应用型本科院校“信号系统”课程群教学内容的整合优化

王泽勋.

摘要：“信号与线性系统”和“数字信号处理”是电子、信息、通信等专业的重要专业基础课程。这两门课程在内容上存在许多相互交叉相互重合的地方，对于应用型本科院校来说，这两门理论性较强的课程占用了较多课时。所以根据近些年的教学经历与体会，进行了一些课程教学的改革探索，希望通过整合两门课程的教学内容，提高学生学习质量与效率。

关键词：本科院校;信号系统;整合优化

中图分类号：TP393

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）04-0106-02

收稿日期：2019-11-02

“信号与线性系统”和“数字信号处理”是大部分高校电子专业的专业必修理论课程，也是一般院校计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程等相关专业的主要专业课程[1]。由于這两门课程理论性强，对学生数学基础要求较高，独立院校学生数学基础普遍不是太好，不利于学生宏观地理解和分析实际中涉及的抽象的信号处理理论问题。尤其对于应用型本科院校，占用了较多课时，鉴于以上问题，通过对课程内容整合、授课方法优化方面，研究和探索两门课程在应用型本科院校的教学[2]。

两门课程的教学内容存在不可分割的联系，但在教学安排上分为两个学期教学，这就使学生学习过程中容易遗忘学过的知识，同时由于两门课程的内容有相同相似的地方，比如离散时间信号、离散时间系统、离散信号卷积和等。这就在讲授两门课程过程中，出现了知识点与内容重复的情况，浪费了大量的授课学时。所以，在实际教学过程中，对两门课程的内容适;当筛选，从整个知识体系上进行整合，使专业课程的教学内容趋于合理化，更加接近实际应用。这样在节省了授课时间下，还可以有效减轻教师的授课负担，同时提高教学效率。

结合近三年两门课程的教学，在理论教学内容进行优化，授课方法进行多种尝试等方面进行了一定探索研究。

1 教学内容的整合

1.1 “信号与线性系统”主要内容

（1）连续时间信号概念及运算、连续时间系统基本概念;（2）连续时间系统的时域分析方法;（3）傅里叶级数、傅里叶变换、连续时间系统的频域分析方法;（4）拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析方法;（5）系统函数以及系统结构。

1.2 “数字信号处理”主要内容

（1）离散序列基本概念以及基本运算;（2）离散时间系统的时域分析;（3）Z变换;（4）离散时间傅里叶变换;（5）离散傅里叶变换和快速算法;（6）数字滤波器级联、并联等结构;（7）无限脉冲响应（IR）和有限脉冲响应（FIR）数字滤波器设计原理。

“信号与线性系统”与“数字信号处理”两门课程教学内容是相辅相成的，研究对象处理除了常见的三角函数信号外，还包含两种奇异信号：冲激信号和阶跃信号。连续时间系统主要针对的是线性时不变系统（LTI）。总而言之，两门课的整体思想是解决已知输人信号前提下，经过一个线性时不变系统的输出求解问题，如图1所示。

1.3 整合后教学内容

经过课程内容的适当裁剪选取，“信号与线性系统”教学内容以三种连续时间系统分析方法（时域频域、s域）为主线，“数字信号处理”则以离散时间系统的时域、频域（DTFT）、复频域（Z变换）为主体，同时结合DFT以及快速算法、FIR和IIR数字滤波器的设计等实际应用相辅助。这样两门课程的系统性更强，学生学完“信号与线性系统”后，自然而然将内容迁移到“数字信号处理”的课程学习中。总之，两门课程的核心是系统（微分方程和差分方程）的求解，以及频域分析和复频域分析方法，授课教师需要在面对同一问题时，通过变换域的思想将两门课程联系在一起，有效提高教学效果。

2 教学方法的优化

2.1 采用现代化教学技术手段

除了利用现代化多媒体影音资料，利用视频图片将抽象的数学推导形象地展示给学生外，还要充分利用大量网络的资源。比如利用线上线下的时间加强师生之间学生之间的交流，录制微课等，有助于学生自主学习同时加深对学习内容的理解和掌握。近些年，使用了蓝墨云班课进行两门门课程教学，界面如图2所示。这款APP不仅可以很好与学生在课堂交流互动，还有助于学生利用碎片化时间进行自我提升，同时还可以通过软件随时监测学生的学习状态，及时针对学生出现的问题进行跟踪提醒。

2.2 利用仿真实验平台进行实验教学

矩阵实验室（MATLAB）是一款功能强大，学习起来比较简单的交互式语言。其中具有可扩展性和较高的编程效率[3]。为了加深课堂学习效果，利用MATLAB开发了信号系统仿真实验平台，学生可以在课余时间结合课堂内容进行实验操作。如图3所示，为IR数字滤波器设计平台，学生可以通过修改滤波器参数，设计需要的滤波器，同时通过可视化方法观察滤波器的性能。为了与实践相结合，在进行教学过程中，指导学生利用MATLAB利用课堂所学内容，尝试解决一些实际问题。比如，利用数字滤波器的设计进行信号的简单去噪，利用频谱分析方法设计一个信号识别系统。这样既加深了学生的对授课内容的掌握，又训练了学生结合理论运用计算机解决实际问题的能力。

3 教学效果

在18-19学年第二学期，两个教学班同时进行数字信号处理课程教学，17通信班上学期学习过“信号与线性系统”，而18电子转班级是专升本学生，学生普遍数学基础更为薄弱，在校时间只有两年，所以本学期同时学习两门课程。针对这些问题，利用有限课时，整合了两门课程的教学内容，结合蓝墨云班课对两个班级进行教学。教学效果利用蓝墨云班课统计结果如图4所示。

可以看出即使专升本学生基础较平行班薄弱-些，但是最后教学效果明显优于通信班，因为避免了学生经过一个假期忘记了前面课程的内容的情况，还利用整合教学内容后，同时学习两门课程，可以让学生做到举一反三的效果，有效地提高了教学质量。

4结论

本文针对应用型本科理论课时少，学生数学基础薄弱等特点，整合了两门课程的教学内容，同时利用蓝墨云班课APP优化了教学方法，使学生能切身体会两门课程的关联，有助于提高加深学生对所学知识的理解和提高学习积极性。

参考文献：

[1]徐荣辉“电路分析”“信号与系统”及“数字信号处理”课程教学内容的整合优化[J].江西电力职业技术学院学报，2018，31（6）：42-43，45.

[2]代萌，徐灿华，夏军营，等.本科生与研究生数字信号处理课程差异化教学模式分析[J].医疗卫生装备，2018，39（5）：87-89，102.

[3]沈再阳.精通MATLAB信号处理[M].北京：清华大学出版社，2015.

[通联编辑：光文玲]