深挖课堂潜力 变抽象理论为综合运用能力——《信号与系统》核心课程的综合教改研讨

王秀山 李 勉 王永田 吴 昂 季宝杰

（河南农业大学机电工程学院，河南 郑州 450002）

0 前言

《信号与系统》是机电工程学院电子信息工程专业的核心基础课，该课程的关联性比较强，因此，学好该门课程对学生掌握该专业的基础理论和专业理论非常重要。2011年前，河南农业大学还没有开展核心课程教学改革，该门课程在教学过程中存在一些不足，比如学生觉得是一门理论课，看不到应用价值，学的不扎实，遇到实际问题不会用所学理论知识求解，更不会解决一些实际工程技术问题。该门课程与其它核心课有极强的关联性，导致该专业的学生专业学习基础不牢和学习深度不够，对学生的就业与考研的有一定的影响[1-2]。上述问题已经制约了电子信息工程专业学生的创新能力发挥，2012年，学校开展三年核心课程教学改革，《信号与系统》课程组果断对以往的教学理念和教学模式大胆改革，教学改革主要突出两个方面：深挖课堂潜力和变抽象理论知识为综合运用能力。

1 教学改革的内容

1.1 适合农业类院校学生实际的教材选择

教学过程中，教材的选择非常重要，好的教材能提升教学的效果，提高学生学习的兴趣。电气系《信号与系统》以前使用的是高等教育出版社出版编写的教材。虽然这本书为国家十二五规划教材，但是在教学过程中发现该教材有如下问题：

（1）部分章节的部分内容讲述不太清楚，比如线性方程组求解过程中的零值问题、二阶系统和一阶系统中的冲击响应和阶跃响应问题。

（2）与其它课程关联部分内容过于简单，比如电路的响应分析等。

针对出现的问题，课程组决定在重新修订教学大纲前，部分章节替换为国外经典教材——麻省理工大学教授奥本海默编写的全美经典教材《信号与系统》。这种局部的修订，带来了如下优点：

（1）保持了教学的连续性。

（2）避免了原教材的缺点。

（3）提高了学生学习的兴趣。

（4）利于部分学生考研，因为奥本海默的教材是国内重点高校研究生入学考试的参考教材。

1.2 深挖课堂潜力，重视过程教学

1.2.1 部分章节采用双语教学

双语教学是本科教学的发展趋势之一。顺应时代发展，并根据机电工程学院师资情况及学生水平，本课程的第5 章和第6 章采用双语教学。选择这部分内容采用双语教学是因为这两章是本课程的最后讲述内容，在前四章学习时，部分的穿插了专有名词的英文解释，因此安排这部分双语教学，同学们能够听得懂。三年的教学实践证明，同学们在研究生入学面试时和到外资企业应聘时能够熟练应用信号与系统的专业词汇。

1.2.2 发挥课堂上教师的“演员效应”

优秀的老师就是一名合格的“演员”，三尺讲台就是演员的“舞台”，“演员”要表演的精彩，台下的艰苦付出是必不可少的，同时台上的表演方法也非常重要。为了“演”的好，课程组老师定期集体备课，讨论教学过程中出现的问题，设计关键教学内容的教学方式。对于部分重要章节，采用集体授课方式，即主讲老师讲完后，另外两名教师补充，下课后，集体探讨怎样提升教学的效果。

1.2.3 章节单元测试与期中考试

要想真正学好该门课程，除了课堂上认真听讲外，如果平时作业的量和质达不到，也基本不可能。为此，每一章结束后安排1个小时的习题讲解课；参照国外通常的测评方法，每一章结束后进行单元测试，课程讲一半时进行期中考试，并且平时的作业批改和单元测试和期中测试计入最终成绩，占到百分制的50%；期末考试成绩占最终成绩的50%。

1.3 变抽象理论知识为学生的综合运用能力

虚拟仿真实验与物理实验结合：

该门课程的理论性较强，大部分章节的公式推导、定理及推论比较多，比如第四章的公式多大100 多个，内容总体上比较抽象，作业和测验虽然能够加强学生对理论知识的理解，但学习知识的目的是要转化为自己的能力。因此，必要的操作训练及综合应用开发变得非常有必要。本课程的实验分为两个层次：

（1）虚拟仿真实验

这部分内容主要在课堂上随时进行，另外有4个课时的仿真在机房里完成，借助matlab 软件能够完成本书大部分理论结果的验证。动手操作实验共有6个课时，在信号与系统实验室完成，主要考察动手能力和对实验数据的分析能力。

（2）综合运用知识能力的培养

在开课之前，对学习该课程的同学分为若干个兴趣团队，每队的人数为3-5 人，课程组老师根据该课程的工程应用案例设计若干个工程项目或者小型开发项目，让学生选题并且制定项目的实施方案等。这些项目不但要用到本课程的大部分知识，也要用到已学的基础课和专业基础课内容，更会用到未学课程的内容，对于知识的系统化和培养学习兴趣有很大的促进作用。对于优秀的结项项目，推荐参加全国电子类的竞赛，培养学生的创新能力和归属感。

2 综合教改的结果

教学改革的推进和努力换来了较好的结果，成绩体现在两个方面：

2.1 该门课程的理论知识学得扎实

具体表现在考研学生的专业课选择上，以2013年毕业的10 级电信（2）班为例，13 名考研的学生中，选择《信号与系统》课程的有9 人，比例达69%，与学生座谈时谈到为什么选择这门课程，学生普遍说对这门课比较有信心。

2.2 全国电子设计类比赛获奖同学多

自2011年来，兴趣团队的成员先后在全国信息技术应用大赛、全国物联网大赛、全国电子设计竞赛、全国大学生挑战杯比赛和工信部全国电子专业人才大赛，其中获得一等奖1 次，二等奖3 次，三等奖6 次的好成绩。

3 结语

该门核心课程的教改完成了教材的优化选择、仿真实验和物理实验安排、课堂内容的设计和作业及测验的配置等内容，三年的实践表明，以“深挖课堂潜力，变抽象理论知识为综合运用能力”的教学改革取得了很好的成绩。行百里者，半九十，面对未来，充满期待，但课程改革的任务也任重而道远，课程组有信心把教改做的更好。

［1］毕萍，刘旒.面向卓越工程师目标进行信号与系统课程教学改革[J].实验室研究与探索，2014，33(1):190-193.

［2］陈英.独立学院图书室在高校文化建设中的作用[J].科技视界，2014(20):200-201.