摘要：建立一種行之有效的、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)模式已成為當(dāng)前人才培養(yǎng)的重要課題。本文從師資隊(duì)伍建設(shè)、教材建設(shè)、教學(xué)方法改革、實(shí)踐環(huán)節(jié)改革等方面對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下信號(hào)與系統(tǒng)課程的新的教學(xué)模式進(jìn)行論述。
　　關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才培養(yǎng)；教學(xué)方法；師資建設(shè)；教材建設(shè)；實(shí)踐教學(xué)
　　
　　隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)需要大量具有寬厚的專業(yè)理論知識(shí)和突出的實(shí)踐能力的“應(yīng)用型人才”。本科院校成為培養(yǎng)本科層次應(yīng)用型人才的主體，既符合我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求，也是我國(guó)高等教育多元發(fā)展的必然趨勢(shì)。在我國(guó)高等教育大眾化階段，教育質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，培養(yǎng)什么樣的人才，怎樣培養(yǎng)人才等問(wèn)題己經(jīng)受到各方面的重視[1]。
　　1師資隊(duì)伍建設(shè)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的根本
　　在高校培養(yǎng)人才過(guò)程中，教師和課程是兩個(gè)起決定作用的因素。只強(qiáng)調(diào)其中一方都達(dá)不到理想的教學(xué)效果。師資培養(yǎng)是教育改革的前提，改革成功與否關(guān)鍵在于教師的參與程度。只有教師認(rèn)同改革理念，參與改革過(guò)程，才能使改革成功。教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容的改革，都只有通過(guò)教師才能得以落實(shí)。
　　教師專業(yè)發(fā)展是課程改革的重要內(nèi)部支撐力量，有效的課程領(lǐng)導(dǎo)是教師參與課程改革的重要外部支持系統(tǒng)，內(nèi)外相結(jié)合，才能推動(dòng)教育改革的進(jìn)程。教師不僅是知識(shí)的傳授者，更應(yīng)是學(xué)生全面發(fā)展的促進(jìn)者。因此，在教師培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)教師的人格修養(yǎng)、人文素養(yǎng)、教育反思能力、激活創(chuàng)造能力、開(kāi)發(fā)和利用課程資源的能力、支持學(xué)生有效學(xué)習(xí)的能力等都提出了更高的要求[2]。
　　多年來(lái)，我們一直重視教師隊(duì)伍建設(shè)，并結(jié)合“信號(hào)與系統(tǒng)”省級(jí)精品課建設(shè)，組織了一支精干的教學(xué)隊(duì)伍。本門(mén)課程的教學(xué)人員共7人(博士4人、碩士3人)，其中教授2人、副教授3人、講師2人，由此形成了以教授為龍頭、副教授為骨干、講師為中堅(jiān)的教學(xué)隊(duì)伍。梯隊(duì)教齡、職稱的分布合理形成了一支高水平的老中青結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍。這些教師長(zhǎng)期從事“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)，并工作在科研第一線，負(fù)責(zé)或參加多項(xiàng)科研項(xiàng)目，具有較強(qiáng)的科研能力，有多年從事教學(xué)與科研的群體優(yōu)勢(shì)。大家積極開(kāi)展科研活動(dòng)，以科研促進(jìn)教學(xué)，注意將科研成果及時(shí)滲透到教學(xué)中，使課堂教學(xué)水平不斷提高，也為學(xué)生開(kāi)拓思路和了解學(xué)科前沿打下基礎(chǔ)，他們先后指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并完成了多個(gè)開(kāi)發(fā)課題，同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中每周都組織教研活動(dòng)，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)規(guī)劃課程教學(xué)體系，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容交流教學(xué)方法和教學(xué)手段，發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題及時(shí)解決，做到資源共享。這支教學(xué)隊(duì)伍可以說(shuō)是一支既能從事教學(xué)又能從事工程實(shí)踐的“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。
　　2教材建設(shè)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的保障
　　教材建設(shè)是課程建設(shè)的重要組成部分，它既是課程培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求的具體體現(xiàn)，也反映了教師的教學(xué)理念。因此，我們必須將以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的成果落實(shí)在教材建設(shè)上。教材建設(shè)中，我們應(yīng)注重體現(xiàn)基礎(chǔ)性和先進(jìn)性，體現(xiàn)人類的認(rèn)知過(guò)程和認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，體現(xiàn)專業(yè)特色，特別要注重理論與工程實(shí)際之間的聯(lián)系。
　　為此，我們新編了信號(hào)與系統(tǒng)系列教材，在進(jìn)行主教材編寫(xiě)的同時(shí)，同步進(jìn)行多媒體課件的制作，并計(jì)劃逐步編寫(xiě)“信號(hào)與系統(tǒng)復(fù)習(xí)指導(dǎo)書(shū)”和“信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)講義”，建立信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)教學(xué)錄相上網(wǎng)，構(gòu)成和諧完整的立體化教材體系。
　　與以往同類教材相比較，主教材的編寫(xiě)具有如下創(chuàng)新點(diǎn)。
　　1) 加重離散部分內(nèi)容，適應(yīng)計(jì)算機(jī)專業(yè)需要。由于信號(hào)與系統(tǒng)課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，其重要功能就是為后續(xù)課程打基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)的使用以及相關(guān)課程不斷增補(bǔ)到各電類專業(yè)授課計(jì)劃中，尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)，為了滿足后續(xù)課及新技術(shù)發(fā)展的需要，在信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)離散信號(hào)與系統(tǒng)分析勢(shì)在必行?；诖?，主教材將離散部分分析與連續(xù)部分分析并行，進(jìn)而強(qiáng)調(diào)離散部分的重要性。
　　2) 每章配備應(yīng)用舉例和習(xí)題，增強(qiáng)內(nèi)容吸引力。根據(jù)每章的具體內(nèi)容，結(jié)合當(dāng)前通信(如網(wǎng)絡(luò)通信，3G等技術(shù))、自動(dòng)控制(如系統(tǒng)設(shè)計(jì)、空間技術(shù))、信號(hào)處理(如模擬、數(shù)字濾波器、計(jì)算機(jī)圖像處理等)方面的最新技術(shù)，結(jié)合教師多年的科研實(shí)踐增加新的應(yīng)用舉例。同時(shí)，在每章的課后，配備適量的習(xí)題，力求使習(xí)題與實(shí)際相結(jié)合，避免學(xué)生出現(xiàn)單純做題的現(xiàn)象，這有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的志趣和熱情，推動(dòng)學(xué)生靈活、深入地理解和掌握基本概念。
　　3) 科技應(yīng)用軟件Matlab的應(yīng)用，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程的理解能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。為了加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力及工程素質(zhì)，教材單設(shè)一章，專門(mén)討論Matlab在信號(hào)與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用問(wèn)題。同時(shí)也根據(jù)課程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)若干基于Matlab的仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上模擬信號(hào)的分析處理過(guò)程和系統(tǒng)功能，完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的試驗(yàn)箱進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，它也可以復(fù)習(xí)和強(qiáng)化信號(hào)與系統(tǒng)課程中的一些重要概念。是對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)分析的鞏固和驗(yàn)證，有助提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)輔助分析方法解決問(wèn)題的能力。
　　先進(jìn)適用的教材不僅對(duì)推進(jìn)教學(xué)現(xiàn)代化，提高教學(xué)質(zhì)量具有明顯的效果，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。信號(hào)與系統(tǒng)課程教材建設(shè)涉及到教育思想、教學(xué)內(nèi)容、人才培養(yǎng)規(guī)格和知識(shí)結(jié)構(gòu)等方面，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程與基礎(chǔ)工程。教材建設(shè)要求教育工作者要轉(zhuǎn)變教育觀念，以素質(zhì)教育為中心，把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)三者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并融為一體，不斷改進(jìn)，以期達(dá)到令人滿意的教學(xué)效果[3]。
　　3教學(xué)方法的改革是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要手段
　　教學(xué)改革的核心是教學(xué)方法的改革，教學(xué)方法主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)過(guò)程中。在課堂教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)由以教師為中心向以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變；由單向灌輸向師生互動(dòng)轉(zhuǎn)變？如何將知識(shí)傳授與綜合能力培養(yǎng)相結(jié)合？對(duì)此，我們進(jìn)行了較深入的探索和實(shí)踐，在信號(hào)與系統(tǒng)課程的課堂教學(xué)中綜合使用了3種教學(xué)方法。
　　1) 全面推行“問(wèn)題”教學(xué)方法。應(yīng)用型人才培養(yǎng)的思想強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力為主要目的?！皢?wèn)題式”教學(xué)法就是教師以設(shè)置問(wèn)題或提問(wèn)方式引入知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考并鼓勵(lì)學(xué)生回答。此種方法的正確使用對(duì)于提高學(xué)生的素質(zhì)和學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力都有積極作用。圍繞問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生自覺(jué)思考、主動(dòng)探索，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題并最終解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
　　“問(wèn)題”教學(xué)法的關(guān)鍵是首先找出教學(xué)主題的切入點(diǎn)，激起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣(以引起好奇，產(chǎn)生疑問(wèn)為主要特征)，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力，進(jìn)而把興趣切入到對(duì)教學(xué)主題的討論上。比如在信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)中，在介紹一些重要理論之前，可通過(guò)一個(gè)例題或工程實(shí)際問(wèn)題或?qū)嶒?yàn)演示來(lái)引入問(wèn)題，設(shè)置疑點(diǎn)，使學(xué)生處于思維興奮狀態(tài)，然后展開(kāi)討論，最后進(jìn)行歸納總結(jié)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行課堂互動(dòng)測(cè)試。教師只要精心設(shè)計(jì)，很多教學(xué)內(nèi)容都可以找到恰當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)。這種教學(xué)方法的設(shè)計(jì)可以使學(xué)生充分融入到課堂中去，使課堂氣氛變得活躍，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被調(diào)動(dòng)起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的參與意識(shí)和求知欲望[4]。
　　2) 現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用。利用Matlab超強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算和波形繪制能力，使復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和變換變得簡(jiǎn)單明了，這有利于幫助學(xué)生將視線從教學(xué)計(jì)算的過(guò)程轉(zhuǎn)向計(jì)算結(jié)果所對(duì)應(yīng)的物理意義；Matlab也為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可視化及系統(tǒng)分析提供了強(qiáng)有力的工具。Matlab強(qiáng)大的工具箱函數(shù)可以分析連續(xù)信號(hào)、連續(xù)系統(tǒng)；同樣也可以分析離散信號(hào)、離散系統(tǒng)，并可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種分析或計(jì)算，如相加、相乘、移位、反轉(zhuǎn)、傅里葉變換、拉氏變換、Z變換等多種計(jì)算。如果教師能結(jié)合以圖形來(lái)輔助教學(xué)，那就能達(dá)到事半功倍的效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量及效率[5]。
　　
　　3) 結(jié)合課程所學(xué)內(nèi)容，抓住當(dāng)前新技術(shù)，制定課外作業(yè)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，除了書(shū)本上的作業(yè)以外，還要找出與現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的契合點(diǎn)，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容及時(shí)找出學(xué)生感興趣、想了解的“信號(hào)與系統(tǒng)”理論的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，在學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)頻域分析以后，可以根據(jù)學(xué)生最熟悉的手機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出：為什么大家的手機(jī)號(hào)碼不同？一代手機(jī)(模擬)與GSM手機(jī)的通訊原理有什么不同？為什么GSM和CDMA手機(jī)卡不能通用？3G是什么意思？調(diào)制解調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)通訊中的作用是什么？學(xué)生可以選作，但是必做其一。
　　4實(shí)踐環(huán)節(jié)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有力平臺(tái)
　　應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求工科高等教育應(yīng)針對(duì)綜合素質(zhì)教育，而非應(yīng)試教育。傳統(tǒng)的教學(xué)模式必須向提高學(xué)生綜合素質(zhì)、理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力的目標(biāo)發(fā)展，并將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力作為重點(diǎn)。在達(dá)到和實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)過(guò)程中，實(shí)踐教學(xué)改革起著至關(guān)重要的作用，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革已勢(shì)在必行。我們將信號(hào)與系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)分為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。
　　4.1實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
　　信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)理論的理解，掌握實(shí)際信號(hào)與系統(tǒng)處理技術(shù)。實(shí)驗(yàn)課不是課堂教學(xué)的補(bǔ)充或可有可無(wú)的形式，而是課堂教學(xué)的延伸。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)是一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)體。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的層次劃分，我們將信號(hào)與系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)層次。
　　1) 基于硬件實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。作為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)是以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)，主要針對(duì)原理性和抽象性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行原理性的演示和驗(yàn)證。目的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力。信號(hào)與系統(tǒng)課程共開(kāi)設(shè)4個(gè)基礎(chǔ)性硬件實(shí)驗(yàn)，分別為“數(shù)字示波器的使用”、“零輸入、零狀態(tài)及完全響應(yīng)”、“非正弦周期信號(hào)的分解與合成”以及“線性系統(tǒng)的頻率特性測(cè)試”。
　　2) 基于Matlab的仿真實(shí)驗(yàn)?；贛atlab的信號(hào)與系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)主要以綜合性為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。綜合性實(shí)驗(yàn)綜合和升華信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)，將部分分散的理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，同時(shí)與其他課程或?qū)嶋H系統(tǒng)相聯(lián)系，拓寬和加深學(xué)生的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)點(diǎn)到知識(shí)面的過(guò)渡，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和科研素質(zhì)。
　　在Matlab系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中，共有5個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別為“周期信號(hào)頻譜分析與綜合”、“信號(hào)的矩形脈沖抽樣與恢復(fù)”、“系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)及穩(wěn)定性分析”、“信號(hào)調(diào)制與解調(diào)”、“低頻濾波器設(shè)計(jì)及驗(yàn)證”。采用Matlab仿真實(shí)驗(yàn)，可以做到一人一組，甚至學(xué)生可以突破時(shí)間和空間的限制，在任何地方利用計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)，通過(guò)電子郵件等各種形式提交仿真程序和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)方式具有極大的靈活性，從而有利于提高學(xué)習(xí)效率。其次，實(shí)驗(yàn)課程中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使遠(yuǎn)程仿真實(shí)驗(yàn)融入到了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，完善了遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。
　　4.2基于各種大學(xué)生設(shè)計(jì)競(jìng)賽的自主課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
　　課程設(shè)計(jì)從應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生掌握并運(yùn)用信號(hào)與系統(tǒng)基本理論、基本知識(shí)和基本技能。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等一系列科技競(jìng)賽活動(dòng)有助于高校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)、提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力。
　　我們?cè)O(shè)定的自主設(shè)計(jì)，如“數(shù)字式頻譜分析儀設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“音頻信號(hào)分析儀”、“程控?cái)?shù)字濾波器”等題目都是以提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際工程應(yīng)用設(shè)計(jì)能力作為主要培養(yǎng)目標(biāo)?；诖髮W(xué)生設(shè)計(jì)競(jìng)賽的自主設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于相同的題目，不同的學(xué)生設(shè)計(jì)的過(guò)程可能完全不同，它既鍛煉了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)造性思維能力，又使學(xué)生在第一時(shí)間了解到科學(xué)發(fā)展的新動(dòng)向，盡快掌握新技術(shù)并熟練運(yùn)用。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　信號(hào)與系統(tǒng)是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的課程，對(duì)師資、設(shè)備、教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)要求都很高。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，社會(huì)各方面對(duì)應(yīng)用型人才的需求量越來(lái)越大。這就要求我們要加大應(yīng)用型人才的培養(yǎng)力度，在新的培養(yǎng)目標(biāo)下相應(yīng)地調(diào)整教育教學(xué)思想和方法。以上是我們信號(hào)與系統(tǒng)課程小組的想法和做法，它還有很多欠缺和不足，但希望以此起到拋磚引玉的作用，并且能和同行一起，通過(guò)討論，建立起一套適合普通院校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)改革的新模式，不斷地從教學(xué)實(shí)踐中提升教育理論，再以教育理論指導(dǎo)實(shí)踐，從而探索出一條應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效途徑。
　　
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