独立学院《信号与系统》教学方法改革研究

2012-08-15解培中

科技视界 2012年30期

陆音周波解培中

（南京邮电大学通达学院江苏南京 210003）

0 引言

南京邮电大学通达学院现有在校生8300余人，设有22个以通信信息类专业为主干，理、工、文、管等相综合的优势专业及专业方向。《信号与系统》课程是通达学院通信工程、信息工程、网络工程、广播电视工程、微电子学、光电信息工程、光信息科学与技术、自动化等专业重要的专业基础课和主干课程，每年有一千多名学生学习64学时的《信号与系统》课程和48学时的《信号与系统B》课程。《信号与系统》课程的教学质量直接影响独立学院人才培养的质量，也会对后续课程的学习产生影响。根据独立学院学生的现状和特点，从提高应用型人才培养质量的角度出发，改革《信号与系统》课程的教学方法，是课程教学小组的教学改革研究内容。

2 学生现状调查与分析

我们设计了《信号与系统》课程问卷调查表，共11项问题，包含单选题和多选题，内容涉及先修课程、课堂教学、课外学习、问题答疑、教师评价等方面。我们抽取通信工程、广播电视工程两个专业160名二年级学生进行了问卷调查，收回有效问卷138份。

经过统计，在调查问卷中60%的人对《信号与系统》课程的第一印象是“抽象”，16%的人是“害怕”。在问到对数学、物理、外语等先修基础课程的看法时，48%的人“兴趣一般”，23%的人“很有兴趣”，25%的人“不感兴趣”。在问到感觉难度较大的基础/专业基础课程时，89%的人选择《模拟电子线路》，58%的人选择《电路分析基础》，46%的人选择《信号与系统》。在问到比较感兴趣的基础/专业基础课程时，38%的人选择《高等数学》，37%的人选择《数字电路》，32%的人选择《大学物理》。65%的人对某些基础课程难度较大的认识来源于“自学和学习后的体会”。在教师讲授《信号与系统》课程时，68%的人希望“增加习题课和随堂练习，考试前进行知识回顾和全面复习”，45%的人希望“多介绍与实际应用相关的背景知识，推导不必过细”。在被问到在《信号与系统》学习中课内外所花时间的比例时，60%的人表示“课外花费时间较少”。在被问到哪种教学方式有助于更好掌握专业知识时，46%的人认为“教师应该安排更充实的课堂内容，细细讲授”，42%的人认为“教师提供参考资料和习题集，学生自学后答疑辅导”。在被问到课外学习中遇到问题如何解决时，50%的人表示“与同学讨论，一起解决”，34%的人表示“自己找资料，独立解决”。

经过分析，我们认为：很多独立学院的学生在大一学习《高等数学》课程时，由于不能较快适应大学的学习环境，掌握适当的学习方法，导致《高等数学》没有学好，基本概念不太清楚，基本理论和方法掌握不好，数学分析和应用能力较差。而《高等数学》是电子信息类专业的重要基础课程，对后续课程影响较大。《信号与系统》课程涉及较多的数学知识、数学公式，定理较多，推导和证明较多，数学应用较多，数学基础不好的同学往往感到学习吃力、公式物理意义不明、难以记忆，不少学生对此课程有怕学、厌学情绪，存在学不懂、理不清的困惑。

3 面向应用型人才培养的课程改革思路与举措

根据对问卷调查表的结果分析，我们制定了课程改革思路：以提高学生应用能力为目标，围绕教学大纲，适当调整教学内容与授课计划，积极研究现代教育理论，在教学中采用启发式教学法，以多种方式加强师生互动，注重知识点的融会贯通，培养学生分析问题、解决问题的能力。我们据此在教学中采取了相应的措施，取得了不错的效果。

3.1 调整教学内容，激发学习兴趣

《信号与系统》课程的理论涉及范围广泛，内容十分丰富。有些知识点的理论性较强，抽象且不易理解，处理不好会变成数学课。有些内容相对陈旧，没有体现学科发展的最新内容，不能激发起学生的学习兴趣[1]。因此，围绕教学大纲，我们对教学内容适当进行了增删，相应地对授课计划进行了微调，对现有课件进行了修订。

在绪论部分我们增加了1学时的内容，从通信技术的发展历史讲起，向学生介绍电报、电话的发明，无线通信、卫星通信、光纤通信的发展，着重介绍了物联网、云计算及第四代、第五代移动通信等通信新技术的发展和应用前景，告诉学生这些技术都要用到《信号与系统》课程的理论，激发起同学们的学习兴趣。

在介绍傅里叶变换的应用时，我们增加了对认知无线电、软件无线电、压缩感知、频谱聚合等新技术的介绍，让同学们了解学科发展的前沿动态，为后续课程的学习做好铺垫。

3.2 改革教学方法，注重能力培养

在教学中，我们采用启发式教学法，以学生为中心，教师发挥组织者、指导者的作用，以多种方式加强师生互动，重视对学生自主学习、自主探究能力的培养，进行学研并重的教学探索[2]。

在教学中，我们注意设计一些课堂问题进行提问，并请同学们展开讨论，巩固对知识点的理解。例如，在进行单边拉普拉斯变换性质讲解时，提问在运用时移性时为何t0必须大于0？在运用比例性时为何a必须大于0？在用拉普拉斯变换求解零输入响应时为何要注明t≥0？其实这些问题在书上均有现成答案，但是很多同学往往忽视对问题的理解，只知道机械地记忆和生搬硬套，造成对知识点理解不全面透彻，在实际运用时出现问题。通过讨论，类似这样的问题同学们都能做到知其所以然。

在教学中，我们注意发挥学生的主观能动性，给同学们三、五分钟的时间，请他们走上讲台就某个话题进行交流和讨论，目的是引导学生从中学的“要我学”转变到大学的“我要学”，发挥学生的学习积极性和主动性，从“学会”转变到“会学”。我们设计的话题范围很广，内容紧密围绕课程教学。例如，结合课程中出现的傅里叶、拉普拉斯、希尔伯特、欧拉、奈奎斯特等科学家，请同学们查找资料，介绍他们的生平和主要贡献；结合课程中出现的白色频谱、数字角频率等概念，请同学们形象地做出解释；结合课程中出现的周期信号频谱特点，请同学们通过仿真，讨论矩形脉冲周期T和脉宽τ改变对频谱的影响。同学们对这种形式的交流积极性很高，课后认真学习理论知识、上网查找资料并准备答案、精心设计演讲提纲并制作PPT，在能力培养上得到了锻炼。

3.3 强化物理意义，淡化数学推导

很多同学在学习信号课程时把相当一部分精力放在数学概念和推导的理解上，由于部分同学先修课程《高等数学》基础打得不牢，往往看不懂、弄不清数学模型和数学公式。因此，在课堂教学中我们把重点放在数学推导背后的物理意义的理解上，同时强调学生要能灵活应用结论性的公式、方法解决工程实际问题。我们注意淡化数学推导，但并不淡忘数学知识。在讲解分部积分、变上限积分、微分方程求解等内容时，通过简明扼要回顾高等数学相关知识，帮助学生提高应用已学数学知识解决问题的能力。