張春梅 劉澤良 譚海燕 馮卉

摘要：《隨機信號分析與處理》是一門綜合性和理論性較強的課程，特點是概念抽象、公式多，難于理解。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時，會感到枯燥、難學(xué)，所以必須從這門課程的特點出發(fā)，采用靈活多樣的教學(xué)方法，才能使學(xué)生較好地掌握本課程。

關(guān)鍵詞：隨機信號分析;教學(xué)方法;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）52-0081-02

一、引言

《隨機信號分析與處理》是高等院校通信、電子信息和電子工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程分為隨機信號分析、信號檢測與估計兩部分內(nèi)容。隨機信號分析部分包括隨機變量基礎(chǔ)、隨機過程的基本概念、隨機過程的線性變換、隨機過程的非線性變換、窄帶隨機過程和馬爾科可夫過程與泊松過程;信號檢測與估計部分包括估計理論和檢測理論。[1]《隨機信號分析與處理》概念多、公式多、內(nèi)容抽象，不易理解和掌握，是高等院校教學(xué)的一大難點。傳統(tǒng)的教學(xué)以課堂理論講授為主，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新的能力，為此，必須探討新的教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

二、《隨機信號分析與處理》課程的重要性

（一）從課程研究的對象分析[1-3]

信號分為確定信號和隨機信號，確定信號用確定的時間函數(shù)來表示，它的取值在任何時間都是確定的和可預(yù)知的，比如電路中電壓和電流都是隨時間變化的，是時間的確定函數(shù);振幅、頻率和相位都是確定的一段正弦波，也是確定信號。隨機信號不能用確定的時間函數(shù)來表示，變化具有隨機性。信號是消息的載體，消息中包含著信息，是信息的運載工具，通信的目的是傳輸消息中的有用信息，在通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)男盘栆话愣季哂胁淮_定性，否則就不能傳遞任何新的信息，也就失去了通信的意義。

（二）從課程的體系結(jié)構(gòu)分析

《隨機信號分析與處理》課程是工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，它的前置課程是高等數(shù)學(xué)、電路、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等基礎(chǔ)課，后續(xù)課程是移動通信、圖像處理、現(xiàn)代通信原理。在課程體系結(jié)構(gòu)中，它是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁和紐帶，起承上啟下的作用。

（三）應(yīng)用廣泛[2]

《隨機信號分析與處理》廣泛應(yīng)用于社會科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)等各個領(lǐng)域，在現(xiàn)代電子技術(shù)、現(xiàn)代通信、自動控制、系統(tǒng)工程的可靠性工程、市場經(jīng)濟的預(yù)測和控制、隨機服務(wù)系統(tǒng)的排隊論、存儲論、生物醫(yī)學(xué)工程、人口的預(yù)測和控制等方面都具有重要的實用意義。

三、教學(xué)方法探討

1.“授人以魚，不如授人以漁”。唐代著名文學(xué)家、思想家韓愈《師說》中提到：古之學(xué)者必有師。師者，所以傳道授業(yè)解惑也。今天，許多家長為孩子們請語文、數(shù)學(xué)、英語等家教，精挑細(xì)選各科老師，不在乎路究竟有多遠(yuǎn)，注重的是老師的學(xué)識和能力。人們常說：“教師是人類靈魂的工程師”、“教師是太陽底下最崇高的職業(yè)”，這都充分說明了教師的重要地位。傳統(tǒng)的教學(xué)以教授為主，在課堂上，教師是主體，是發(fā)言者;學(xué)生是客體，被動地接收教師每堂課的內(nèi)容，這樣經(jīng)常達(dá)不到理想的教學(xué)效果。教育教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，不是簡單的知識“搬遷”，學(xué)生更不應(yīng)是教師手下的花朵。我們需要改變這種教學(xué)模式，“授人以魚，不如授人以漁”。教師不僅僅傳授給學(xué)生知識本身，更重要的是傳授學(xué)習(xí)的方法，送的不僅僅是一條魚，解決的不僅僅是燃眉之急，而是長久之憂。

2.“嚴(yán)”與“鼓勵”相結(jié)合?！皣?yán)師出高徒”是傳統(tǒng)的教學(xué)理念，宋朝王應(yīng)麟三字經(jīng)中寫到：教不嚴(yán)，師之惰，也突出了一個“嚴(yán)”字，可見“嚴(yán)”在教育環(huán)節(jié)中的重要性。我們首先肯定“嚴(yán)”之好處，“不以規(guī)矩，不能成方圓”。有些學(xué)生學(xué)習(xí)能力差、自控能力不足，這時，“嚴(yán)師”是有必要的，一方面，在教師的嚴(yán)格要求下，可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法、糾正不良行為;另一方面，教師淵博的知識、獨具一格的教學(xué)方法和經(jīng)驗、一絲不茍的教學(xué)態(tài)度感染、影響著學(xué)生，能夠激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。再次，我們需要面對“嚴(yán)”之弊端。有一部分教師過于注重“嚴(yán)”的作用，在整個教學(xué)過程中非常嚴(yán)肅，板著臉，不茍言笑，這無疑拉大了教師自己和學(xué)生的距離，在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中，會不會束縛學(xué)生的獨立思考能力？會不會限制學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)？過多的“嚴(yán)”會打擊學(xué)生的積極性，讓他們有種挫敗感，甚至懷疑自己的能力。今天，許多培訓(xùn)中心采用鼓勵式的教學(xué)方法，也許某一個學(xué)生的表現(xiàn)很一般，但是，教師善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的亮點，并鼓勵學(xué)生繼續(xù)努力，在學(xué)生課程結(jié)束時，頒發(fā)各種類型的獎狀。通過這種方式，增強了學(xué)生的自信心，使其堅定了繼續(xù)學(xué)習(xí)的決心。雖然這種教學(xué)方式主要應(yīng)用于中小學(xué)學(xué)生，但對大學(xué)教育也是一種啟發(fā)。教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”構(gòu)成了教學(xué)活動，“教”和“學(xué)”都很重要。在課堂教學(xué)中，需要以嚴(yán)中有寬、寬中有樂、樂而不亂的方式進行教學(xué)。

3.上好第一課。一出戲，要演好序幕;一部樂章，要湊好序曲，所以說第一課是教學(xué)活動中重要的一個環(huán)節(jié)。（1）課前精心準(zhǔn)備。教師要精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，《隨機信號分析與處理》的第一章內(nèi)容是隨機變量基礎(chǔ)，受課時限制，加上這部分內(nèi)容是復(fù)習(xí)內(nèi)容，一般分配2學(xué)時。如果把這部分內(nèi)容全部展現(xiàn)在課件中，大量的公式?jīng)_擊著學(xué)生的視覺，會使其產(chǎn)生視覺疲勞，甚至厭學(xué)情緒，因此，課件內(nèi)容要簡明扼要，盡量以知識樹的形式展示給學(xué)生。課件是課堂教學(xué)的輔助部分，教師需要非常熟悉授課內(nèi)容，如果過多地依賴課件，會讓學(xué)生產(chǎn)生這種想法：老師上課的內(nèi)容都在課件上，以后再學(xué)吧。這種想法一旦發(fā)芽，會非常不利于以后的教學(xué)活動。因此，第一次課的內(nèi)容不宜太多，要以板書的形式把重點公式及習(xí)題展示給學(xué)生，留給學(xué)生思考的空間，增強互動環(huán)節(jié)。（2）精彩的開場白。作家高爾基說過：開頭第一句是最難的，好像音樂里的定調(diào)一樣，往往要費好長時間才能找到它。教學(xué)也一樣，一段精彩的開場白，一個好的開端，能夠吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生思維的火花。對于工科學(xué)生而言，學(xué)生比較關(guān)心課程的應(yīng)用情況，所以，在《隨機信號分析與處理》課程的學(xué)習(xí)中，可以以一個工程應(yīng)用為例引入，進而延伸到隨機信號的應(yīng)用領(lǐng)域，激發(fā)他們的求知欲和創(chuàng)新性。（3）交流。一般情況下，教師和學(xué)生在第一次課時是初次見面，存在陌生感，為了消除彼此的陌生感，拉近距離，可以進行自我介紹，讓學(xué)生了解教師，也讓教師更好地了解學(xué)生的特長、學(xué)習(xí)情況，這樣有助于更好地進行教學(xué)，還可以使第一次課在輕松愉快的氛圍中度過。

4.實驗教學(xué)。《隨機信號分析與處理》的理論性和綜合性較強，涉及的前期課程比較多，對本科生來說學(xué)習(xí)難度比較大。因此，長期以來，該課程注重理論教學(xué)、公式推導(dǎo);輕視實踐教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏綜合能力的運用，遇到問題時不知從何下手、如何解決。為了提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，需要重視實驗環(huán)節(jié)。該課程的實驗環(huán)節(jié)采用Matlab進行仿真實驗，有的專業(yè)前期沒有輔修過Matlab，直接進入實驗室進行實驗，勢必影響實驗要達(dá)到的效果。為此，應(yīng)該在《隨機信號分析與處理》課程一開始就布置給學(xué)生Matlab的學(xué)習(xí)使用任務(wù)。實驗分為驗證性實驗部分和綜合實驗部分。

5.改革考核方式?？荚囀鞘侄危皇悄康?，它是檢驗教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的一種方式。目前，考核方式以閉卷考試為主，方法單一，不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，本課程采用平時成績+期中考試成績+期末考試成績的方式進行考核，比例是1∶1∶8，平時成績依據(jù)作業(yè)和課堂表現(xiàn)來考核，期中考試成績依據(jù)大作業(yè)或者論文形式來考核，期末考試成績以閉卷考試的方式來考核。

四、小結(jié)

本課程的綜合性較強，無疑是對學(xué)生的一個大挑戰(zhàn)，為了使學(xué)生更好地掌握本課程，需要多元化、靈活性地選擇教學(xué)方法，更需要學(xué)生的積極參與。

參考文獻：

[1]羅鵬飛，張文明.隨機信號分析與處理[M].第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]劉磊，王琳.隨機信號與系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[3]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].第七版.北京：國防工業(yè)大學(xué)出版社，2012.