信号与信息处理类课程体系整合研究

2013-07-05邹连英杨述斌

电气电子教学学报 2013年1期

邹连英，杨述斌，程莉

(武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430073)

信号与信息处理类课程是通信工程和电子信息工程类专业的重要专业基础平台课［1］，起着承上启下的作用，其基本概念和分析方法广泛应用于电信、通信、测控与仪器等众多领域。信号与信息处理系列课程教学效果的好坏与学生的能力高低有着密切联系。我们课程组为提高学生的思维与创新能力，依托湖北省电子信息与控制实验教学示范中心，优化了课程体系。

1 信号与信息处理课程群

信号与信息处理课程群主要由“信号与系统”、“数字信号处理”、“信号与信息系统分析实验”、“DSP 原理与应用”和“数字图像处理”等课程组成，其中的“信号与系统”和“数字信号处理”是电信类专业的重要主干课程。授课对象涉及四个专业:电子信息工程、通信工程、自动化和测控技术与仪器专业，我校每学期平均有12 个班级开设这两门课程，总人数超过350 人。

课程群的教学计划安排如表1所示。

表1 信号与信息处理系列课程教学计划表

课程群内的课程从大二下开始一直延续到大四上，在教学时间安排上前后衔接。这些课程既相互交叉，又各自独立设课，具有不可分的内在联系［2，4］。

2 完善课程体系

2.1 能力培养型课程体系结构的整合

我们以信号的产生、处理、传输和应用为主线，通过对各门课程教学内容研究和分析，理顺了各门课程之间的关系。课程组适时引入新知识和新技术，形成能力培养型课程体系，使培养计划具有科学性、时效性和先进性。

在课程组织上，突出每门课程的重点和难点，对群内每门课程采取分层次、依据不同的主线来建设。信号处理的基本理论知识整合为图1所示。

图1 信号与系统处理基本理论

“信号与系统”课程侧重讲述模拟信号与连续时间系统的基本理论，“数字信号处理”课程则重点讲述数字信号与离散时间系统的基本理论。

“信号分析与处理实验”则按照图2的具体案例进行Matlab 系统建模的设计与验证，以培养学生的理论应用与分析能力。图3延续图1和图2的理论与建模体系，完成设计思维训练。“数字图像处理”课程将一维信号扩展为二维信号，通过对二维图像的建模与分析，将一维数字系统的理论延伸到二维数字空间，突破学生对数字信号进行一维分析理解的局限性。“DSP 原理与应用”课程将数字信号的数学模型转化成硬件代码，将滤波器及频谱仪的数学模型变成工程应用实体，让学生充分理解并掌握理论与工程应用的转换方法，提高学生的应用设计能力。

图2 系统建模思维训练体系

图3 系统设计思维训练体系

通过这样细化安排，突出主要矛盾，分层次建设，避免精力均分，体现课程的系统性。以课程基本概念和重要定理为点，课程内容为线，课程组织为面对课程群的教学内容整体规划，实现优化整合。

2.2 工程应用型实验教学内容的整合

在实验教学环节中，我们对实验的内容进行了统一安排，从系统角度出发来设计整个课程群的实践环节。实验内容设计如表2所示。单独设置基于Matlab 的信号与信息处理实验课，加强信号基础理论的建模思维训练，为后续设计应用型课程奠定坚实的理论建模分析基础。而在“数字图像处理”和“DSP 原理与应用”课程的实验中，以设计性和综合性实验为主，学生自己动手完成系统的设计和仿真。

表2 实验课程内容

2.3 研究设计型课外实训内容的整合

我们还积极组织学生参加课外项目实训与各项竞赛，能够让他们接触生动的工程应用实际案例。学生可以将课堂教学的内容和校长基金项目、挑战杯竞赛、大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车竞赛及SOPC 设计大赛等课外科技活动相融合，采用兴趣—理解—实践—应用的递进方式，循序渐进，培养学生的学习兴趣和实践能力，促进创新能力培养。