赵婷婷 等

摘要： 近年来，随着信息技术的迅速发展及超大规模集成电路和计算机的普遍应用，新的信号处理和分析技术不断涌现。有关信号与系统和数字信号处理的概念、理论和分析方法不断发展，使用领域也不断扩大。鉴于信息类专业两大核心课程《信号与线性系统》和《数字信号处理》知识结构和教学内容存在的问题，针对当前三类本科院校学生的特点，提出了构建新的教学体系，优化整合教学内容，并对相关课程进行了实践及探索。以教学内容，教学方式，实验教学，考核方式等为主体思路，进行两课的优化整合。

Abstract： In recent years， with the rapid development of information technology and the widespread application of very large scale integrated circuit and computer， a new signal processing and analysis technology is constantly emerging. The idea， theory， and analysis method of signal and system and digital signal processing continuously develop， and the applied field is also growing. Aiming at the problems in knowledge structure and teaching content of Signal and Linear System and Digital Signal Processing， according to the characteristics of students of independent colleges， the paper puts forward the suggestions， including building new teaching system， optimizing and integrating teaching content， and makes exploration and practice. The author puts the optimization and integration of two courses from teaching content， teaching method， experiment teaching， and assessment methods.

关键词： 信号与线性系统；数字信号处理；优化整合

Key words： signal and linear system；digital signal processing；optimization and integration

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0171-02

0 引言

两课为本院信息工程系电子信息工程与通信工程专业的专业基础平台课。改革优化前两课的教学各自为政，存在授课内容重复、衔接不合理、综合度不够等问题，而这些问题又随着教学计划的修改和课时的减少而更加突出。因此两课的优化整合势在必行，我们尝试着进行教学改革，针对信息类专业两门核心课程《信号与线性系统》与《数字信号处理》建立新的课程体系，利用新的教学方法和思想，使三本学生从被动学习转变为主动探索，同时提高工程实践应用能力。

1 建立两课的课程体系

《信号与线性系统》与《数字信号处理》课程教学内容都比较成熟和经典，但在课程开设时，为了保证各自的课程完整性，必然有部分教学内容重复。因此我们为了达到最佳的课程衔接及教学效果，首先确保《信号与线性系统》的主体基础地位不动摇，因为《信号与线性系统》课程是《数字信号处理》理论基础，《数字信号处理》是《信号与线性系统》课程在离散域中的深入扩展。其次，强调《数字信号处理》课程的应用技术层面，综合运用学生已掌握的各门课程的相关专业知识基础上，结合信息采集、信息传输、信息处理和信息应用等数字信号技术特点与计算机和相应专用实验器件，系统全面的介绍数字信号处理的概念、原理、相关软硬件知识及技术应用。使三本学生脱离繁重的抽象理论计算，在具体的实践中掌握数字信号处理基本理论和实现方法。为此，我们把《数字信号处理》的48学时修改为64学时，其中包括32学时的上机实验（比改革前的《数字信号处理》课程实验增加了24学时）而《信号与线性系统》仍保持72学时的理论学时。

2 教学内容和教学手段的改革

在《信号与线性系统》与《数字信号处理》两门课程中，有许多抽象的数学、物理、工程等概念，既不好教也不好学，传统的单一板书授课方式显然已不适和，而恰恰多媒体综合教学手段（CAI课件及电子教案）可以令这些枯燥的数学推导，抽象的物理意义活灵活现在学生面前。目前的实验大多数是验证性实验，且完成效率低，学生在做实验前并不清楚为何要做，导致多数实验流于形式何谈开拓与创新。当今软件仿真能力很强，随着计算机运算速度日益增长，完全可以用软件来完成以前必须用硬件才能完成的实验。Matlab就是一款很好的强大的数学运算工具，也是当前国外信号处理最为流行的仿真软件之一。这样一来把课堂搬到实验室，更生动更直接的学习课程内容，培养学生创新及设计能力。

3 考试方法和考试内容的优化与探索

长期以来《信号与线性系统》与《数字信号处理》课程的不及格率居高不下，被学生冠以“大挂”课程之首，究其原因无外乎学生对抽象的数学推导公式掌握不好，考前一味的背公式，做习题，却忽略物理意义及各知识点之间的联系，考试中一旦对于某个公式的记忆中断，便导致发挥失常。而长期的低通过率严重影响学生的心理压力，对考试逐渐丧失信心等恶性循环。除了学生的这些主观因素外客观因素是可以通过课程的考核改革降低不及格率的。具体做法：《数字信号处理》课程在考核方式上采取加大平时成绩的比重，由原来的30%增加到50%，其中实验成绩占40%，另10%是传统的平时成绩（包括出勤率，课堂测验和作业等）同时考试采取开卷形式，考前发一张专用纸，可以让学生把认为需要的公式理论等都写在上面带进考场，这样学生就不会单一的认为考试就是考公式考计算，自然学习的重点就会转移到实验应用能力上。同时，试卷考题也将注重计算转移到注重分析和综合上，在保证传统客观题的基础性和全面性的前提下，适当增加创新与拓展题（不超过10%），既使考试成绩有层次性，又比较全面的检验学生对课程了解的深浅程度。考核方式的改革对素质教育的革新和工程实践能力的培养非常有利。

4 两课的初期实践与探索

针对三本学生数学功底薄弱，理论分析基础差这一现状，《信号与线性系统》强调基础方法层面，大胆丢弃数学理论已详细完成的公式理论推导和纯数学运算，强调数学公式的物理概念和工程意义的理解。《数字信号处理》强调应用技术层面。

考虑到两课教学分属两个学期，为了课程的连贯性和知识结构的完整性，两课有关离散信号和离散系统以及Z域分析部分等内容有必要重复，但侧重点不同。《信号与线性系统》侧重离散信号与离散系统的基本概念、物理意义及Z域分析的各种方法而《数字信号处理》则突出讲授以数字信号与系统的应用分析为核心和目的的离散问题，以实用性为目标，用尽可能少的学时，以内容回顾和补充的形式安排这部分内容，避免重复过多，同时淡化两课繁复的理论数学推导证明，统一相关概念的物理意义和符号标注。

在新的课程体系和知识架构下，编写与之相应的实验教材，实验指导书本方便学生掌握和理解《信号与线性系统》与《数字信号处理》的理论和分析方法并能很好的解决实际问题的原则，力求信号处理知识的完整性、逻辑性、连贯性。

5 结束语

目前，我院已初步实现了《信号与线性系统》与《数字信号处理》的课程体系与知识结构的优化整合，并在新的课程体系指导下，编写了具有三本院校特色的实验指导教材，并制作了基于课堂的理论和实验多媒体CAI课件。经过三年的教学实践推广，基本达到了预期的教学效果，取得了一些成绩，两课的不及格率也有所降低。在此新教学体系架构下，以本院教授许庆山的教材《电路、信号与系统》为蓝本，正在积极努力的编写适应三类本科院校的两课教材。但教学改革及课程整合优化是一个系统工程，非一朝一夕即刻见效的，要协调各项可利用资源，包括实验室建设，师资人员培养，教学管理等才能取得最好的教学效果。教育以人为本，国家教育发展也当教改先行。

参考文献：

[1]许庆山.电路、信号与系统.航空工业出版社，2002.2.

[2]程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社，2001年.

[3]Vinay K.Ingle，《数字信号处理》（英文影印版），北京：科学出版社，2003年.

[4]谢德芳.《数字信号处理教程》（面向21世纪高职高专电子通信系列规划教材）.北京：科学出版社，2005年.