信号与系统课程是电子信息类专业的一门重要专业技术基础课程。由于该课程理论性和实践性都很强, 如何在有限的课时内教给学生基本的理论基础和实践技能, 对广大教师来说是一个很大的挑战。
在目前的电子信息专业信号与系统教学中, 理论教学方法多采用一般讲授法, 这种方法一般容易演变为注入式, 造成信息单向传递, 难以形成师生间的双向互动, 不利于学生学会对知识的运用以提高自身的分析能力。传统实验教学方法主要以教师为中心, 学生被动地按照实验要求和操作步骤进行, 只能了解及掌握最基本的东西在综合能力培养和创新性方面缺乏必要的内容, 与社会实际紧密联系不够。
在这种情况下, 在信号与系统课程的教学过程中对教学方法进行探索是十分必要的。在此, 根据本人在信号与系统教学中的体会, 提出在理论教学和实验教学中宜采用的教学方法。
1 理论教学
1.1 以启发式讲授法为主, 辅以其他灵活多样的教学方法
与一般讲授法相比, 在启发式讲授过程中教师根据学生对理论的实际认识水平有目的、有针对性的进行诱导、启发, 刺激学生积极思考问题, 让学生自己找到答案, 这种“自觉内生”的知识一旦形成就不容易忘记。因此, 任课教师在各方面条件允许的情况下, 应尽量采用启发式的方法让学生多动脑、多思考。
由于所选用的教材是由郑君里等人所编著的第二版《信号与系统》, 在介绍信号和系统分析方法时是从连续到离散[1], 那么可利用连续和离散时间信号与系统分析方法之间的共同点来共享各自所获得的理性和感性知识, 而两者之间的差异又可用来加深理解各自的特性, 同时有助于减少学时数, 启发引导学生对问题的掌握和探索。
当然, 教师在进行启发式讲授的过程中也可随时穿插使用问答法、讨论法和练习法等其他教学方法, 既复习了旧知识, 又学习了新理论。
1.2 理论讲授和实际应用相结合
在教学的过程中, 很多同学问学了有什么用, 在教学中若将简单的实际应用与理论相结合讲解, 让他们体会到专业课的重要性, 能一定程度提高学生学习兴趣。
例如在讲述抽样定理时, 可以语音信号为例:语音信号通过滤波以后最高抽样频率为3.4KHz, 根据抽样定理抽样频率应满足fs6.8KHz, 但实际采用的抽样频率是8KHz。在讲解的时候可先将应用数字系统处理模拟信号的总体框图给出, 结合实际的语音进行举例将失真以及取样定理的原理融入实际例子中想象, 学生会理解的更透彻。
1.3 板书和多媒体相结合
课堂板书讲授的理论知识具有一定的理性知识的抽象性, 而多媒体教学可极大地提高学生的学习效率, 激发学生的积极性和学习兴趣, 拓展学生的思维空间[2], 这对于增强教学效果是大有帮助的。
例如, 时域卷积计算的讲解比较困难, 学生不易理解, 通过图解使学生有了直观的认识, 再配以动画演示两个简单时域函数的卷积过程, 可加深学生的理解, 掌握卷积积分的概念。因此, 在“信号与系统”的教学中, 不能只强调“板书”, 也不能只使用“多媒体”授课, 应该采用“板书”+“多媒体”授课的方式, 这样效果会更好一些。
以多媒体还是板书为主, 取决于很多因素, 比如学生理解能力, 教学基础设施、教师讲课风格等等很多因素。基于我校生源情况和个人教学经验, 本人认为信号与系统主要以板书的形式为主, 有利于在黑板上推导重要的公式和定理, 加强学生的理解能力, 但涉及到一些系统和波形的演示等, 多媒体的优势就显而易见了。与此同时, 如果在教学中引入MATLAB, 就可以用它准确快捷地得到所要分析的信号的时域波形[3], 有利于学生从感性上提高认识。
但要用多媒体和板书教学相结合的方式, 需要任课教师认真准备, 认清哪些用多媒体, 哪些该用板书, 防止开始计划挺好, 后来不自觉地就完全依赖于多媒体。
2 实验教学
2.1 理论和实验相结合
要达到理论与实验相结合, 就要保证理论和实验进程同步, 在学生学完知识点后马上验证所学知识的正确性, 能加深学生对知识的理解。
拿“信号的分解”来说, 在讲“信号的分解”时, 就是通过傅立叶级数把任何非正弦的周期信号分解成周期信号, 书本上给出了分解的结果, 可学生对于这样的分解内心无疑存在着困惑, 实验中当学生在示波器上依次看到分解后的波形后, 对书本上的理论理解进一步加深。
2.2 软件和硬件相结合
现在实验课的内容大多是验证和理解课堂教学内容, 到实验室只是熟悉常用仪器仪表的使用, 这一环节虽有助于学生的动手能力, 但这样单层次的实验内容结构对能接触到大量现代信息和媒体的大学生来说已不能满足需要, 学生对这样的实验内容感到厌倦, 而计算机虚拟实验教学过程充满着新颖和新鲜感, 能激发学生的求知欲, 激励学生进行探究和思考, 为培养创新思维奠定基础。
采用实验箱和MATLAB软件相互结合进行实验, 效果较好。对于像“信号的分解与合成”、“抽样定理的验证”、“无源有源滤波器”等这些实验采用实验箱好一些, 而对于一些简单信号的产生用MATLAB语言更好一些。这个过程中, 学生不仅锻炼了动手能力, 也加深了对仪器性能的理解, 巩固了相关概念[4], 增强了自己的理论素养。
2.3 验证性实验和创造性实验相结合
验证性实验可帮助学生非常好的理解教材上抽象的东西, 创造性实验又给学生提供了足够的空间和时间去收集、思考和动手。一味的验证性实验会使学生对实验失去兴趣, 在验证性实验过后增加一些创造性实验, 能让学生通过自己已经掌握的知识点上进行一些扩展性实验, 从而加强学生的创新能力。
比如, 尝试只给出实验题目和实验方法, 给出一个简单的实验思路, 不给出详细的实验步骤, 剩下的具体实现由学生自己来完成。
改进后的教学方法, 提高了学生的学习兴趣和学习主动性, 学生普遍反映良好, 使学生很好地掌握信号与系统的基本原理, 知识应用能力都不同程度得到提高。
摘要：为解决《信号与系统》教学问题, 提高其教学质量, 初步探讨了该课程的教学方法。文章以实际教学为基础, 论述了理论教学和实验教学中宜采用的教学方法。这些教学方法改善了传统教学模式, 完成了该课程的有效教学, 经教学实践可激发学生学习兴趣, 提高教学效果。
关键词：信号与系统,教学方法,理论教学,实验教学
参考文献
[1] 郑君里.信号与系统[M].北京:高等教育出版社, 2004.
[2] 李杰, 曹昕燕, 张猛.信号与系统与数字信号处理.课程教学改革探索[J].长春大学学报, 2007, 17 (5) :36.
[3] 李小光, 曲振峰.MATLAB在信号与系统课程教学中的应用探讨[J].张家口职业技术学院学报, 2008, 21 (3) :60.
[3] 周小安.MATLAB在信号与系统中的应用[J].深圳大学学报 (理工版) , 2003, 20 (3) :60.