统”的教学达到了省内同类课程的较高水平。注重教材建设和教学研究,依托本课程,近几年完成教研论文7篇,编写实验教材1本,完成多媒体课件一套,建设完成“信号与系统”网站,并于2011年成功获批校级精品课。
  该门课程在长期的教学改革中,对课程教学内容进行了多次优化,紧扣工程应用,既保证理论内容的完整和严密性,又不拘泥于烦琐和枯燥的理论推导,针对授课学生的特点,通过对信号与系统的分析,向学生传授有关知识,符合学生的认知和学习规律。
  理论教学:结合我校实际对课程内容进行整合,在教学内容上作相应调整,去除了原来教材和教学内容中的不符合当前发展的内容,同时也加上了很多新的知识点。同时,加大了这门课程前后之间的衔接研究(例如前面的高等数学、后面的通信原理、数字信号处理等课程),使其与其它课程融合为一个有机的整体,取得了较好的效果。
  实验教学:分为课前预习、课上实验、课后报告与总结三部分。实验部分全部在实验室授课。由实验室提供相关必备的实验条件,指导教师讲解原理、基本方法,提出实验要求;以学生分组的组织形式进行,实验小组组长负责制,由指导教师现场指导完成。按照实验室的规模与设备数量,每次实验学生人数不超过一个班型。
  “信号与系统”是一门理论性较强的课程。为了加强学生对课程相关内容的理解,开设了MATLAB仿真课程,并采用机房授课;这些实践性教学环境的增设,其目的不仅在于巩固课堂所学知识,培养学生分析、设计信号与系统的基本技能,掌握实验和排除bug 的方法;更重要的是通过实验培养学生理论联系实际的能力,使学生能根据实验结果,利用所学理论,通过分析找出内在联系,提高分析问题和解决问题的能力,树立工程实践意识和严谨的科学作风,并为后续课程的教学与实验打下了坚实的实践基础。
  2.试题库、习题库建设取得新进展
  课题组按学校期末考试的有关规定编写了《信号与系统试题库》以实现教考分离,计划每年新增试题5套。   3.进一步充实和完善网络资源
  建立基于网络平台的学习辅导资料库、学习参考资料库、案例库、专题文献资料库、教案库、教学参考资料库、教师教学指导手册等,并构建网上学习讨论、教学讨论平台。实现了网络互动教学模式的形成,建设智能化的、动态式的、完整的新型教学模式,为学生学习、教师教学提供高效的网络平台。
  4.加强了实践教学环节,培养学生实践能力、创新能力
  课程组高度重视教学实践环节,结合课程内容引导与鼓励学生参与社会实践和实证性科研活动,培养学生实践能力及创新能力。充分利用校外专业实习实训基地,创造条件,帮助学生多接触社会生产实践,缩短就业的社会适应周期,增强社会综合适应能力。课程组教师积极组织、指导学生参与科技活动,如担任“挑战杯”、“电子设计竞赛”等实践活动的指导教师,指导、批阅学生的实践报告。指导的学生在“挑战杯”、“电子设计竞赛”等活动中获得了较好成绩,同时起到了“以赛促学”的效果,并把“信号与系统”的学习延伸到课堂之外。
  长期的教学实践证明,本课程的教学内容安排合理,与前后各门课程的联系紧密,在电子信息类专业本科生的教学体系上起到了非常重要的作用,取得了优良的成果。
  5.习题课改革
  在“信号与系统”的教学过程中,一项重点内容就是例题习题的讲解,笔者收集了大量的例题习题,经过整理之后用于教学。将这些习题分层次整理,针对大部分同学讲解基本类型的习题和例题,而对于学有余力或考研的同学,讲解难度相对大些的习题和其他院校的考研题。[3]
  6.教学手段的改革
  在课程教学中适应现代化教学的要求,重新制作了教学课件,但是考虑到“信号与系统”课程特点,需要大量的公式推导,因此采用了多媒体加板书的教学方式。例如典型例题,一定用板书边书写边分析;重要定理的推导和物理意义的解释,采用板书的形式效果更佳。新编写的教学课件,通过多媒体教学代替原来大量的板书,这样既可节省时间,使教师集中精力传授教学内容,又可通过生动形象的演示加强学生对教学内容的理解,更能够吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,提高教学效果。板书和多媒体课件有机结合,优势互补。[4]
  四、结论
  课题组多年来重视教学,用先进的教学理念来指导本课程的建设。不断地开展优化教学内容与知识体系的改革,不断强化本课程作为专业基础课的地位。学生对“信号与系统”课程基本理论的掌握和理解逐年增强,学生对“信号与系统”课程的重视程度逐年增加,学生的成绩逐年提高。[1,5]
  从2010~2012年,课题组进行了一些企业走访,我校毕业生对“信号与系统”课程的教学效果、与生产实际的结合程度以及对其后续的学习、工作等方面的帮助和知识储备给予充分的肯定。
  参考文献:
  [1]阚江明,燕飞,张军国.《信号与系统》课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2008,(9).
  [2]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).
  [3]张法全,王国富.提高信号与系统课程教学效果的方法探索[J].桂林航天工业高等专科学校学报,2011,(2).
  [4]刘翠响,王宝珠,吴焕丽.信号与系统精品课程建设的探索与实践[J].河北工业大学成人教育学院学报,2006,(3).
  [5]任力颖,卢孟夏,杨萍.应用性本科“信号与系统”课程改革探索[J].北京联合大学学报(自然科学版),2010,(1).
  (责任编辑:王意琴)
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