信号分析与处理课程教学改革与探索

贺小龙 唐帮备

针对“应用型”本科教学特点及目标定位，本文分析了信号分析与处理课程教学的现状，对目前授课过程中遇到的问题进行总结并分析其原因。结合本课程的教学实践，从授教群体的特点、授课背景、教学内容以及考核方式等方面提出了教学改革方案并进行了初步尝试。通过如此尝试，可以大大的降低信号分析与处理课程学习的无趣感，增加课程学习的灵动性，丰富课程学习过程。

随着科学技术的不断进步，越来越多的科学领域发展离不开信号分析这门学科，因而《信号分析与处理》愈发受到众多“应用型”本科大学的青睐，并将该学科设置成专业课程之一。但由于该课程涉及数学符号繁多、公式推导复杂、概念抽象、理论性强，要求学生掌握一定的数学理论功底，因此学生的普遍反应是概念“难懂”计算“难求”，在一定程度上降低了学生的学习兴趣和学习效率，加之受社会负面风气的影响，有相当一部分学生急功近利、学风浮躁，学习的主动性和积极性不高。最终造成了“学生吃力的学，老师吃力的教”的局面。如何调整学生的学习状态，调动学习主动性和积极性，是一个迫切需要解决的事情。针对这种情况，学院教研室提出了“数字信号处理”课程教学改革方案，主要在教课背景、教学内容以及考核方式等方面进行了实际的探索与尝试。

1 授课群体、授课背景特点与应对措施分析

应用型大学强调所学知识与工程实际的结合，看重理论教学与工程应用的结合。由于高校扩招，学生对基础知识的掌握情况良莠不齐，生源地的教育质量参差不齐直接导致学生对基础理论掌握不同，对所授课程理解深浅不一。同时每位学生的学习习惯和性格不同，导致其在面对难以理解和掌握的知识点时反应不同，这对于老师第一时间掌握学生的学习状态与进度增加了难度。同时，信号分析这门课涵盖许多的抽象的理论及概念，若不能结合实际应用案例加深理论知识的理解，会大大降低学生对知识的接受效率。为了解决大众教育与精英教育之间的矛盾，实现真正的因材施教，在数字信号处理课程的教学中，运用分层次教学，把课内教学、实验教学与自主学习有效结合起来，可以采用以下应对措施：

1.1 充分利用课堂，提升教学效果

就目前教学形式看来，院校关于《信号分析与处理》课程教学主要依靠课堂理论教学和上机实践操作教学两部分。如何充分利用这有限的45分钟是提高学生学习效率的关键。首先要改变传统的老师全程主导讲课、学生全程被动接受的观念，逐步从课堂传授者走向问题的启发者，引导学生进行兴趣学习。其次强化学生的主导作用，由被动接受到主动获取，充分发挥学生学习的主动性，提升教学效果。最后改变“填鸭式”教学，在课堂上，以启发式教学为主，让学生成为课堂的主体，教师和学生共同参与，互相交流，共同进步，真正做到教学相长。

1.2 充分利用上机实践教学，做到理论联系实际

除此之外，要发挥上机实践操作的便利性，充分结合上机实践课程加深学生对基础理论的掌握。结合具体的现实案例引导学生利用信号分析与处理方法将理论与实际相联系。上机实践课程的设置应该涵盖所有的信号分析与处理的理论知识，工程案例的选择理应越简单越好，越贴近生活越好，让学生正正真真的领悟信号分析与处理的基础理论与方法。

1.3 充分利用上机实践教学，做到理论联系实际

数字信号处理是电子信息类专业一门重要的基础理论课，与实际应用密不可分。学生在接受理论指导的同时，必须进行实践环节的训练，这样才能培养学生的工程实践能力和创新能力。针对学习兴趣浓厚的学生，要给予一定的机会参与各项科研活动，进一步引导学生的自主学习意识、创新意识;鼓励学生自发组织团队、自己设立题目、自行开发研究;通过自主查阅相关文献、讨论设计方案、分析实验结论，加深对数字信号理论的理解，提升学生独立思考、灵活运用基本知识的能力，促使学生迅速将理论与实际结合起来，最重要是通过自组团队进行学习可以很好地培养创造性思维，锻炼学生的团队合作意识。

2 教学内容与教学方法的探索

2.1 深化教学内容的改革

信号分析与处理课程与信号与系统课程存在着千丝万缕的联系，并且部份高校针对本科生的培养计划中一般会先让学生进行信号与系统的学习，再深入学习信号分析与处理课程。因此在后续讲授信号分析与处理课程时，一定要避免设置过多的课时讲解重复内容，把握重点以离散信号的分析和处理为核心内容展开教学。争取做到讲过的不讲，学习会的不讲，着重讲解学生的难点，大大简化学习面，缩短学习周期。

2.2 突出基础理论与工程应用的结合

信号分析与处理公式繁多，符號复杂，涉及大量的高等数学知识与线性代数知识。学生难免会学习枯燥。引入具体的工程应用案例可以在清晰阐述基本概念、基本原理的同时，淡化数学概念，突出物理意义，与实例相结合，深入浅出、有条不紊的把复杂的理论公式讲给同学，增加抽象知识的可理解性。同时让学生主动参与实际工程案例的分析学习，增加学习印象。

2.3 引入Matlab演示教学，加深理论知识理解

信号分析与处理属于理论性较强的专业基础课程，仅仅按照理论课程的思路去讲解胡有一种枯燥乏味的感觉。因此可以引入MATLAB仿真授课环境，淡化理论教学与工程实践教学的界限，展示信号分析与处理的过程和结果，使整个讲堂变得生动形象又能加深学生对基础知识的理解。

3 考核方式的改革

4 结束语

信号分析与处理课程改革是以培养学生的自学能力、创新能力、交往能力以及合作能力为目标，以科学的专业内容为载体，以多种有效评价手段为衡量标准，结合工程实际进行教学，提高课程内容的先机性，把学生的素质 培养贯穿于教学的整个环节中，最终激发学生学习的积极性、主动性和创新意识。通过老师积极引导，学生积极投入学习，从而大大的提高了学生的学习效率和老师的授课水平。

项目名称：重庆文理学院引进人才项目，项目编号：R2018SJD16。

（作者单位：重庆文理学院）