霍海波 杨琛 刘雨青 周悦 吴燕翔

摘要：针对上海海洋大学电气工程及其自动化专业特点，本校对“信号分析与处理”课程教学进行了改革。本文从教学内容安排、教学手段调整和考核方式完善三个方面入手，探讨了提高教学质量的一系列具体改进措施和方法。

关键词：信号分析与处理；教学内容；教学手段；考核方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）19-0083-02＼

近年来，针对电气工程及其自动化类专业对信号与系统相关知识的专业需求，我国工科类普通高校都相继开设了“信号分析与处理”课程，并将其作为重要的专业基础课。信号分析与处理技术是现代社会中发展很快且应用面很广的新兴学科，已渗透到计算机、通信、医学、生物学、军事、经济等各个领域[1]。

“信号分析与处理”是电气工程与自动化类专业人才不可缺少的知识领域，是将“信号与系统”和“数字信号处理”两门课程的教学内容进行有机整合后形成的一门全新课程。通过本课程的学习，学生掌握信号分析、处理的基本概念、基本原理和方法，为后续“自动控制原理”和“DSP原理与应用”等专业课程打下坚实的理论基础。“信号分析与处理”与后续的系统类课程结合，构成关于信号、系统的分析、综合设计的完备知识结构。

目前，本校电气工程及其自动化专业使用的教材为赵光宙主编的《信号分析与处理》[2]，本课程安排在大学二年级下学期讲授，内容涵盖了高等数学、复变函数、线性代数和电路原理等相关知识。从以往的教学情况来看，“信号分析与处理”课程理论性强，涉及数学知识较多，概念相对抽象，数学推导繁多。长久以来，教学过程基本倾向于理论和公式推导，学生在课堂上被动接受知识[3]。由于该课程涉及范围广泛，学生通常感觉概念抽象，理解和掌握起来有一定难度，产生了厌学、怕学的情绪，这不仅影响了本课程的教学效果而且对后续专业课程的学习和掌握非常不利，因此，“信号分析与处理”课程教学改革迫在眉梢。该课程的建设与改革符合我校“培养有深厚的理论基础、宽广的专业知识面和较强实践创新能力的宽口径复合型工程技术人才”的培养目标。

一、合理安排教学内容

为电气工程及其自动化专业开设“信号分析与处理”课程的目的是通过该课程的学习，使學生能系统地掌握信号分析、线性时不变系统分析、数字信号处理的基本理论和方法[4]。

（一）梳理课程知识点

加强“信号分析与处理”和先修课程（“高等数学”、“复变函数”和“电路原理”）以及后续课程（“自动控制原理”等课程）之间内容的衔接性。弱化课程之间重复的知识点，根据知识点在各课程中的重要程度及课程讲授的先后顺序等，明晰各课程对该知识点的分担情况，分清轻重。比如，连续时间信号和离散时间信号的复频域分析法在先修课程中已有大量相关讲授，我们讲授时只需调整角度，突出重点，简单讲授即可。分清课程重点、难点，有针对性的对这些概念逐步进行讲解。

（二）压缩理论推导课时

为了使课程能跟上计算机和数字技术的发展，避免简单地移植数学的教学模式，应在讲解相关理论时，注重概念的理解和建立，淡化数学技巧，对求解运算尽量简化[5]，重视理论与实际的联系。在授课时，我们大大压缩了经典时域分析方法的教学时间，同时，通过引入典型实例等加强对相关理论的理解和掌握，而非花大量时间进行数学公式的推导。

（三）丰富教学内容

由于该课程的理论性较强，内容比较单一抽象，在重点和难点的地方可以引入MATLAB图形或Flash动画演示等，将抽象的内容形象化地展现给学生，帮助他们理解和掌握。为了提高课堂教学效果，采用理论教学和知识应用展示相结合的方式，加深学生对相关理论的理解。此外，将课堂中一些重要知识体系的相关国内外前沿文献推荐给学生，并进行适当讲解，培养学生的创新意识和认知广度。

（四）注重数学概念、物理概念和工程概念的统一

这门课程中的数学概念大都有很强的物理背景和工程意义，我们的教学目标是通过学习这些数学知识，更深入地理解其物理概念，以便将相关的理论更好地应用于工程实际。因此，我们从现实生活中观察和搜集材料，在教学中通过深入浅出地阐述相关材料，把枯燥的书本理论知识与工程应用结合起来；引导学生从注重理论推导转移到认识基本物理概念，提高分析和解决实际工程问题的能力上来，激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

二、教学手段调整

鉴于“信号分析与处理”课程理论性强的特点，除了采用一定的课堂教学方法提高教学效果外，由学生亲自参与的实验、实践环节是必不可少的，这是培养学生学习兴趣和提高学习能力的重要环节。

（一）板书、多媒体和MATLAB仿真教学相结合

该课程包含大量的数学公式和理论推导，重要的公式推导和习题解析以板书讲解为主。同时，在课堂上充分利用多媒体技术，通过生动的多媒体演示将复杂、抽象的概念等直观、形象化地展现给学生，大大增加教学信息量。此外，将MATLAB仿真引入课堂教学，减少枯燥的理论讲授，帮助同学更好地理解、掌握重要知识点，提高课堂教学效率，培养和提高学生的学习能力。这有助于教师和学生形成良好的互动，提高教学效果。

（二）加强实验教学

实验课是提高学生学习兴趣和学生能力的重要环节，在教学过程中，应该适当设置重要教学内容的实验课。在验证性实验的基础上，应增加综合、设计性实验比例。综合性实验可将课程的重要知识点有机整合起来，有助于学生对所学知识点进行融会贯通。

由于我校“信号分析与处理”实验室硬件建设尚不完备，目前主要采用实验硬件电路搭建和MATLAB仿真技术相结合的方式来实现。下一步计划借助DSP实验室开展相应实验，将相关理论和算法用于以DSP为核心的实际系统中，培养和提高学生分析、解决综合实践问题的能力。

（三）增设实践教学环节

该课程理论性和工程性都很强，在加强理论教学的同时，也要强调其应用。我们鼓励学生利用课余时间进行案例分析和实践制作，将设计前布置选题改为学期初布置选题，这样学生有足够的时间设计试验方案并实施，期间将有创意的成果和实践创新作品定期展示给同学[6]。这有利于提高学生的学习热情和创新意识，有助于复杂概念的理解和掌握。

此外，对热心科研探索和技术开发的学生，鼓励他们积极申报大学生创新项目，采用教师提供题目和学生自拟题目相结合的方式，结合工程实际选题。鼓励同学参加一些高水平的竞赛，项目驱动，赛学结合，进一步培养学生的创新思维和意识，增强他们用“信号分析与处理”这一前沿学科理论解决实际问题的信心与能力。

三、完善考核评估方式

传统的考试方式不能如实反应学生掌握课程知识的程度，我校以理论为主，注重采用多样化的考核方法。理论考核和实验、实践考核相结合，期末考试和平时成绩评定相结合，综合评价一名学生的实际能力。

我校把考核内容分为三部分：平时成绩占20%，实验成绩占20%，卷面成績占60%。平时成绩包括出勤、作业情况、随堂小测试、课上回答问题等，鼓励学生重视课堂知识的学习。实验、实践成绩主要根据学生设计的方案、实际动手能力和所完成的作品质量等来综合评定。

四、结语

“信号分析与处理”在我校自动化控制技术课程群中占有重要地位，该课程对电气工程及其自动化专业后续控制类课程的教学奠定了基础。为了满足该专业的人才培养目标，探索有效的改革模式，对提高教学质量，丰富教学内容，强化数学概念、物理概念和工程概念统一以及培养和提升学生的实践创新能力等意义重大。

课题组教师在教学改革中深刻体会到，合理安排教学内容，注重学生实验、实践能力的培养和提升，考核评估方式的进一步完善，是未来一段时间内我校电气工程及其自动化专业“信号分析与处理”课程教学改革的重要方向。

参考文献：

[1]石海霞，周玉荣.电子信息工程专业“信号分析与处理”课程教学方法探讨[J].大众科技，2010，（11）：175-178.

[2]赵光宙.信号分析与处理[M].第2版.机械工业出版社，2006，5.

[3]石海霞.仿真技术优化信号分析与处理课堂教学的实践探索[J].时代教育，2014，（12）：68-70.

[4]孙晖，赵菁.信号分析与处理综合性实验设计与实现[J].实验技术与管理，2012，29（7）：161-164.

[5]吴京，王展，皇甫堪.“信号分析与处理”课程的教学改革[J].高等教育研究学报，2001，24（2）：42-43.

[6]石颖，宋利伟，李婷婷.“信号分析与处理”课程教学改革探索[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2014，（5）：140-142.