基于应用型人才培养的“信号与系统”课程教学改革研究:以淮南师范学院为例

张大雷，廖晓纬

(淮南师范学院 电气信息工程学院，安徽 淮南 232038)

地方性应用型高校的培养目标主要是“知识型的劳动者”，所以应当把重点落在应用型人才培养这个目标上。从专业课程结构看，“信号与系统”是电气信息类专业的专业基础课，在培养学生终身学习能力方面占据重要地位，直接关系到后续专业课程的学习，且课程从理论上提出的分析问题的方法是一种科学且实用的方法①奥本海姆等:《信号与系统》(第二版)，刘树棠译，西安:西安交通大学出版社,1998年。，将影响今后学生们在实践中解决问题的思维方式。所以本课程教改的主要目标就是努力突出培养学生用信号与系统的模式，来建立分析问题的思路和解决问题的能力。

一、课程性质分析

“信号与系统”作为信号分析和系统分析的基础理论课程，是电气与通信类专业的一门核心的专业基础课，并且是许多高校相关专业的研究生入学必考专业课程。该课程以数学理论及电路理论等为基础，为程控交换、移动通信、通信原理等专业课打下理论铺垫②管致中,夏恭恪:《信号与线性系统》(第三版)，北京:高等教育出版社,1992年。，在教学计划中处于承前启后的关键位置，其教学效果的优劣直接关系到学生对后续课程相关概念、原理的理解。

随着教学改革的深入，开设这门课程的专业范围日趋扩大③郑君里,应启珩,杨为理:《信号与系统(第二版)，北京:高等教育出版社,2000年。，同时其内容也越来越丰富。笔者在大量借鉴外校的先进教学经验基础上，结合所在学校淮南师范学院的办学定位，形成了现在的教学方式。理论授课中以信号的时域分析和变换域分析为主干，以连续型和离散型为两大主要系统类型，同时力图反映出相关领域科学技术的发展与现状，以科研促教学，实践效果较好，成为学校电气信息类专业教学的骨干课程之一。

淮南师范学院自2002年设置电子信息科学与技术专业后，于2004年开出“信号与系统”课程。随着专业的发展，陆续设置了自动化、通信工程、电子信息工程、电气信息工程及自动化等新专业，“信号与系统”是这些专业的专业基础课程。现在“信号与系统”课程开设面为5个专业，每届各专业学生数约80-90人。随着学校的发展，开课学生数逐年在增加，作为学科基础课程，其教改和建设的受益面越来越大。

淮南师范学院课程教学选用“十五”国家级规划教材，吴大正主编，高等教育出版社出版的《信号与线性系统分析》（第四版）④吴大正,杨林耀,张永瑞:《信号与线性系统分析》(第四版)，北京:高等教育出版,2005年。。根据学校制订的专业教学计划，课程总学时72，其中课堂教学54学时，实验18学时，为实验箱和测量仪器组成的实验系统，包括5个验证性实验和1个设计性实验。参考书重点推荐郑君里主编的《信号与系统》。

二、课程体系研究

“信号与系统”的课程体系可以简单地总结为:一个系统、两种方法、三类变换、四大分析域①②燕庆明:《信号与系统教程》(第二版)，北京:高等教育出版社,2007年。。

一个系统：指研究的对象为LTI（线性时不变）系统；

两种方法：指系统分析的方法分为时域分析和变换域分析；

三类变换：指系统分析中常见的三类变换，即Fourier变换，Laplace变换和Z变换；

四个分析域：指时域，频域，复频域（S域和Z域），矩阵域。

“信号与系统”课程教学内容如表1所示。

表1 “信号与系统”课程内容

三、课堂教学改革

在教学理念上，注重理论联系实际，将经典的工程实例融入到课程体系中。教学中加强四点：一是问题导入，使学生产生一种求知势能，提高学生学习主动性；二是加强工程实例介绍，把严密的理论与生动的实践有机结合起来；三是教学内容的安排由浅入深，由简单到复杂、循序渐近；四是教学上注重突出工程特性而淡化数学复杂性。

在教学方法上，将理论与工程实践、软件与硬件、课内与课外等整合起来，并积极利用现代化的教学手段提升课堂教学的信息量，激起学生的求知热情。

1.课堂教学——理论与工程实践相结合

结合工程实践来解决重点和难点，充分挖掘信号与系统的内在联系。在课程内容更新方面下功夫，体现出技术的发展。通过对应用实例的介绍加深对基本概念的理解和把握；组织教学时，不仅体现课程内部纵向的联系，还体现不同课程之间的横向关系，并在教学中适当引入软件仿真，使学生得到更加直观的感受。

2.实验教学——软件与硬件相结合

改变传统的全部以硬件实验为主的做法，将软件仿真实验和硬件实验相结合，即节约了成本，又能提高学生的创新意识。实验内容体现多层次，学生在整个学期结合课程学习完成这些实验，并且一直延续到后续数字信号处理课程结束。实验强调过程、淡化结果。

3.课程研讨——课内与课外相结合

以作业的形式，将课程研讨放在第二课堂和课程网站上进行。拟定专题小论文或相关知识的综述，开发课外学习时空，促进学生的自主学习能动性。

四、实践教学改革

1.变“辅导解答”为“引导启发”

以往在实践教学中，学生碰到问题时教师通常直接给予解答，学生处于被动的位置。为了提高学生分析与解决问题的能力，变过去的辅导解答为引导启发，培养学生学习的自觉性和能动性。

2.变“面向结果”为“面向过程”

实验的目的不仅仅是验证结果，更重要的是在实验的过程中，通过自己的探索激发学习动力，培养学习兴趣，在过程中锻炼自己。

3.变“一元模式”为“多元模式”

逐步探索灵活多样的实验模式，充分利用学生的业余时间，引导学生的自主学习，培养大家的团队精神。

五、教学手段改革

1.融合理论教学与实践教学

将最新的科研成果融入到教学实践中，加强学科之间的融合，以及学科内各知识点的融合等，使学生对学科有更加全面、整体的认知。

2.结合实际的理论教学

课程教学形式将课堂教学和实验教学相结合，教学内容中引入工程实例，形成理论与实践教学的相互支持、互为补充的教学形式，可使学生学习课程时感受到这门课程确实是与实际生活息息相关的，是从实践中总结出来的一门理论科学。

3.传统教学与现代教学相结合

课堂教学以多媒体为主，板书为辅的方法，力求发挥传统教学和现代教学手段的长处，既增大课堂教学的信息量，又能在教师的讲解中得到思维训练，提高课堂教学质量。

六、教学效果

1.开拓了课程教学的时空

课程教学分为第一课堂教学，完成教学计划教学，第二课堂完成仿真实验教学和学生自主学习。在不增加计划课时的前提下，使课程教学的时间和空间都扩展了，对提高教学质量有较好的促进作用。

2.可平衡不同层次学生的学习需求

布置MATLAB仿真形式的作业和课题，在第二课堂范围内，对不同层次的学生设定不同的要求，对学有余力的学生也有发挥的空间。

3.教学注重学以致用

强调在教学中引入工程实例，使学生感觉理论学习带有目的性，促进学生自主学习的能动性。