應用型本科院?！靶盘栂到y”課程群教學內容的整合優化

王澤勛.

摘要：“信號與線性系統”和“數字信號處理”是電子、信息、通信等專業的重要專業基礎課程。這兩門課程在內容上存在許多相互交叉相互重合的地方，對于應用型本科院校來說，這兩門理論性較強的課程占用了較多課時。所以根據近些年的教學經歷與體會，進行了一些課程教學的改革探索，希望通過整合兩門課程的教學內容，提高學生學習質量與效率。

關鍵詞：本科院校;信號系統;整合優化

中圖分類號：TP393

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）04-0106-02

收稿日期：2019-11-02

“信號與線性系統”和“數字信號處理”是大部分高校電子專業的專業必修理論課程，也是一般院校計算機科學與技術、電子科學與技術、通信工程等相關專業的主要專業課程[1]。由于這兩門課程理論性強，對學生數學基礎要求較高，獨立院校學生數學基礎普遍不是太好，不利于學生宏觀地理解和分析實際中涉及的抽象的信號處理理論問題。尤其對于應用型本科院校，占用了較多課時，鑒于以上問題，通過對課程內容整合、授課方法優化方面，研究和探索兩門課程在應用型本科院校的教學[2]。

兩門課程的教學內容存在不可分割的聯系，但在教學安排上分為兩個學期教學，這就使學生學習過程中容易遺忘學過的知識，同時由于兩門課程的內容有相同相似的地方，比如離散時間信號、離散時間系統、離散信號卷積和等。這就在講授兩門課程過程中，出現了知識點與內容重復的情況，浪費了大量的授課學時。所以，在實際教學過程中，對兩門課程的內容適;當篩選，從整個知識體系上進行整合，使專業課程的教學內容趨于合理化，更加接近實際應用。這樣在節省了授課時間下，還可以有效減輕教師的授課負擔，同時提高教學效率。

結合近三年兩門課程的教學，在理論教學內容進行優化，授課方法進行多種嘗試等方面進行了一定探索研究。

1 教學內容的整合

1.1 “信號與線性系統”主要內容

（1）連續時間信號概念及運算、連續時間系統基本概念;（2）連續時間系統的時域分析方法;（3）傅里葉級數、傅里葉變換、連續時間系統的頻域分析方法;（4）拉普拉斯變換、連續時間系統的s域分析方法;（5）系統函數以及系統結構。

1.2 “數字信號處理”主要內容

（1）離散序列基本概念以及基本運算;（2）離散時間系統的時域分析;（3）Z變換;（4）離散時間傅里葉變換;（5）離散傅里葉變換和快速算法;（6）數字濾波器級聯、并聯等結構;（7）無限脈沖響應（IR）和有限脈沖響應（FIR）數字濾波器設計原理。

“信號與線性系統”與“數字信號處理”兩門課程教學內容是相輔相成的，研究對象處理除了常見的三角函數信號外，還包含兩種奇異信號：沖激信號和階躍信號。連續時間系統主要針對的是線性時不變系統（LTI）?？偠灾?，兩門課的整體思想是解決已知輸人信號前提下，經過一個線性時不變系統的輸出求解問題，如圖1所示。

1.3 整合后教學內容

經過課程內容的適當裁剪選取，“信號與線性系統”教學內容以三種連續時間系統分析方法（時域頻域、s域）為主線，“數字信號處理”則以離散時間系統的時域、頻域（DTFT）、復頻域（Z變換）為主體，同時結合DFT以及快速算法、FIR和IIR數字濾波器的設計等實際應用相輔助。這樣兩門課程的系統性更強，學生學完“信號與線性系統”后，自然而然將內容遷移到“數字信號處理”的課程學習中?？傊?，兩門課程的核心是系統（微分方程和差分方程）的求解，以及頻域分析和復頻域分析方法，授課教師需要在面對同一問題時，通過變換域的思想將兩門課程聯系在一起，有效提高教學效果。

2 教學方法的優化

2.1 采用現代化教學技術手段

除了利用現代化多媒體影音資料，利用視頻圖片將抽象的數學推導形象地展示給學生外，還要充分利用大量網絡的資源。比如利用線上線下的時間加強師生之間學生之間的交流，錄制微課等，有助于學生自主學習同時加深對學習內容的理解和掌握。近些年，使用了藍墨云班課進行兩門門課程教學，界面如圖2所示。這款APP不僅可以很好與學生在課堂交流互動，還有助于學生利用碎片化時間進行自我提升，同時還可以通過軟件隨時監測學生的學習狀態，及時針對學生出現的問題進行跟蹤提醒。

2.2 利用仿真實驗平臺進行實驗教學

矩陣實驗室（MATLAB）是一款功能強大，學習起來比較簡單的交互式語言。其中具有可擴展性和較高的編程效率[3]。為了加深課堂學習效果，利用MATLAB開發了信號系統仿真實驗平臺，學生可以在課余時間結合課堂內容進行實驗操作。如圖3所示，為IR數字濾波器設計平臺，學生可以通過修改濾波器參數，設計需要的濾波器，同時通過可視化方法觀察濾波器的性能。為了與實踐相結合，在進行教學過程中，指導學生利用MATLAB利用課堂所學內容，嘗試解決一些實際問題。比如，利用數字濾波器的設計進行信號的簡單去噪，利用頻譜分析方法設計一個信號識別系統。這樣既加深了學生的對授課內容的掌握，又訓練了學生結合理論運用計算機解決實際問題的能力。

3 教學效果

在18-19學年第二學期，兩個教學班同時進行數字信號處理課程教學，17通信班上學期學習過“信號與線性系統”，而18電子轉班級是專升本學生，學生普遍數學基礎更為薄弱，在校時間只有兩年，所以本學期同時學習兩門課程。針對這些問題，利用有限課時，整合了兩門課程的教學內容，結合藍墨云班課對兩個班級進行教學。教學效果利用藍墨云班課統計結果如圖4所示。

可以看出即使專升本學生基礎較平行班薄弱-些，但是最后教學效果明顯優于通信班，因為避免了學生經過一個假期忘記了前面課程的內容的情況，還利用整合教學內容后，同時學習兩門課程，可以讓學生做到舉一反三的效果，有效地提高了教學質量。

4結論

本文針對應用型本科理論課時少，學生數學基礎薄弱等特點，整合了兩門課程的教學內容，同時利用藍墨云班課APP優化了教學方法，使學生能切身體會兩門課程的關聯，有助于提高加深學生對所學知識的理解和提高學習積極性。

參考文獻：

[1]徐榮輝“電路分析”“信號與系統”及“數字信號處理”課程教學內容的整合優化[J].江西電力職業技術學院學報，2018，31（6）：42-43，45.

[2]代萌，徐燦華，夏軍營，等.本科生與研究生數字信號處理課程差異化教學模式分析[J].醫療衛生裝備，2018，39（5）：87-89，102.

[3]沈再陽.精通MATLAB信號處理[M].北京：清華大學出版社，2015.

[通聯編輯：光文玲]