课程教学改革的实践与成效【信号处理课程教学改革研究与实践】
时间：2019-04-07 03:13:44 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：信号处理是电气信息类专业的主干专业基础课，在本科教学中占有重要地位。这门课程的特点是理论内容多，概念抽象、公式多，对学生的数学基本功要求较高，学生掌握起来比较困难。我校以信号处理课程教学改革为立项项目，结合多年来信号处理课程教学经验，对该课程的教学方法改革进行了探索，改善了理论教学、实验教学、实训方式。实践效果验证了教改的可行性、有效性，教学质量明显提高。
关键词：信号处理；教学方法；教学改革
信号处理课程包括信号与系统、数字信号处理两大主干课程，是电气信息类专业的主要专业基础课，此类课程的主要特点是内容抽象、理论性强、公式多，是学生较难掌握的一类课程。如果教学方式不当，很容易使学生感到枯燥无味，失去学习兴趣。因此，如何在教学中激发学生的学习兴趣、给学生打下坚实理论基础的同时强化学生的实践动手能力和创造能力是信号类课程教学所要解决的关键问题。
一、信号处理课程教学现状
目前，信号处理课程教学主要存在以下几方面问题：课程内容抽象，很多重要公式、定理和性质所涉及的数学知识比较多，这些繁琐的理论分析和推导，在具体教学中给学生的理解和掌握带来了一定的困难，使学生疲于数学推导而弱化了对实际物理意义的理解，甚至因此对这类课程的学习感到乏味，教学效果得不到很好的保证。[1]课程教学方法比较单一，教师板书授课为主，讲解理论，公式推导，变换性质等，学生只是被动接受知识，主动性学习不足，创新意识、创新能力不足。实验教学内容，验证性实验较多，设计性实验偏少，致使学生应用所学知识发现问题和解决问题的实际能力偏低。
二、信号处理课程教学改革具体内容
针对信号处理课程教学中存在的问题，我校对电气信息类专业的信号处理课程进行了教学改革，并在具体教学过程中予以实施，经过最近几年的尝试，教改效果比较满意。能够从根本上解决问题，全面提高学生综合能力。
（一）修改教学大纲，适当修改教学内容
为了解决信号处理课程内容抽象、公式多学生不好理解掌握的问题。要不断修改和更新教学大纲，适应日益发展的信号处理技术。具体说可以在教学中删减纯理论内容，注重联系实际，让复杂难懂的公式以及性质推导变得简单，重点让学生掌握结论性的内容，并且让结论性的理论指导学生以后的实验和实训。复杂难懂的知识简单化可以减少学生对枯燥理论内容的畏惧感，充分调动学生的学习积极性和主动性。
（二）改革信号处理课程的课堂教学方法
1.采用启发式教学
在讲这门课之前,教师应该向学生介绍这门课在人们生产、生活中的作用。让学生知道信号处理技术的实际应用价值和应用方向。学生对信号处理技术的实际应用有了一定了解之后，可以带着兴趣带着问题去学习。此外，在授课过程中教师应该引入相关课程的知识，注意各门交叉学科之间的联系，把此课程与其它课程的联系传达给学生。
以往的理论课教学多采用“概念——原理——例题——练习”的讲授模式，这往往使学生难以理解，因此在教学中，不是单纯将书本内容简单重复，而是在整个教学过程中，始终贯穿由实际应用出发，激发引导学生逐步掌握解决问题的一般方法，使学生深化知识内容，提高解决问题的能力。讲授过程中采取“启发式教学、研究性教学和主动性学习”相结合的教学方法[2]。从研究问题入手，首先提出问题，让学生带着问题听课，将信号处理的一些重要理论构建过程展现出来，以便学生思考和研究。同时变单向传输式教学为双向互动式教学，变灌输式讲授为引导式讲授，授课过程中充分调动学生的学习积极性，引导学生的创新思维。
2.在教学中引入多媒体和网络化教学手段
利用计算机多媒体教学，电子教案的好坏直接影响着教学的效果。所以需要教师课前做好高质量的电子教案。要防止出现授课内容仅仅是课本内容重现，授课方式仅仅是播放幻灯片。由于信号处理课程的自身特点，授课时教师应该采取传统板书和多媒体相结合的教学手段。在必要的时候，还要利用黑板、粉笔这些传统的教学工具。也要注意学生上课时的信息反馈，通过观察学生的表情、动作等行为，领会学生的理解程度，及时调整授课速度，防止教学变成“加倍的灌输”。只有保持认真的教学态度并充分利用先进设备才能达到满意的教学效果。[3]讲解基本理论和性质定理时可以采用多媒体，对于某些定理的验证，教师可以提前用MATLAB和LabVIEW编程，课上运行程序，让学生更好的加深对定理的理解。但是在讲解例题、习题时，最好使用传统的板书方法，方便学生理解练习题的求解过程。
为了实现课堂教学内容资源共享、时空开放、增强学生学习互动性，应该建立信号处理课程的网络教学平台，实现师生教育资源共享，完成知识构建。这样可以使学生信息获取的途径从单一性向多样性转变，由课堂教师灌输式教学向学生自主探究知识转变。教师将自己的电子版授课教案，收集的与信号处理技术相关的资料文献，可以服务于该门课程的应用软件等放置在网络教育平台上，方便学生随时学习使用。
3.建设一个高水平的信号处理综合实验室
学好信号处理技术的理论基础是根本，掌握了扎实的理论就可以指导学生实践了。当然，理论学习与实践锻炼是相互促进相互补充的过程。我校经过多年的积累已经建设起了比较完善的信号处理综合实验室。该实验室既包括传统的硬件实验设备也包括可以服务于信号处理课程的强大的软件平台。硬件实验设备主要包括信号与系统实验箱，DSP实验平台，传感器检测信息群综合实验平台等。软件实验平台包括MATLAB和LabVIEW等先进的实用软件。在信号处理课程实验教学过程中引入MATLAB和LabVIEW软件加以辅助教学，可以使学生加深对抽象概念的理解，巩固课堂上所学的理论知识，并能很好地理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本方法，方便地对实验结果进行分析，从而激发学生的学习兴趣，提高教学效果。有了功能强大的信号处理综合实验室，学生的学习兴趣和实践动手能力大大提高。对于传统硬件实验室的应用在此不做详细论述，本文只以将LabVIEW软件应用于信号处理课程教学作为教改实例。
LabVIEW是由美国国家仪器公司(National instruments，NI)创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析应用开发工具，是目前应用最广、发展最快、功能最强大的图形化软件开发集成环境。该软件具有通用的编程系统，有一个完成复杂编程任务的庞大函数库。函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。
理论课中求解信号卷积是学生必须掌握的问题，实验课可以让学生用LabVIEW软件编程，做出信号卷积实验。该实验可以实现的功能：通过两个波形发生器产生两个波，y波和x波。y波和x波可以通过参数调解频率、幅值、以及相位，也可以自主选择信号类型。确定好y波和x波后，将y波和x波卷积并输出。
三、结论
本文结合我校应用型人才培养的办学目标，针对信号处理课程教学面临的问题，从改革教学内容、改革教学方法、实验室建设等方面具体探讨了信号处理课程教学改革措施。经过几年的教改探索，我校信号处理课程教学模式不断完善，取得了较好的教学效果，提升了学生综合能力。如何更有效地提高教学效果和教学质量，是每一位任课教师应该努力完成的任务，这就需要我们不断努力探索，开拓创新。
参考文献
[1]黄亚飞，曾喆昭，王创新.信号类课程教改的实践与思 考[J].中国电子教育，2010，（3）.
[2]刘二林，王颖.信号与系统课程教学的实践与探索[J]. 中国电力教育，2010，（1）.
[3]杜鹃.对我院信号与系统课程教改的几点思考[J].广东 工业大学学报，2004，（6）.
[责任编辑：姜欣悦]
