陳冬英

（福建江夏學院電子信息科學學院，福建福州，350108）

電子信息技術為移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術的飛速發(fā)展做出了重要貢獻，它是實現(xiàn)現(xiàn)實與虛擬世界的推動力，加速了我國經(jīng)濟的發(fā)展，一定程度上改變了人們生活的環(huán)境與質量。[1,2]電子信息是一門更新?lián)Q代快，需要不斷創(chuàng)新的技術，這就需要不斷提高綜合性能力。

《信號與系統(tǒng)》是一門電子信息學科相關領域的主干技術基礎專業(yè)課程，對理工科大學生的知識、能力和綜合素質的培養(yǎng)有重要和深遠影響，在人才培養(yǎng)計劃中處于重要的地位?！缎盘柵c系統(tǒng)》在通信行業(yè)運用甚廣，如北斗、數(shù)字圖像、音視頻處理等，是連接硬件與軟件課程的橋梁。其先修課程涉及：高等數(shù)學、電路與系統(tǒng)、數(shù)字電路、信息論等，是數(shù)字信號、通信原理、數(shù)字圖像等信號系統(tǒng)分析的基礎，是電子信息科學領域的重要學科之一。通信系統(tǒng)各個科目聯(lián)系如圖1所示：

圖1 通信系統(tǒng)中的信號與系統(tǒng)

傳統(tǒng)的《信號與系統(tǒng)》的教學方法與綜合性人才培養(yǎng)具有一定的距離，不適應當下互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展。本文對傳統(tǒng)教學存在的問題進行分析，并以培養(yǎng)綜合性能力為核心，提出一種教學改革方法，激發(fā)學生學以致用，并開發(fā)學生將理論用于實踐的創(chuàng)新能力。這對培養(yǎng)具有研發(fā)、創(chuàng)新、工程一體的綜合性人才有重要意義。

一、現(xiàn)有教學方法的不足

現(xiàn)有的教學方法，主要以理論教學為主，實驗為輔。以書本為根本，通過對概念及公式的解析，引導學生對這門課的掌握。本課程主要涉及三大變換，其中傅里葉變換是學生們的薄弱點，因其概念過于抽象，不易被學生所理解。然而其也是期末必考知識，是期末測試的重點知識。通過研究，對傳統(tǒng)教學法的不足進行歸納：

1.教材內(nèi)容不夠與時俱進。現(xiàn)有使用教材主要是以鄭君里及吳大正的教材為主。該教材中理論概述過多，三大變換所占比例超過一半。課本內(nèi)容以結論推導為主，實驗及驗證性推理較少。同時，現(xiàn)已為數(shù)字化時代，而現(xiàn)有教材偏向于模擬處理技術的研究，涉及模擬與數(shù)字的處理介紹過少。這導致該教材內(nèi)容不能很好地將當下流行技術DSP、FPGA、集成芯片等進行銜接與嵌入。

2.教學方法過于單一。首先，教學分理論課與實驗課進行，學生只能被動的吸收理論，而無法立即進行理論的驗證。教學實驗以MATLAB軟件為主，編程軟件過于單一，且實驗教學以單人為主，無法鍛煉學生的團隊、創(chuàng)新、溝通能力。

3.當下前沿技術的引入過少，教學目標不夠明確。目前，信息、頻譜、互聯(lián)網(wǎng)涉及生活中的方方面面，電子信息技術是一門重要的核心技術。然而，當下的教學中，很多教師只是進行教學，而非引導。多數(shù)學生在學習過程中，不能正確認知自己所掌握的知識有何用途，如何將其學以致用。因此，課堂無法激發(fā)他們學習的興趣，致使教學事倍功半。

二、教學改革方案探討

《信號與系統(tǒng)》是電子信息工程類及自動控制等專業(yè)的本科學生需要掌握的一門重要課程，該課程以電路、數(shù)電、高等數(shù)學等課程為基礎，但該課程又是《數(shù)字信號處理》《數(shù)字圖形學》等相關課程的先修課程，具有承上啟下的作用。[3]該門課被喻為21世紀信息時代打開信息科學之門的鑰匙，為培養(yǎng)適應我國社會發(fā)展的現(xiàn)代化建所需要的、創(chuàng)新性的綜合人才，本課程也需要與時俱進，對其進行相應的改革。

（一）教材內(nèi)容吐故納新、優(yōu)化組合

1.內(nèi)容上進行吐故納新：從電子信息技術的發(fā)展規(guī)律來看，全書需以信號為基礎，時域、頻域的分析為主線，改變原來拉氏變換與Z變化這兩種作為系統(tǒng)工具分析的內(nèi)容。由于三大變換具有相似性，可在同一知識點進行舉一反三造例學習。同時，刪除時域分析法的知識點，因為時域分析過于繁瑣，且易出錯，基本已棄用。

2.知識上進行學科優(yōu)化組合：《信號與系統(tǒng)》主要涉及模擬信號與數(shù)字信號的分析與系統(tǒng)設計，《數(shù)字信號處理》主要涉及數(shù)字信號處理與系統(tǒng)的設計，二者具有相呼應的知識點?！缎盘柵c系統(tǒng)》核心內(nèi)容為三類變換，具體包括：連續(xù)信號與離散信號的時域分析、傅里葉變換及連續(xù)系統(tǒng)對應的復頻域S變換、離散系統(tǒng)對應Z變換。《數(shù)字信號處理》核心內(nèi)容是對離散信號與離散系統(tǒng)的分析以及有限長數(shù)字濾波器和無限長數(shù)字濾波器的設計。根據(jù)內(nèi)容來看，兩個課程有很多重疊知識，而《信號與系統(tǒng)》缺少應用類知識。為此，引入濾波器的設計，正好彌補其這一缺陷。將這兩門課程優(yōu)化組合，一可減少學時，幫助學生減輕負擔；二可融合兩門課程，實現(xiàn)理論與驗證的結合。[4]改革后的方案具體見表1：

表1 《信號與系統(tǒng)》與《數(shù)字信號處理》優(yōu)化組合方案

按照改革后的優(yōu)化組合方案來實施教學內(nèi)容，《信號與系統(tǒng)》安排48學時（原定為64學時）。刪除與《數(shù)字信號處理》重復內(nèi)容，提取《信號與系統(tǒng)》的主干知識，不僅讓教師可以在規(guī)定學時內(nèi)完成教學內(nèi)容，同時使學生也很好的掌握知識，提高教師授課效率和學生學習效率。

（二）輔助以“口袋化”教學

傳統(tǒng)教學是以授課為主，通過學生課前預習、課后復習來完成教學流程。該方法的不足是學生的學習較為被動。

“口袋化”教學方法能夠在一定程度上改善這一情況。首先，指明教學的課程學時分布及具體的綜合學科關系；其次，進行學生自主組隊、分工與調(diào)研；最后，教學以學生為主，教師為輔。每部分內(nèi)容由相應小組進行教學講解，教學方法與方式學生自主選擇，教師對教學結果進行點評，完善本課程內(nèi)容的教學。課后學生對自己本次的表現(xiàn)與知識收獲寫一份總結，作為考核的內(nèi)容之一，以課堂表現(xiàn)、心得報告、期末成績作為期末考核，具體流程如圖2所示：

圖2 “口袋化”教學框圖

“口袋化”教學的優(yōu)點在于：

1.改變學生學習狀態(tài)，從被動學習轉為主動學習。學生作為“臨時教師”身份，會增加責任感，從而更加認真的學習與調(diào)研，更深層次地理解知識，同時增加對整個學習的參與度。

2.教學具有開放性。該方法提高學生學習的積極性，在進行選擇教學方法與方式過程中，拓展了其思維方式。

3.增強學生團隊意識。此種方式是以團隊為主的，整個過程需要配合他人一起完成，培養(yǎng)了集體之間合作意識。

“口袋化”教學主要用于本課程后期復習階段，通過實驗性驗證，加深學生對理論的理解。該方法通過鼓勵學生進行“口袋化”學習，彌補傳統(tǒng)教學不足，是本課程的一種重要輔助教學方法。

（三）實驗教學改革

該課程偏向理論研究，由于其概念過多，公式推導過于繁瑣，學生可能在理解上會遇到一定困難。為此，進行相應的改革，具體措施如下：

1.實驗題量擴大，增加可選性。每位學生知識薄弱點不一，教師可預先評估理解的難點，進行設計驗證性實驗，同時適當布置一些設計性實驗。實驗完成最低次數(shù)固定，實驗內(nèi)容可選擇，增加學生的自主性。

2.實驗方法自主選擇，實現(xiàn)“翻轉”實驗法?，F(xiàn)有驗證性實驗均以MATLAB為平臺，在一定程度上限制了學生的積極主動性。因此，在軟件的使用上，學生可根據(jù)自己所擅長或者根據(jù)自己將來想從事的行業(yè)自主選擇。

3.實驗方式采用開放式。學生可自己組隊，將每個實驗項目化、模塊化，由多個學生合作完成。該方法不但可以提高學生的研發(fā)能力，而且有益于學生的團隊意識培養(yǎng)。[5]具體的實驗設計流程如圖3所示：

圖3 《信號與系統(tǒng)》實驗教學流程

該實驗方法的優(yōu)點在于：

1.充分調(diào)動學生的積極主動性。學生可根據(jù)自身薄弱點來選擇自己的實驗題目，有效強化教學的目的性與針對性，同時提高實際操作的正確率、降低儀器損耗。

2.激發(fā)學生的創(chuàng)造力。學生可以更直觀地掌握實驗操作流程，了解實驗效果，充分發(fā)揮創(chuàng)造性來嘗試多種仿真。這既能培養(yǎng)學生的研發(fā)意識，也可加深學生對理論知識體系的理解。

3.提高實驗教學效率。充分發(fā)揮學生所長，同時溫故知新，在原有知識與技術中掌握更多技能。

三、改革特色與創(chuàng)新

利用互聯(lián)網(wǎng)時代信息的開放性，[6]分析《信號與系統(tǒng)》與《數(shù)字信號處理》兩門課的聯(lián)系與區(qū)別。為提高學生的主觀能動性和創(chuàng)新性，本文提出了“口袋化”輔助教學法、多樣組合實驗等改革，具有的特色和創(chuàng)新如下：（1）教學內(nèi)容上吐故納新、優(yōu)化組合。適當壓縮學時，增加知識鏈條的緊湊性。同時更新教材，加入當下主流技術，與時俱進。（2）輔以“口袋化”教學。調(diào)動學生學習的主動性，變“學”為“教”。同時，擴展學生學習的能力和渠道，培養(yǎng)學生團隊合作意識。（3）改革實驗教學。題量擴大，編程方法自選，方式多樣，不僅擴大學生的選擇性，更讓學生能夠發(fā)揮所長，增長自己的興趣。本課程改革對于創(chuàng)新型、研究型，同時具有工程素質的綜合能力學生培養(yǎng)擁有重要意義。

參考文獻：

[1] 卜方玲,徐新,鄒煉等.面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的信號與系統(tǒng)教學改革[J].計算機教育,2016(1):52-55.

[2] 于金霞,賈宗璞,湯永利.以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標的IT類專業(yè)實驗教學[J].計算機教育,2014(22):107-110.

[3] 吳大正,楊林耀,張永瑞,等.信號與線性系統(tǒng)分析[M].北京:高等教育出版社,2013.

[4] 尹霄麗,尹鵬,林泊安,等.多課程融合的"信號與系統(tǒng)"實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2016,35(10):192-195.

[5] 謝云燕,唐文亮,梁來鵬.基于MATLAB的SVPWM逆變控制系統(tǒng)仿真[J].計算機系統(tǒng)應用,2012,21(1):53-56.

[6] 陳曉芳."互聯(lián)網(wǎng)+"科研資源管理創(chuàng)新[J].福建江夏學院學報,2016(5):112-118.