应用型本科“信号与系统”课程教学研究①

何英昊 马彧

摘 要：应用型本科院校以培养“应用型”人才为根本目标，在兼顾理论学习的基础上，重点培养学生分析和解决实际问题的工程实践能力。而专业课程的教学是体现其培养目标的重要环节。该文从应用型本院校科的教学实际出发，结合卓越工程师教育培养计划和应用型本科的人才培养目标，对“信号与系统”课程教学进行研究，将多种教学方法相融合，循序渐进地引导学生思考及学习，以达到对学生分析问题、解决问题和自主学习能力的培养。实践证明，取得了良好的教学效果。

关键词：应用型本科 卓越工程师计划 信号与系统 课程教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0133-02

教育部于2010年6月正式提出了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），旨在培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。应用型本科以“应用型”人才培养为目标，在兼顾理论学习的基础上，重点培养学生分析和解决实际问题的工程实践能力。这与卓越计划所遵循的重点培养学生的工程实践能力、分析能力、创造能力的原则是一致的。作为教学一线的任课教师，从自己所教授的课程入手，结合卓越计划，改变教学观念，更新教学手段，更好地完善知识体系，促使学生从“让我学”转为“我要学”，进而全面提升学生自身素质。

“信号与系统”课程不仅是通信工程、电子信息工程等本科专业重要的一门专业基础课程。同时，也是各高校相关专业研究生入学考试必考的科目之一。该门课程的教学和学习效果，直接影响着学生的后续专业课程的学习和专业素养的培养。同时，随着信息技术的不断发展，课程中涉及到的基本概念、基本理论和基本分析方法也被广泛应用到不同的学科领域。“信号与系统”课程已成为工科学生在大学教育阶段所修课程中最有益而又引人入胜和最有用处的一门课程[1-2]。但是，“信号与系统”课程涉及大量的数学概念、物理概念以及工程概念，比较枯燥、难于理解。因此，如何有效地提高“信号与系统”课程的教学质量和教学效果，培养学生分析问题和解决问题的能力，特别是能将所学的理论与方法灵活应用到实践中是我们进行课程教学研究的目的[3]。本文结合应用型本科院校实际，对课程教学进行研究，以期达到对学生分析问题、解决问题和自主学习能力的培养。

1 课程教学

课堂讲授是理论学习的主要渠道，应循序渐进，逐步启发引导学生主动思考，促使其形成主动学习的动力与习惯。“信号与系统”课程理论性强，数学公式多，在授课过程中，仅仅依靠老师讲，学生听这种填鸭式的教学，是不够的。应将多种教学方法相融合，循序渐进地引导学生思考及学习。

1.1 “以学生为中心”，激发学生学习兴趣

爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”。孔子也说过“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见，一个人如果对一件事情产生了兴趣，往往就会全力以赴，刻苦钻研，想尽一切办法弄懂它。作为教师，要善于影响、启发和引导学生，使其对学习产生兴趣。如，收音机为什么能收到不同电台的信号？信号是如何发射的？等等诸如此类的问题，鼓励学生讨论、发言，然后教师介绍信号发送和接收的过程，从而引出调制解调、频分复用等基本概念及信号与系统课程的主要内容，使学生意识到所学即所用，从而产生浓厚的学习兴趣。

1.2 精炼教学内容，实施多层次教学

应用型本科的教学是以理论知识够用、实用为原则，着重对学生工程实践能力进行培养。同时考虑到学时和与后续相关课程的衔接问题，需要对教学内容进行精炼。要求选取的内容应符合“信号与系统”课程的内在逻辑体系和学生学习的认知规律，并注重内容的基础性和先进性。要淡化数学运算，突出理论和方法中蕴含的数学概念、物理概念和工程概念。

此外，结合应用型人才培养的目标，从学生实际出发，因材施教，将精炼的教学内容按照难易程度和重要级别细化为“基础层、进阶层、扩展层”和“创新层”。这四个层次的划分以掌握基本概念、基本定理及基本方法为目的，同时也兼顾了对于更深层次内容的学习。

1.3 基于问题或实例引导的启发式教学

基于问题或实例的教学就是以问题或实例为主线，教师为主导，学生为主体的教学过程。教师通过问题或实例组织课堂教学，激励引导学生解决问题或分析实例，从而实现对学生分析问题和解决问题能力的培养[4]。如由各种鸟的叫声引出为什么要进行频域分析的问题，在分析鸟声的时域波形是引出频域波形，进而引出什么是信号的频域分析的问题，然后介绍频域分析的基本概念，最后通过解决信号的频域分析问题引出频域分析的基本方法。通过这样层次问题，促使学生不断思考，主动接受新知识，并在潜移默化之间提高了学生综合运用知识分析、解决问题的能力。

1.4 突出重点，强调思维方法的培养

爱因斯坦曾说过：“学习知识要善于思考、思考、再思考，我就是靠这个方法成为科学家的”。对于学生来说，学会知识，学会思考不是取决于能记住多少知识点，会做多少习题，而是体现在是否能应用所学理论知识，使用恰当的方法，有效甚至高效地解决实际问题。“信号与系统”课程涵盖内容丰富，初学者几乎都会出现遇到问题无法解决的情况，且不知道所学如何所用。当问题不能解决，不能所学所用就会有厌学的情绪产生。为此，我们强调强化基础，突出重点，加强思维方式的培养。在精讲多练，讲练结合的前提下，将所讲内容尽可能地与工程实例相融合，让学生在掌握了系统的理论分析后，更了解了系统在实际工作中起到何种作用，充当什么角色。从根本培养学生的工程思维能力，真正做到学、思、用。

1.5 多种教学形式综合应用

课堂时间有限，如何高效地利用课堂时间，获得良好的教学效果是值得深入研究的问题。在实际教学中，将板书、多媒体及仿真软件相结合，多种教学形式综合应用，全方位刺激学生的学习。使用多媒体教学，不是放弃板书，而是将多媒体教学与传统的板书教学有机地融合。一方面，通过板书可以促使学生通过记笔记的行为环节加深对理论的记忆，也让学生在书写过程中有更多的时间进行分析思考；另一方面，对于某些既是重点内容又抽象难懂的知识点，在理论讲授的同时使用多媒体，利用Flash进行动画展示或者Matlab仿真分析，就能使学生对所学知识有一个更加形象生动而又透彻的理解，提高学习的兴趣和热情。实践表明，在教学中采用现代化的教学手段，借助图片、声音和视频等形式，可以极大地触动学生的视觉和听觉系统，活跃课堂气氛的同时，更能调动学生学习的兴趣，并能进一步加深学生对所学理论知识的理解和应用。

1.6 理论与实验有机结合

实践是检验真理的唯一标准。应用型本科注重学生实践能力的培养，课程的配套实验必不可少。在实验教学中，学生主要应用Matlab软件完成相关理论的验证。通过仿真软件的使用，使“信号与系统”课程中抽象的内容变得生动形象。这极大地调动了学生的学习热情和积极性。进一步，在课程教学中也鼓励学生进行自主设计性实验，增强了学生综合运用知识解决问题的能力。

此外，为了能够更好地巩固课程学习的最终效果，我们不再只强调考试结果，而是采用过程与结果并重的考核。将课程的考核分成实验、章节测验及期末考试三部分。考核方式的改革在极大程度上杜绝了考前临时抱佛脚情况，学生的真实水平得到比较公平公正的体现。

2 结语

以上内容仅是作者对“信号与系统”课程教学的一些体会和经验，还有待于在今后教学实践中进一步的完善和提高。不管是应用型人才的培养还是卓越工程师的教育培养都是一项系统工程，需要社会、学校共同努力。作为一线的任课教师如何提高教学质量，激发学生学习兴趣，培养理论功底扎实、实践能力强的应用型综合素质人才是今后长期努力的方向。

参考文献

[1] Oppenhem Alan V.信号与系统[M].2版.刘树棠，译.西安：西安交通大学出版社，1998.

[2] 吴大正.信号与线性系统分析[M].4版.北京：高等教育出版社，2008.

[3] 何英昊，馬彧.“信号与系统”课程应用型教学的实践探索[J].职业时空，2013（6）：60-62.

[4] 董庆贺，殷贤华，李伟，等.面向“卓越工程师”的课程教学研究与探索[J].实验技术与管理，2014（7）：169-171.