牛曉偉 李洪兵 陳強(qiáng) 劉毓 聶祥飛 謝輝

摘 要：針對(duì)信號(hào)系統(tǒng)課程本身理論抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，晦澀難學(xué)，學(xué)生難以將理論與實(shí)踐相結(jié)合這一問(wèn)題。分析了當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀、存在問(wèn)題，提出了一套旨在解決當(dāng)前設(shè)備利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重問(wèn)題的方案，給出了研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)，并整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化共享配置，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的方法。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化配置；資源整合；共享設(shè)備

一、 現(xiàn)狀與背景分析

目前本科信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)方式中方式單一，存在如下問(wèn)題：

（一） 教學(xué)內(nèi)容過(guò)于理論化，理論教學(xué)注重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo)和做題，沒(méi)和工程實(shí)例充分融合，不能解決實(shí)際問(wèn)題。

（二） 學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠，普遍感覺(jué)信號(hào)系統(tǒng)理論難懂，缺乏學(xué)習(xí)興趣。

（三） 教學(xué)內(nèi)容單一，重理論，輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（四） 教學(xué)依賴教師課件，主觀性大。無(wú)規(guī)范的教學(xué)講義。

（五） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)在試驗(yàn)箱EDA/MATLAB/DSP平臺(tái)、軟件之間缺乏互連。

二、 已有教學(xué)基礎(chǔ)

目前大多數(shù)高校本專業(yè)老師均學(xué)歷和知識(shí)層次較高，多是用MATLAB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)很多《信號(hào)與系統(tǒng)》課程算法的仿真，或利用SIMULINK工具建模工具，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)、建模和仿真需要。實(shí)現(xiàn)將MATLAB中的DSP仿真算法轉(zhuǎn)換為硬件平臺(tái)所需的硬件語(yǔ)言，可將仿真模型轉(zhuǎn)化為硬件語(yǔ)言程序，可在硬件平臺(tái)運(yùn)行。

三、 要解決的教學(xué)問(wèn)題

（一） 課程教學(xué)指導(dǎo)思想的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)行教學(xué)模式最大的不足是大綱沒(méi)有體現(xiàn)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程應(yīng)用性、系統(tǒng)性的特色。課題組擬根據(jù)就業(yè)市場(chǎng)對(duì)電子專業(yè)本科人才的需求，結(jié)合《信號(hào)與系統(tǒng)》課程主要知識(shí)點(diǎn)，對(duì)課程現(xiàn)行的理論和實(shí)踐分開(kāi)編寫的教學(xué)大綱進(jìn)行改革，制定以“理實(shí)融合型”教學(xué)模式。

（二） 課程教學(xué)內(nèi)容的重組?，F(xiàn)行教學(xué)模式對(duì)原理性知識(shí)講授得過(guò)多，而對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性講解得太少，并且缺乏實(shí)踐鍛煉。按典型“理實(shí)融合型”工程案例模式組織教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)完成具體任務(wù)或項(xiàng)目的工作過(guò)程訓(xùn)練，讓學(xué)生獲得普適性的工作過(guò)程，養(yǎng)成可持續(xù)發(fā)展能力，以應(yīng)對(duì)職業(yè)新環(huán)境對(duì)從業(yè)者提出的新要求。

（三） 考核方式的改革。《信號(hào)與系統(tǒng)》課程以往的考核形式相對(duì)單一，理論考試內(nèi)容側(cè)重于記憶，而實(shí)驗(yàn)考試僅注重知識(shí)點(diǎn)本身，不能體現(xiàn)算法的工程背景。可采用閉卷、開(kāi)卷結(jié)合，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)考核，要求現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果，教師根據(jù)學(xué)生完成的準(zhǔn)確性和熟練程度現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分。目的是促進(jìn)學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度、重視學(xué)習(xí)過(guò)程，重視知識(shí)點(diǎn)的細(xì)節(jié)學(xué)習(xí)。課程考核方式的改革可以從根本上杜絕“高分低能”現(xiàn)象的發(fā)生，是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力提高的重要手段。

四、 研究?jī)?nèi)容

（一） 如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》的興趣和學(xué)習(xí)效率？理論和實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)合。避免學(xué)生把該課程當(dāng)成數(shù)學(xué)來(lái)學(xué)習(xí)。

（二） 加強(qiáng)交叉知識(shí)貫通，對(duì)考研學(xué)生著重認(rèn)真輔導(dǎo)，建立長(zhǎng)效輔導(dǎo)機(jī)制。

（三） 強(qiáng)化“理實(shí)融合型”互動(dòng)教學(xué)，盡可能將相關(guān)算法用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)。

（四） 整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源（EDA/FPGA平臺(tái)，MATLAB DSP Builder/CCSLINK平臺(tái)，提高設(shè)備利用率。

五、 研究目標(biāo)

（一） 找到一套適合學(xué)生《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)的高效學(xué)習(xí)方法和模式，理論實(shí)踐完美融合一體化教學(xué)，最好使得理論實(shí)例充分結(jié)合。

（二） 整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，資源共享，提高設(shè)備利用率。

（三） 找到一套核實(shí)高效的學(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的方法和策略，為后期考研學(xué)生做經(jīng)驗(yàn)推廣。

六、 擬采取的方法

（一） 建立學(xué)習(xí)本課程的激勵(lì)機(jī)制，結(jié)合工程實(shí)例在信號(hào)處理中的應(yīng)用為背景講解，注重概念理解，強(qiáng)化數(shù)學(xué)功底。

（二） 對(duì)考研學(xué)生，加強(qiáng)獨(dú)立輔導(dǎo)，任課教師負(fù)責(zé)，強(qiáng)化靈活應(yīng)用能力。

（三） 加重MATLAB在仿真教學(xué)中的作用，盡量用仿真實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)理解。

（四） 實(shí)踐教學(xué)上，將信號(hào)處理算法下載到硬件芯片，實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合驗(yàn)證。

具體步驟如下：1. 根據(jù)實(shí)際需求，確定信號(hào)處理算法，先用MATLAB對(duì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，再用C編程在數(shù)字信號(hào)處理硬件芯片上運(yùn)行的性能進(jìn)行模擬，以驗(yàn)證算法的正確性，在滿足處理性能要求的前提下，要對(duì)算法的可行性進(jìn)行評(píng)估。2. 選擇合適的實(shí)現(xiàn)方法，即選擇一種合適的硬件芯片及其外圍器件。3. 設(shè)計(jì)硬件電路板并且編寫的程序代碼，用C語(yǔ)言或是MATLAB。4. 在DSP上調(diào)試所編寫的程序，并且做到程序和硬件電路都能滿足要求。

七、 實(shí)驗(yàn)資源整合使用的好處

（一） 基于MATLAB搭建的信號(hào)軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，拓展視野，避免局限于傳統(tǒng)固定的平臺(tái)框架，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性。

（二） 在MATLAB平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，簡(jiǎn)單易編程，可視化功能強(qiáng)，便于理解。

（三） 將EDA、DSP、MATLAB這些實(shí)驗(yàn)手段整合在一起，利用現(xiàn)有各種實(shí)驗(yàn)資源有效、合理整合，以多元化的實(shí)驗(yàn)途徑引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（四） 將《信號(hào)與系統(tǒng)》與數(shù)字信號(hào)處理的硬件平臺(tái)結(jié)合，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。其硬件功能可由設(shè)計(jì)者自行組合裁剪，只需進(jìn)行非常簡(jiǎn)單的操作，就可定制出自己需要的DSP模塊。（通訊作者：牛曉偉）

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[3]李雅珍.關(guān)于信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)的探討[J].科技信息，2011（18）.

作者簡(jiǎn)介：

牛曉偉，李洪兵，陳強(qiáng)，劉毓，聶祥飛，謝輝，重慶市，重慶三峽學(xué)院電子與信息工程學(xué)院。