導(dǎo)語：高職課程教學(xué)革新試議一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1課程現(xiàn)狀及存在的問題

該教材把理論內(nèi)容和仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融合成一體，強(qiáng)調(diào)了工程應(yīng)用，經(jīng)過近幾年的教學(xué)應(yīng)用和不斷地修正，已證明該教材在教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)安排上符合高職高專學(xué)生的教學(xué)需求.但是，“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容以理解基本信號為基礎(chǔ)，以傅立葉變換、拉普拉斯變換、Z變換三大變換為主線，采用時(shí)域與頻域分析方法，研究信號通過線性系統(tǒng)的變化，所涉及到的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)相對較多.要理解這些理論知識，就需要極強(qiáng)的數(shù)學(xué)背景.而大多數(shù)高職院校不開設(shè)“工程數(shù)學(xué)“課程，工程數(shù)學(xué)知識幾乎為零，同時(shí)所學(xué)習(xí)的高等數(shù)學(xué)理論內(nèi)容相對又較少，因而大多數(shù)高職學(xué)生缺乏足夠的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和分析技能，再由于“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容本身較抽象，使學(xué)生感到枯燥難懂，課堂學(xué)習(xí)效率不高，因而主觀上產(chǎn)生抵觸厭學(xué)情緒.由于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容不理解，只能靠平時(shí)的強(qiáng)行記憶公式、機(jī)械地做習(xí)題來掌握解題方法、應(yīng)付考試，很難做到與其它相關(guān)課程間的整體考慮以及與日常生活中的實(shí)際相結(jié)合，因此也很難提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力.另外，在教學(xué)中，教師的教學(xué)手段也比較單一，盡管信息化技術(shù)給教學(xué)提供了較好的技術(shù)條件，但教師對該課程多媒體的應(yīng)用只是停留在替代板書的水平，無法以更形象的手段來表示抽象的理論知識；同時(shí)，PPT的使用對抽象概念的表現(xiàn)具有一定的局限性，比如信號的頻域分解、靜態(tài)圖像很難清楚地表達(dá)出來，同樣難以形成師生間的“教”與“學(xué)”的雙向互動(dòng).

2改進(jìn)教學(xué)方法，靈活整合教學(xué)內(nèi)容

2.1強(qiáng)調(diào)基本概念的理解和基本方法的掌握“信號與系統(tǒng)”課程中的公式多、性質(zhì)的推導(dǎo)和證明多，單靠強(qiáng)行記憶公式、多做習(xí)題是學(xué)不好這門課程的.教學(xué)過程中教師應(yīng)弱化公式的理論推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)公式的工程應(yīng)用，注重從信號的角度引導(dǎo)學(xué)生對基本概念和基本分析方法的理解和掌握.對難以理解的概念，應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行分析解釋，使學(xué)生理解基本概念和方法所蘊(yùn)含的物理含義，有助于更好地理解和運(yùn)用信號分析方法.教學(xué)中給出明確的概念主線圖解，讓學(xué)生明確“信號與系統(tǒng)”課程中討論的都是線性時(shí)不變系統(tǒng)，掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)特有的性質(zhì)——奇次性和迭加性.對此系統(tǒng)，理清從不同角度對信號進(jìn)行分類的方法，對每類信號總結(jié)其特點(diǎn)，并給定具體信號實(shí)例以幫助理解；明確常用的幾種信號如單位階躍信號ε(t)、單位沖激信號δ(t)、單位階躍序列ε(n)、單位序列δ(n)的數(shù)學(xué)表達(dá)形式及其電路物理含義；理解激勵(lì)(即輸入)、響應(yīng)(即輸出)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)，如當(dāng)激勵(lì)為單位沖激信號δ(t)時(shí)其零狀態(tài)回應(yīng)yzs(t)為沖激回應(yīng)h(t)；當(dāng)激勵(lì)為任意信號時(shí)，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)yzs(t)就是激勵(lì)和其沖激響應(yīng)h(t)的卷積，那么求卷積的過程實(shí)際上是信號的合成過程.

2.2強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容之間的聯(lián)系針對高職學(xué)生的教學(xué)需求，“信號與系統(tǒng)”課程主要講授連續(xù)時(shí)不變系統(tǒng)以及離散系統(tǒng)的Z變換域的基本原理與基本分析方法.相對離散系統(tǒng)而言，學(xué)生對連續(xù)系統(tǒng)較為熟悉，更容易掌握其分析方法，而且對離散系統(tǒng)要求掌握的內(nèi)容相對較少，所以教學(xué)內(nèi)容上按照先連續(xù)后離散、先時(shí)域后頻域的安排進(jìn)行講授.但是不管是時(shí)域還是頻域，連續(xù)時(shí)不變系統(tǒng)和離散系統(tǒng)之間在分析方法上存在很多共性，因此在學(xué)習(xí)時(shí)可以充分利用比較的方法，理清二者的個(gè)性和共性，而且如果對連續(xù)時(shí)不變系統(tǒng)的基本分析方法掌握較好時(shí)，學(xué)習(xí)離散系統(tǒng)時(shí)會感到輕松得多.同時(shí)，由于連續(xù)時(shí)不變系統(tǒng)是主要講授內(nèi)容，在學(xué)習(xí)過程中也要注意該系統(tǒng)的時(shí)域分析、頻域(傅里葉變換域)分析、復(fù)頻域(拉普拉斯變換域)分析之間的聯(lián)系和區(qū)別.比如，讓學(xué)生明確傅里葉變換、拉普拉斯變換之間存在的聯(lián)系：①拉普拉斯變換的定義式是由傅里葉變換的定義式推導(dǎo)出的.②如果把拉普拉斯變換域中的復(fù)變量s用jω替代，那么傅里葉變換性質(zhì)和拉普拉斯變換性質(zhì)中的數(shù)學(xué)表達(dá)形式大多數(shù)是一致的.例如，令原函數(shù)為f(t)，其對應(yīng)的傅里葉變換和拉普拉斯變換分別記作F(jω)(F(jω)等同于F(ω))、F(s).則在尺度變換性質(zhì)中，函數(shù)f(at)(a>0)對應(yīng)的傅里葉變換形式為(1/a)F(jω/a)(或(1/a)F(ω/a))；而該函數(shù)對應(yīng)的拉普拉斯變換為(1/a)F(s/a).比較變換結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)s=jω時(shí)，(1/a)F(jω/a)和(1/a)F(s/a)的數(shù)學(xué)表達(dá)形式上是相同的.再如，時(shí)移變換性質(zhì)中，原函數(shù)為f(t)的時(shí)移函數(shù)通式為f(at-b)，其傅里葉變換為(1/a)F(ω/a)e-jωb/a，而其拉普拉斯變換為(1/a)F(s/a)e-sb/a，那么當(dāng)s=jω時(shí)這兩種變換結(jié)果的數(shù)學(xué)表達(dá)形式也是相同的.其它如頻移變換性質(zhì)、卷積性質(zhì)、微積分變換性質(zhì)等也有類似特點(diǎn).所以掌握了頻域分析法，那么以拉普拉斯變換得到的復(fù)頻域分析方法也會很好掌握了.再比較拉普拉斯和Z變換分析方法，離散信號的Z變換是取樣信號f(t)的拉普拉斯變換中將變數(shù)s換為z的結(jié)果.相應(yīng)的Z變換性質(zhì)和拉普拉斯變換有著密切的聯(lián)系.在學(xué)習(xí)過程中把這三種變換相互結(jié)合在一起比較分析，突出各內(nèi)容的特點(diǎn)，再加以例題精講精練，有助于學(xué)生較好地掌握各變換方法，同時(shí)把前后學(xué)過的內(nèi)容貫穿在一起，這樣既讓學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固了前面所學(xué)的內(nèi)容，又使學(xué)生更容易接受新的教學(xué)內(nèi)容，這種方法比較受學(xué)生的歡迎，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，課堂教學(xué)效果較好.

2.3合理組織教學(xué)互動(dòng)內(nèi)容在“信號與系統(tǒng)”的教學(xué)過程中要注重采用討論式、啟發(fā)式的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生自主參與到教學(xué)的活動(dòng)中來，逐步培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力.比如講解信號的概念時(shí)，教師先講解實(shí)際生活中經(jīng)常聽到的信號，如電話和手機(jī)鈴聲、汽車?yán)嚷暋非?、歌曲等，激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，然后再提到信號的抽象概念，這樣比直接講解信號的概念更易于學(xué)生理解和接受；又如，講解常用的單位階躍信號ε(t)和單位沖激信號δ(t)時(shí)，先畫出幾何圖形，解釋清楚定義的幾何意義，根據(jù)圖形寫出對應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(分段函數(shù))，然后強(qiáng)調(diào)極限思想對這兩個(gè)定義的重要性；再根據(jù)圖形進(jìn)行啟發(fā)：是否還存在其它的圖形也可以滿足定義的條件？如果存在，請寫出這個(gè)圖形的數(shù)學(xué)函數(shù)式.引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真思考并進(jìn)行討論后，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)表示同樣定義的函數(shù)圖形不是唯一的，這樣可以增強(qiáng)學(xué)生對單位階躍信號和單位沖激信號數(shù)學(xué)表達(dá)式的理解并輕易地記住它們；再如，講解傅里葉變換時(shí)，先給學(xué)生介紹傅里葉變換應(yīng)用的具體實(shí)例，用PPT展示一個(gè)信號或者一幅圖像經(jīng)過傅里葉變換后的頻譜圖像，使學(xué)生了解傅里葉變換的作用和意義，意識到學(xué)習(xí)該變換方法的重要性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，對后續(xù)的拉普拉斯變換、Z變換的學(xué)習(xí)也有很大的幫助.因此，教師應(yīng)盡量運(yùn)用學(xué)生在實(shí)際生活中接觸到的例子，合理組織教學(xué)互動(dòng)內(nèi)容，提高學(xué)生對信號、系統(tǒng)、信號與系統(tǒng)之間的關(guān)系以及系統(tǒng)特性等抽象概念的理解和相關(guān)數(shù)學(xué)表達(dá)形式的關(guān)聯(lián)記憶.

3合理利用信息化技術(shù)教學(xué)手段

3.1合理利用多媒體設(shè)備與板書相比，多媒體設(shè)備為“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)提供了極大的便利，多媒體教學(xué)能在相同的教學(xué)時(shí)間內(nèi)傳授更多的知識信息，展示更多的圖形，更易于理解一些難點(diǎn)知識[7-8].但是，“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)需要板書和多媒體設(shè)備的合理配合，利用多媒體教學(xué)并不意味著是純PPT教學(xué).如果僅靠PPT教學(xué)，由于PPT演示信息量大，演示時(shí)間也相對較短，不利于學(xué)生的理解和聯(lián)想記憶.因此，對于一般性的知識點(diǎn)和圖標(biāo)，以及重復(fù)提及的內(nèi)容可以盡量使用PPT教學(xué)，但是對于重要的公式仍應(yīng)在黑板上簡要給出其推導(dǎo)過程，突出其工程應(yīng)用；而對重要的概念，可以利用多媒體的視頻和音頻設(shè)備予以演示，增強(qiáng)學(xué)生的直觀認(rèn)知和理解.如在講解傅里葉變換的尺度特性時(shí)，可以將一首音樂的播放速率和信號時(shí)間相聯(lián)系，將音調(diào)的高低與信號的頻譜成分相聯(lián)系，然后利用多媒體播放器按照“正?！?、“快放”以及“慢放”的速率播放該音樂，學(xué)生可以清楚地感覺到音調(diào)的改變，很直觀地認(rèn)知到信號在時(shí)域上的伸縮對應(yīng)于頻域上的收縮和擴(kuò)張；另外，對典型的例題講解，可以利用Flash、Matlab制作CAI課件，動(dòng)態(tài)地演示課堂講授內(nèi)容，這樣可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解抽象的理論與原理，提高課堂教學(xué)效果.

3.2合理引入Matlab仿真技術(shù)Matlab仿真軟件是一套面向工程和科學(xué)運(yùn)算的高性能、全開放的仿真軟件，被廣泛應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算、信號處理、模擬仿真等領(lǐng)域.在“信號與系統(tǒng)”課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入Matlab仿真技術(shù)，互補(bǔ)組合進(jìn)行教學(xué)，可以幫助學(xué)生直觀理解信號的變換、濾波、調(diào)制等分析過程；通過“信號與系統(tǒng)”的工程實(shí)例仿真模型的分析，可以幫助學(xué)生直觀地認(rèn)識系統(tǒng)實(shí)例，幫助其理解抽象的系統(tǒng)概念，從而有助于提高學(xué)生的認(rèn)知能力和分析應(yīng)用能力.另外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中引入Matlab仿真技術(shù)，避免購買高檔信號儀器、儀器損壞等不利因素，大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用，減輕實(shí)驗(yàn)室維護(hù)人員工作量，同時(shí)改變學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中把大量精力花在電路調(diào)試上，且解決很多復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的困境.

3.2.1理論教學(xué)中引入Matlab仿真技術(shù)實(shí)際理論教學(xué)中，利用Matlab技術(shù)把信號的基本分析方法和教學(xué)實(shí)例進(jìn)行圖形處理和數(shù)據(jù)可視化，將結(jié)論直接進(jìn)行圖形演示，同時(shí)結(jié)合板書分析，強(qiáng)化學(xué)生對分析方法的理解和掌握.例如，在講解卷積概念及性質(zhì)時(shí)，特別是利用卷積求線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)時(shí)，對已知的兩個(gè)函數(shù)圖形采用圖解法求其卷積結(jié)果時(shí)，理論分析中學(xué)生對最后一步求積分后的圖形形狀很難理解，而采用Matlab仿真技術(shù)給出其卷積圖形后，把理論分析結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行對比，能夠較好地提高學(xué)生的理解力.在分析傅里葉變換的幅頻特性時(shí)，僅從理論公式推導(dǎo)的結(jié)果很難直觀看出頻率變化對幅值譜的影響.借助于Matlab仿真分析結(jié)果和教材中例題的理論分析結(jié)果進(jìn)行對比，就可幫助學(xué)生理解振幅頻譜的變化特性.如分析門函數(shù)g2(t)=ε(t+1)-ε(t-1)的幅頻特性時(shí)，把g2(t)定義為符號函數(shù)Gt，采用fourier(Gt)命令很容易地得到傅里葉變換結(jié)果Fω，然后對Fω求幅值FA(FA=abs(Fω)，Matlab實(shí)現(xiàn)語句)，最后采用ezplot(FA)命令很容易得到幅頻特性圖，如圖3所示.觀察圖3，很容易地看出頻率變化對幅值大小的影響.再如在分析拉普拉斯變換結(jié)果F(s)(即象函數(shù))及其對應(yīng)的幅值│F(s)│(幅頻特性)時(shí)，利用Matlab技術(shù)可以幫助學(xué)生直觀理解F(s)隨著復(fù)變數(shù)s=σ+jω變化的規(guī)律.如果以σ為橫坐標(biāo)(實(shí)軸)，jω為縱坐標(biāo)(虛軸)，這樣，復(fù)變量s就成為一個(gè)復(fù)平面，稱之為s平面.將F(s)寫成模及相位的形式：FsFss()=()j()eφ.從三維幾何空間的角度來看，F(xiàn)(s)和φ(s)分別對應(yīng)著復(fù)平面上的兩個(gè)曲面，如果繪出它們的三維曲面圖，則可以直觀地分析連續(xù)信號的拉氏變換F(s)隨復(fù)變數(shù)s的變化情況.例如原函數(shù)f(s)=cosωt的象函數(shù)F(s)=s/(s2+ω2)，則有F(s)=+()+)2222σωσσ4ω.(1)當(dāng)ω取不同數(shù)值時(shí)(如ω=0.05，0.5，2，100)，得到的復(fù)頻域的幅值│F(s)│的三維圖形如圖4所示.觀察│F(s)│在復(fù)平面s上的形狀變化，可以幫助學(xué)生理解式(1)的理論計(jì)算分析結(jié)果。

3.2.2實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入Matlab仿真技術(shù)在“信號與系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程實(shí)訓(xùn)以及研究性課程學(xué)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)注重淡化軟件實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)界限，采用“軟硬結(jié)合”的方法，幫助學(xué)生理解和鞏固理論知識，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)手操作，實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求.在教學(xué)中，讓學(xué)生利用Matlab中的TOOLBOX箱以及SIMULINK模塊親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣.教師注重引導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、建立系統(tǒng)仿真模型、進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、仿真結(jié)果分析等，這樣可以逐步鍛煉學(xué)生借助計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)其工程應(yīng)用能力.與以往只完成實(shí)際電路接線、調(diào)試、觀測現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)相比，這種教學(xué)方法提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，實(shí)際教學(xué)中取得了更好的教學(xué)效果.

4改進(jìn)課程考核方式

目前對“信號與系統(tǒng)”課程的考核方式都是以閉卷考試為主，考試成績占70%，平時(shí)成績占30%.平時(shí)成績以實(shí)驗(yàn)成績?yōu)橹髡?5%，課堂考勤及表現(xiàn)占5%，作業(yè)占10%.總體來說，實(shí)踐環(huán)節(jié)和平時(shí)課堂表現(xiàn)所占的比例偏少，使得學(xué)生還是以應(yīng)付考試為目的，注重記憶公式和計(jì)算，很多學(xué)生考前只靠突擊.但是，試卷的卷面成績并不能真實(shí)地反映學(xué)生對知識的掌握程度，因此，在課程考核中，應(yīng)增加平時(shí)成績的比例，督促學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和平時(shí)學(xué)習(xí)知識的積累.建議在學(xué)習(xí)完每一章內(nèi)容后，對本章需要掌握的內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)簡短的小測試，考核學(xué)生對這些知識的掌握程度，而這些測試成績計(jì)入平時(shí)成績，這樣平時(shí)成績由“課堂考勤+平時(shí)測試成績+課堂表現(xiàn)+作業(yè)成績”組成，比例占總成績的20%，其中平時(shí)作業(yè)仍為總成績的10%；在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析能力，把Matlab實(shí)踐環(huán)節(jié)增加到總成績的20%～30%(根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)個(gè)數(shù)、難易程度可靈活調(diào)整該比例).在實(shí)際教學(xué)中，這樣的考核方式強(qiáng)調(diào)了學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)積累和實(shí)踐動(dòng)手能力，鼓勵(lì)學(xué)生把精力投入到自己感興趣的題目上來，對于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造性很有幫助.

5結(jié)語

筆者根據(jù)“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)中遇到的問題，結(jié)合我系對該課程的教學(xué)要求以及學(xué)生對該課程的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，針對該課程在教學(xué)內(nèi)容選取、教學(xué)方法和教學(xué)手段的運(yùn)用方面做了初步的教改嘗試，取得了較好的教學(xué)效果.

作者：尚麗單位：蘇州市職業(yè)大學(xué)