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摘要:本文从信号处理的角度出发,结合教学实际,分析了“信号与系统”和“数字信号处理”的特点,针对其特点提出了教师在教学过程中应采取的措施,并得出结论:如果教师能够将信号与系统及数字信号处理的原理与实际相结合,形成“教”和“学”的相互促进,就能达到良好的教学效果。
关键词:信号与系统;数字信号处理;结合实际;教学;交流
高校之所以创立,其目的当是以培养人才为己任,为社会培养精英和栋梁之材。自从大学扩招以来,大学生便像雨后春笋般地“遍地开花”。学生人数的增加带来了学生整体素质的下降,也使教育从精英教育走向大众教育。培养目标的变化带来培养计划的调整,社会的需求是大学生教育的目标之一。“’
这种需求细化到教育、教学的日常工作中,成为指导我们课程教学的方向标。下面仅就信号处理课程谈几点想法。
一、结合实际、深入浅出
信号与系统与数字信号处理是同属信号处理专业的两门专业基础课程,其特点是这两门课程是与信号处理有关的来源于通信、控制等实践的理论课程,它具有以下三个鲜明的特点。第一,概念多,术语定义抽象。常常让学生感觉一头雾水,理解起来比较困难。第二,与数学联系紧密,涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“线性代数”,这容易造成学习疲劳,使得学生有沉重的思想负担。第三,是有关基础理论的课程。这种基础理论思想的建立,无论是哪个专业的学生学习该课程都是十分有用的,这些特点是其他课程所不具备的。
在教学中,授课教师要密切联系实际。对课程原理应用背景等做详细地介绍,使学生在学习过程中深人体会理论与实际的结合。如在讲信号与系统的两个基本概念:何谓信号,何谓系统时,教师可以交通红绿灯的实例说明信号的两个方面,利用大量实际系统的事例,如日常生活、医疗仪器设备、交通、航空航天设备、机器人等,使学生对系统有一个直观的理解,避免纸上谈兵,并有助于学生今后的应用。本类课程虽然基础理论较多,有较多的公式,有不少的推导甚至证明,讲起来比较干涩,但必要的理论推导是必要的,要给学生们讲透原理、思想、关系,不要太“现实”,同时又要考虑到该类课程又是与工程实际有着密切结合的课程,既不要讲成纯理论课,也不要讲成纯工程课。
二、弱化数学
前面提到信号与系统课程的特点之一是与数学联系紧密,涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“線性代数”,这很容易造成学习疲劳,使得学生有沉重的思想负担。而且大学扩招使我们的教育已成为大众化教育,在课堂上进行繁琐的数学推导早已不适应学生的实际情况,当然,由于信号与系统课程的特点也不是说完全与数学脱钩,只是对教师提出了更高的要求,要求教师吃透教材,深入全面地理解本专业的课程与需求,抓住重点,对于必须掌握的内容才进行数学的理论推导,而且要给学生们讲清、讲透,这就需要对涉及的前期课程的相关数学知识进行复习。
三、加强实验
鉴于信号与系统课程与数字信号处理课程的不可分割的联系,武汉工程大学(以下简称“我校”)将信号与系统课程与数字信号处理课程实验打通,在电信专业及通信专业单独开设实验课程。信号与系统课程与数字信号处理课程是电信专业等电类专业的专业基础课程,该类课程对数学的要求较高,需要学生们有高等数学、复变函数、计算方法等前期课程作为基础,此外,对数字信号处理、通信原理、图像处理等后继课程也有一定的影响,可以说是一门承前启后的课程,其重要性不言而喻。
鉴于此,主讲教师在教学方法、内容、实验设置上都花费了大量的时间和精力,也取得了良好的教学效果,该课程被评为我校的重点建设课程。在此,就信号与系统的实验谈几点心得。
1.引入实验的必要性
信号与系统课程与数字信号处理课程是电信专业的两门传统课程,该类课程长期以来以理论课的讲授为主,该课程的基本概念的很抽象,学生理解起来有一定难度,学生们对于学到的概念没有直观的体会。为了改变这种现象,有必要在课程讲授过程中引入实验。在现有条件下,主张采用Mattab来开设实验,设计了48学时的实验,从基础性实验到设计性实验,由浅入深,加深学生对信号的概念的理解,引导学生对失真和傅立叶变换等本课程核心问题又进一步的思考。
2.教学方法改革,重在“激发”
我们进行教学方法改革,重在“激发”学生的学习兴趣,实验是一个好的平台。如:对于系统中的信号的概念,老师可能已经讲的很透彻了,但是不如学生亲自动手把它制造出来,这样给人的印象更加直观与深刻。
3.实验内容的设置
实验内容的设置要与课堂讲授的理论知识相结合,由浅入深,从与基本原理相对应的基本性实验到要求较高的设计性试验,甚至综合性试验,也可开设课程设计。
通过这几个实验基本涵盖了课程主要内容,在条件允许时,可开设综合性课程设计。时间上可选择1～2周,内容上可安排实用性很强的语音信号处理或图像处理的内容。语音信号处理可包括语音信号采集、分析和处理;图像处理的内容可包括语音信号采集、分析和处理。甚至可以是学生自选的感兴趣的某个具体问题或某些前沿的问题。
四、恰当使用多媒体教学方式
从教学实践中得出信号与系统课程的部分内容非常适合多媒体授课方式。例如,在讲述信号、系统的概念和连续时间信号的抽样定理时,多媒体可以制作成动画,演示其抽样的过程,然后将重点放在原理的讲解上,这样不仅使课堂形象生动,而且重点突出,这样就避免了传统的板书讲解绘制图形浪费很多课堂时间,也避免了很多学生只会绘制图形而没有真正理解到它的意义。但是,多媒体教学也有其弊端。首先是无意中培养了学生的惰性,大部分学生不再作笔记,相应地就没有了思考回味的过程,这对于学习是非常不利的。其次,多媒体授课方式使教师和学生的课堂交流相对减少,学生坐在黑洞洞的教室里,教师在看不清学生的表情的时候,难以得到学生们及时的反馈信息,不能及时调整教学,在一定程度上会影响教学效果。所以,在教学过程中,应当注重现代的多媒体教学方式和传统的板书教学方式相结合,充分发挥两种教学方式的优点,才能得到较好的教学效果。
五、加强师生交流,创造轻松学习环境。
大学生作为一个特殊的知识群体,正处在提高自身素质、加强自身学习的知识高峰期。然而,由于不是所有的学生都能及时地转化角色、及时地调整自己的心态以适应全新的大学生活,因而教师应关注和关心学生。针对大学生的不同类型,要因才施教,培养和激发学生的学习动机。研究表明,人的一切有意识的行为都是由动机所引起,并受动机的调节和支配。同样,学生的学习活动也是在一定的学习动机的驱使下进行的。学生有了强烈的学习动机,就能更好地参与学习活动,完成学习任务孔子说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”爱因斯坦也曾说过:“在学校里和在生活中,工作的最重要的动机是工作中的乐趣,是工作获得结果时的乐趣,以及对这个结果的社会价值的认识。”教师要帮助学生确立学习目标,因为目标对人的行为具有定向作用、激发作用和维持作用。“
教师要及时地得到来自学生的反馈信息,并且根据反馈信息及时对教学进行调整,这将在很大程度上提高教学质量。所以,教师不但在课堂教学中应当注意观察学生的反应,而且应当充分利用课间休息时间和答疑时间,加强和学生的交流,要注意收集学生对该课程的反馈信息,及时对课程教学进行优化调整。
参考文献:
[1]张应强高等教育质量观与高等教育大众化进程[J].江苏高教,2001,(5):8-13
[2]胡寿松,自动控制原理简明教程(第四版)[M].北京:科学出版社,2005
[3]杨宁.学生课堂提问的心理学研究及反思[J].湖南师范大学教育科学学报,2009,(1):96～99,108
(责任编辑:郝魁府)
关键词:信号与系统;数字信号处理;结合实际;教学;交流
高校之所以创立,其目的当是以培养人才为己任,为社会培养精英和栋梁之材。自从大学扩招以来,大学生便像雨后春笋般地“遍地开花”。学生人数的增加带来了学生整体素质的下降,也使教育从精英教育走向大众教育。培养目标的变化带来培养计划的调整,社会的需求是大学生教育的目标之一。“’
这种需求细化到教育、教学的日常工作中,成为指导我们课程教学的方向标。下面仅就信号处理课程谈几点想法。
一、结合实际、深入浅出
信号与系统与数字信号处理是同属信号处理专业的两门专业基础课程,其特点是这两门课程是与信号处理有关的来源于通信、控制等实践的理论课程,它具有以下三个鲜明的特点。第一,概念多,术语定义抽象。常常让学生感觉一头雾水,理解起来比较困难。第二,与数学联系紧密,涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“线性代数”,这容易造成学习疲劳,使得学生有沉重的思想负担。第三,是有关基础理论的课程。这种基础理论思想的建立,无论是哪个专业的学生学习该课程都是十分有用的,这些特点是其他课程所不具备的。
在教学中,授课教师要密切联系实际。对课程原理应用背景等做详细地介绍,使学生在学习过程中深人体会理论与实际的结合。如在讲信号与系统的两个基本概念:何谓信号,何谓系统时,教师可以交通红绿灯的实例说明信号的两个方面,利用大量实际系统的事例,如日常生活、医疗仪器设备、交通、航空航天设备、机器人等,使学生对系统有一个直观的理解,避免纸上谈兵,并有助于学生今后的应用。本类课程虽然基础理论较多,有较多的公式,有不少的推导甚至证明,讲起来比较干涩,但必要的理论推导是必要的,要给学生们讲透原理、思想、关系,不要太“现实”,同时又要考虑到该类课程又是与工程实际有着密切结合的课程,既不要讲成纯理论课,也不要讲成纯工程课。
二、弱化数学
前面提到信号与系统课程的特点之一是与数学联系紧密,涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“線性代数”,这很容易造成学习疲劳,使得学生有沉重的思想负担。而且大学扩招使我们的教育已成为大众化教育,在课堂上进行繁琐的数学推导早已不适应学生的实际情况,当然,由于信号与系统课程的特点也不是说完全与数学脱钩,只是对教师提出了更高的要求,要求教师吃透教材,深入全面地理解本专业的课程与需求,抓住重点,对于必须掌握的内容才进行数学的理论推导,而且要给学生们讲清、讲透,这就需要对涉及的前期课程的相关数学知识进行复习。
三、加强实验
鉴于信号与系统课程与数字信号处理课程的不可分割的联系,武汉工程大学(以下简称“我校”)将信号与系统课程与数字信号处理课程实验打通,在电信专业及通信专业单独开设实验课程。信号与系统课程与数字信号处理课程是电信专业等电类专业的专业基础课程,该类课程对数学的要求较高,需要学生们有高等数学、复变函数、计算方法等前期课程作为基础,此外,对数字信号处理、通信原理、图像处理等后继课程也有一定的影响,可以说是一门承前启后的课程,其重要性不言而喻。
鉴于此,主讲教师在教学方法、内容、实验设置上都花费了大量的时间和精力,也取得了良好的教学效果,该课程被评为我校的重点建设课程。在此,就信号与系统的实验谈几点心得。
1.引入实验的必要性
信号与系统课程与数字信号处理课程是电信专业的两门传统课程,该类课程长期以来以理论课的讲授为主,该课程的基本概念的很抽象,学生理解起来有一定难度,学生们对于学到的概念没有直观的体会。为了改变这种现象,有必要在课程讲授过程中引入实验。在现有条件下,主张采用Mattab来开设实验,设计了48学时的实验,从基础性实验到设计性实验,由浅入深,加深学生对信号的概念的理解,引导学生对失真和傅立叶变换等本课程核心问题又进一步的思考。
2.教学方法改革,重在“激发”
我们进行教学方法改革,重在“激发”学生的学习兴趣,实验是一个好的平台。如:对于系统中的信号的概念,老师可能已经讲的很透彻了,但是不如学生亲自动手把它制造出来,这样给人的印象更加直观与深刻。
3.实验内容的设置
实验内容的设置要与课堂讲授的理论知识相结合,由浅入深,从与基本原理相对应的基本性实验到要求较高的设计性试验,甚至综合性试验,也可开设课程设计。
通过这几个实验基本涵盖了课程主要内容,在条件允许时,可开设综合性课程设计。时间上可选择1～2周,内容上可安排实用性很强的语音信号处理或图像处理的内容。语音信号处理可包括语音信号采集、分析和处理;图像处理的内容可包括语音信号采集、分析和处理。甚至可以是学生自选的感兴趣的某个具体问题或某些前沿的问题。
四、恰当使用多媒体教学方式
从教学实践中得出信号与系统课程的部分内容非常适合多媒体授课方式。例如,在讲述信号、系统的概念和连续时间信号的抽样定理时,多媒体可以制作成动画,演示其抽样的过程,然后将重点放在原理的讲解上,这样不仅使课堂形象生动,而且重点突出,这样就避免了传统的板书讲解绘制图形浪费很多课堂时间,也避免了很多学生只会绘制图形而没有真正理解到它的意义。但是,多媒体教学也有其弊端。首先是无意中培养了学生的惰性,大部分学生不再作笔记,相应地就没有了思考回味的过程,这对于学习是非常不利的。其次,多媒体授课方式使教师和学生的课堂交流相对减少,学生坐在黑洞洞的教室里,教师在看不清学生的表情的时候,难以得到学生们及时的反馈信息,不能及时调整教学,在一定程度上会影响教学效果。所以,在教学过程中,应当注重现代的多媒体教学方式和传统的板书教学方式相结合,充分发挥两种教学方式的优点,才能得到较好的教学效果。
五、加强师生交流,创造轻松学习环境。
大学生作为一个特殊的知识群体,正处在提高自身素质、加强自身学习的知识高峰期。然而,由于不是所有的学生都能及时地转化角色、及时地调整自己的心态以适应全新的大学生活,因而教师应关注和关心学生。针对大学生的不同类型,要因才施教,培养和激发学生的学习动机。研究表明,人的一切有意识的行为都是由动机所引起,并受动机的调节和支配。同样,学生的学习活动也是在一定的学习动机的驱使下进行的。学生有了强烈的学习动机,就能更好地参与学习活动,完成学习任务孔子说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”爱因斯坦也曾说过:“在学校里和在生活中,工作的最重要的动机是工作中的乐趣,是工作获得结果时的乐趣,以及对这个结果的社会价值的认识。”教师要帮助学生确立学习目标,因为目标对人的行为具有定向作用、激发作用和维持作用。“
教师要及时地得到来自学生的反馈信息,并且根据反馈信息及时对教学进行调整,这将在很大程度上提高教学质量。所以,教师不但在课堂教学中应当注意观察学生的反应,而且应当充分利用课间休息时间和答疑时间,加强和学生的交流,要注意收集学生对该课程的反馈信息,及时对课程教学进行优化调整。
参考文献:
[1]张应强高等教育质量观与高等教育大众化进程[J].江苏高教,2001,(5):8-13
[2]胡寿松,自动控制原理简明教程(第四版)[M].北京:科学出版社,2005
[3]杨宁.学生课堂提问的心理学研究及反思[J].湖南师范大学教育科学学报,2009,(1):96～99,108
(责任编辑:郝魁府)