鄭秀萍+朱彥軍+劉麗

摘要：《信號(hào)與系統(tǒng)》課程是電子通信類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用背景，其所修理論知識(shí)和問題解決方法，將廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信領(lǐng)域和自動(dòng)控制領(lǐng)域等。案例式教學(xué)是通過實(shí)例，使抽象的理論具體化，對(duì)于提高學(xué)習(xí)興趣和積極性有很大的幫助。本文以生活中常見的調(diào)頻式收音機(jī)為案例，探討案例教學(xué)法在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中的應(yīng)用。經(jīng)過近五年的課堂實(shí)踐，證明案例式教學(xué)是《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的行之有效的教學(xué)方法之一。

關(guān)鍵詞：信號(hào)與系統(tǒng)；案例教學(xué)法；調(diào)頻式收音機(jī)

基金項(xiàng)目：2013年校級(jí)教改項(xiàng)目；項(xiàng)目標(biāo)號(hào)：20

TN911.6-4

信號(hào)與系統(tǒng)是電子通信類學(xué)科的專業(yè)課程，為后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、通信電子線路等專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)，提供基本理論和解決問題的方法等支持。該課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用背景，其所修理論知識(shí)和問題解決方法，將廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信領(lǐng)域和自動(dòng)控制領(lǐng)域等。因此，如何提高教學(xué)效果成為教學(xué)研究的重點(diǎn)。

案例教學(xué)法（Case method），又稱“蘇格拉底式教學(xué)法（Socratic method）”，主要強(qiáng)調(diào)的是自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)。最初應(yīng)用于法學(xué)和醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)中，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于會(huì)計(jì)、市場營銷等教學(xué)領(lǐng)域。

案例為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，所選案例要緊扣教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)具有典型性，真實(shí)性。還要具有代表性和普遍性，具有舉一反三、觸類旁通的作用。典型的案例往往涉及的關(guān)系比較全面，有助于學(xué)生從各個(gè)方面對(duì)所學(xué)理論加以驗(yàn)證，從中得出正確結(jié)論。

通過真實(shí)典型的代表性案例，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，有利于學(xué)生精神始終維持最佳狀態(tài)，提高教學(xué)效果。

一、案例教學(xué)法在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中應(yīng)用的可行性研究

案例法教學(xué)可以有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，變被動(dòng)的接受知識(shí)為主動(dòng)的探索學(xué)習(xí)。

《信號(hào)與系統(tǒng)》課程主要以介紹基本概念和基本原理為主，對(duì)于首次接觸專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來有一定的難度，特別是在三大變換的必要性、調(diào)制解調(diào)、抽樣定理等重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容上。傳統(tǒng)的授課方式，容易養(yǎng)成學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，勢必會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性的降低，隨著課程講授內(nèi)容增加，很多學(xué)生不解部分越來越多，容易學(xué)習(xí)疲勞。

而案例法教學(xué)則可以有效解決這一問題?？梢詫⑸钪谐３３霈F(xiàn)的、側(cè)重原理應(yīng)用的內(nèi)容以案例的形式引入教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些特殊的情景進(jìn)行討論分析，使本課程中的理論知識(shí)有著落點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)際應(yīng)用引出理論學(xué)習(xí)的必要，之后再利用理論進(jìn)一步指導(dǎo)實(shí)際案例的更好運(yùn)用。

二、案例教學(xué)法在《信號(hào)與系統(tǒng)》中的應(yīng)用

本校采用的是高等教育出版社出版的鄭君里的《信號(hào)與系統(tǒng)》第3版教材。第3章傅里葉變換，主要講述了傅里葉變換的定義、常用信號(hào)的傅里葉變換、常用傅里葉變換的基本性質(zhì)等，也是培養(yǎng)學(xué)生時(shí)域到頻域分析問題的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的講授是以課本為主，注重推導(dǎo)理論，但繁多的公式，復(fù)雜的過程，對(duì)于初學(xué)者容易形成枯燥、沉悶的學(xué)習(xí)氛圍。

案例教學(xué)的引入，可以有效的改變這一難題。根據(jù)教學(xué)大綱的內(nèi)容，在授課之前規(guī)劃案例。案例可以是單獨(dú)的小知識(shí)點(diǎn)，也可以是綜合性的。傅里葉變換這一章，重點(diǎn)和難點(diǎn)是傅里葉變換的定義、調(diào)制與解調(diào)、抽樣定理等。

為了提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的探索問題、分析問題、解決問題的能力，設(shè)計(jì)調(diào)頻式收音機(jī)綜合案例來解決這一難題。

在講授第3章之前引出案例，在教師的引導(dǎo)下，以調(diào)頻收音機(jī)為案例，在了解發(fā)射端和接收端的主要功能時(shí)，畫出收音機(jī)的基本原理框圖，如圖1所示：

語音信號(hào)經(jīng)過處理之后發(fā)射，存在的問題及解決方法：

（1）語音信號(hào)在基帶傳輸中存在混疊問題

為解決這個(gè)問題，引入傅里葉變換3章第4節(jié)的內(nèi)容傅里葉變換。傅里葉變換是把時(shí)域中的問題變換到頻率域（簡稱頻域）的一種變換域的分析問題的方法。語音信號(hào)在時(shí)域中是隨著時(shí)間變化的無規(guī)則信號(hào)，但在頻域中，發(fā)現(xiàn)語音信號(hào)是頻帶有限的信號(hào)。如圖2所示：

通過傅里葉變換的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生變換域解決問題的方法，開闊思路，為后續(xù)的拉普拉斯變換和Z變換打下良好的基礎(chǔ)。

（2）如何在空間中傳輸多路信號(hào)，

通過學(xué)習(xí)傅里葉變換、常用信號(hào)的傅里葉變換、基本性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，可以采用調(diào)制來解決語音信號(hào)在基帶的混疊問題。示意圖3所示：

（3）接收端如何選出接收的某一路信號(hào)

在接收端，要選擇頻段，涉及濾波器的參數(shù)選取問題，對(duì)濾波器的分類、工作原理等，由此引出這一部分內(nèi)容。

在本案例中則是選擇帶通濾波器選擇某一路信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)，為了保證語音信號(hào)的質(zhì)量，解調(diào)后信號(hào)經(jīng)低通濾波器處理，再經(jīng)過功率放大，通過喇叭播出。

由此不難發(fā)現(xiàn)，通過合適的案例，帶著探索的問題，既可以在授課時(shí)，充分引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理論聯(lián)系實(shí)際，充實(shí)理論，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的觀念，又避開只講理論，造成學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，后繼無力的現(xiàn)象，同時(shí)又可以培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合、動(dòng)手能力。

在系統(tǒng)學(xué)習(xí)完這部分內(nèi)容，可以讓學(xué)生利用MatLab軟件進(jìn)行仿真，也可以利用電路元器件進(jìn)行實(shí)際電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。真正做到理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，使課堂教學(xué)實(shí)踐教學(xué)和自主學(xué)習(xí)等高效的結(jié)合起來，互相支撐，相輔相成。

三、總結(jié)

《信號(hào)與系統(tǒng)》是一門學(xué)科基礎(chǔ)理論課程，主要以基本概念和基本理論，基本分析方法為主，培養(yǎng)學(xué)生的變換域分析問題的思想。而傳統(tǒng)教學(xué)模式，不利于學(xué)習(xí)興趣的提高，探究問題的培養(yǎng)。

案例式教學(xué)法以現(xiàn)實(shí)生活中常見的案例，將枯燥的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的生活中，可以有效的提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，使教學(xué)活動(dòng)變得有趣、實(shí)用、生動(dòng)、高效。從而提高教學(xué)效率、保證教學(xué)質(zhì)量，是提高信號(hào)與系統(tǒng)課程授課效率的有效的教學(xué)方法之一。

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作者簡介：鄭秀萍，女，講師，碩士，太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，主要從事信號(hào)與系統(tǒng)及相關(guān)課程的教學(xué)研究，盲源分離、信號(hào)處理等方面的科學(xué)研究。