“信号与系统”课程教学改革思考与实践

彭丽叶,田云霞,侯乐乐

(河北工程技术学院,河北 石家庄 050091)

0 引言

通信与电子类很多专业课理论性非常强,学习难度较大针对此类课程,以“信号与系统”为试点,进行此类课程的教学改革。“信号与系统”课程是通信工程、电子信息工程和物联网工程专业的主干课程,其先修课程有“高数”“复变函数与积分变换”“电路分析”等,主要介绍信号的响应、傅里叶变换、拉普拉斯变换等相关知识。课程教学的目的是要求学生掌握“信号与系统”的基本概念、信号的响应、傅里叶变换、拉普拉斯变换等原理,对信号的处理过程有整体的认知,为后续的专业课程,以及今后从事通信领域的实际工作打下坚实的基础[1]。

1 存在的问题

目前“信号与系统”课程存在以下几个问题:

(1)教学内容多,课时少。通信工程专业和电子信息工程专业课时为64学时,而物联网工程专业班只有32学时。“信号与系统”课程理论性较强,并且难。其先修课程(“高数”“复变函数与积分变换”)较难,上“信号与系统”课程的时候,先修课程有的已经忘记,造成课上听不懂。本课程如果按部就班的讲课,通信工程和电子信息工程专业64个课时的课时量都不多,物联网工程专业课时量就更不够。在有限的课时内,根本不可能把所有的知识点都讲解清楚。

(2)课程理论性强,原理抽象,数学基础要求高。此课程涉及数学计算,但如果学生数学功底差,专业基础薄弱,课上听不懂,课下自学会难以理解和掌握,导致这些深奥的理论不感兴趣。因此会出现课上睡觉或玩手机的现象。

(3)教材内容理论性强和实践应用性差。课本上只有深奥的理论,没有鲜活的应用实例。学生不了解这些理论在现实中的应用和意义,从而对课程学习失去兴趣,没有学习动力,导致学习效果差。

(4)教学手段单一。老师们上课通常是使用板书或者投影的形式,采用传统的教学方法,以老师为主的满堂灌,学生被动学习知识的旧方式。这么难的课程,这么单调的授课形式,自然不能提高学生的学习兴趣,更不用说主动学习了[2]。

2 课程改革措施

2.1 科学理念引导教学

针对理论性强的课程,有针对性地对学生进行科学理念引导。首先,课程学习困难,鼓励学生苦下功夫,课下复习高数,预习所学内容。其次,在某些知识点中的讲解,例如,对于傅里叶变换的优点,并不是所有的信号都存在傅里叶变换,因此在讲傅里叶变换时候,告诉学生任何事物都不是十全十美的,要全面看待事物[3]。

2.2 教学内容改革

对于课程内容多,课时少的问题,河北工程技术学院对课程内容进行了改革。首先,选用精编版教材,内容简短精练,这样可以减少课时量。其次,有些内容在其他课程中讲到过,那么在“信号与系统”课程中将不再重复讲解。例如:“高数”课程中已经讲到过微分方程的求解。这部分内容就可以省略或者简单介绍。通过精简授课内容,减少了课堂有效教学时间。再次,针对课程理论性强,数学基础要求高,学生学不懂的问题也做了改革,删减部分数学计算内容,能不计算的就不要求计算。数学基础好,进取心强的学生有不能解决的问题,课下单独辅导。最后,“信号与系统”这门课理论性强,同时要求数学功底好。针对这个问题要求学生课下自己复习高数,节省课上时间。通过课程内容的调整,节省了不少课时量。

2.3 翻转课堂

翻转课堂是近年来比较提倡的教学方法,以学生为主,教师为辅,“信号与系统”理论教学枯燥,缺少趣味性,学生不感兴趣,针对这个问题,该院实施了翻转课堂教学手段。首先,让学生提前预习课本内容,或者从网上查找相关教学视频,通过各种方法提前学习。对于学生不会的部分,课上由学生提出,老师重点讲解,或者让会的同学来讲,有目的有针对性的讲解。其次,老师给出问题,让学生们讨论,越讨论理解越深刻。通过有针对地讲解,让学生发言讨论,提高学生的学习兴趣。通过翻转课堂,学生们利用课下时间学习教学内容,课上充分的与老师沟通交流,有疑问的地方理解的更加透彻。翻转课堂让学生变成了课堂的主体,充分调动了学生学习的主动性,使学生爱上学习,爱上课堂[4]。

2.4 运用网络技术

为了提高学生学习兴趣,使用了蓝墨云软件。让学生在手机上安装蓝墨云软件,课前利用蓝墨云预习教学内容,上课让学生利用手机蓝墨云软件抢答、做练习、签到等,充分调动学生的课上积极性。把课堂教学从传统教学直接升级到了互联网+教学。在教学法上,采用了线上线下结合的混合式教学法,打破了原来传统的传授式课堂模式,充分利用新型教学工具的优势,结合面授教学,通过混合实现了课堂教学的突破。在线上,使用蓝墨云班课给学生课前推送微课、PPT等教学资源,推动学生的课前预习。在线下的课堂上开展了更多更有效的课堂参与式活动。本学期的教学改革,在教学效果上,非常明显地比上学年的传统讲授式课堂好很多,学生反馈良好,课堂上学生的学习热情和积极性高了。使用蓝墨云让学生不再上课玩手机,提高了学生的学习兴趣。

2.5 加强理论联系实际

让学生多做实验,加强学生对理论知识的理解。教学计划中有一部分实验课时,带着学生们在实验室用试验箱和示波器做实际操作实验。课上时间实验有限,学生们可以利用课下时间自己到实验室做实验,对通信技术进行实验探索,既加深了理论知识的理解,又锻炼了动手能力,更有助于对通信系统有整体的了解。在理论课讲解过程中,也进行理论与实际的联系。例如:讲频谱分析的时候联系目前所用无线网络信号讲解,以及联系实际应用(例如:如何发现干扰)进行讲解。这样让学生理论联系实际,即理解深刻,简单易懂,又不会枯燥,加强学生的学习兴趣,达到学以致用的目的[5]。

2.6 采用多种教学方法

课程中不方便联系实际应用的部分,为了让学生理解更深刻,便于记忆,会采用对比、类比、仿真、实验等等方法。例如:卷积公式、傅里叶变换公式和拉普拉斯变换公式的对比。

2.7 改变课程考核方式

课程考核不仅是卷面考试,而且对学生进行多元化考核,从课堂表现、考勤、实验课程表现、作业等等方面进行考虑。考核方式从多方面考察学生的思维能力和情感态度。

3 课程改革效果

经过一年时间的“信号与系统”课程改革,在各个方面都取得了好的效果。教师的教学理念有了很大程度的提高,比如:翻转课堂、运用网络教学等。同时,通过此次课程改革,也让老师们积累了更多课改的经验。课程改革实施之后,对学生进行了满意度调查,学生评价较高。通过观察,学生学习的主动性更强,兴趣也更加浓厚,这足以说明课程改革的成功[6]。

课程改革成效:(1)教学方法更新颖。通过课程改革,老师们改变了之前的满堂灌,现在运用启发式、讨论式、探索式等教学方法,并且理论联系实际,结合目前移动、电信、联通的通信网络进行情景教学。使课堂更加生动有趣,提高学生学习的主动性。课程中运用翻转课堂,课前让学生自学,给学生提出问题,带着疑问上课,课上让学生充分讨论,充分发挥学生学习的主动性,使老师从课堂上解放出来,提高了课堂效率。(2)教学观念的更新。之前老师们只是注重教,忽略了学生的学习情感,课改之后,老师们开始关注学生的学习兴趣、学习的主动性、学习的创新性、加强实践教学等等。教师比之前更加注重学生的全方面发展,全面提高学生素质。

4 结语

此次“信号与系统”课程改革围绕建设应用型本科进行开展。通过此次课程改革,对教学内容进行了更新,压缩了课时量;进行翻转课堂,提高了学生学习的主动性;运用网络技术,使学生学习的兴趣更加浓厚;加强实践教学,全面提升学生的素质;改变了考核方式,全方位考察学生的学习情况;比之前更注重实践,实验课程也计入期末考核中的一部分。