◇成都大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院 胡 林 唐 琳 趙永鑫 雷 霖

高校傳統(tǒng)的《信號與系統(tǒng)》實驗教學(xué)的目的是對理論知識進行驗證。隨著就業(yè)形勢日趨嚴峻，用人單位對學(xué)生綜合實踐能力的要求也越來越高。因此，《信號與系統(tǒng)》實驗課程教學(xué)改革勢在必行。教學(xué)改革主要集中在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式兩個方面。本文結(jié)合成都大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生實際，針對目前《信號與系統(tǒng)》實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和不足，分別對實驗課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革進行了探討，希望以此提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性和學(xué)生的綜合實踐能力進而提升其在職場中的競爭力。

《信號與系統(tǒng)》是一門專業(yè)實踐性強、知識面涉及廣的專業(yè)基礎(chǔ)課，是電氣工程及其自動化、電子信息工程、通信工程、自動化等專業(yè)本科生的必修課程。它也是電子信息類專業(yè)學(xué)生的考研專業(yè)課程之一。本課程是將學(xué)生從電路分析的知識領(lǐng)域引入到信號處理與傳輸領(lǐng)域的一門重要課程，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起著銜接作用。因此，學(xué)生掌握好信號與系統(tǒng)分析的基本方法和理論，不論是對后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，還是對畢業(yè)后從事專業(yè)相關(guān)工作，都具有十分重要的意義?！缎盘柵c系統(tǒng)》實驗教學(xué)是其理論教學(xué)的延伸，通過實驗教學(xué)，可以將《信號與系統(tǒng)》中所涉及的理論知識形象化、具體化，從而加強學(xué)生對重難點知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力。因此，實驗教學(xué)在本課程的教學(xué)中起著重要的作用。目前我校開設(shè)的《信號與系統(tǒng)》課程也包含了相關(guān)的實驗課程，所采用的實驗方式有兩種：基于實驗箱的硬件實驗和基于MATLAB軟件的仿真實驗。硬件實驗箱存在信號調(diào)節(jié)范圍有限、對“信號與系統(tǒng)”理論缺乏直觀表達等缺點。此外，實驗箱只能提供相對簡單的驗證性實驗，可設(shè)置的綜合性、設(shè)計性實驗較少，難以滿足目前的教學(xué)需求。因此，對信號與系統(tǒng)實驗的內(nèi)容進行改革勢在必行。另外，對于教學(xué)改革來說，教學(xué)方法也很重要。

目前許多教學(xué)一線工作者對實驗教學(xué)進行了長期而有效的探索和實踐，提出了許多行而有效的改革措施[1-3]。但是，這些文獻都不是針對《信號與系統(tǒng)》這門課程的。由于每門課程有其各自的特點，任一課程都無法直接照搬其它課程的實驗課程教改措施。當然，也有一些文獻關(guān)注《信號與系統(tǒng)》這門課程的實驗教改。例如高瑞等提出了一種基于e-labsim虛擬仿真平臺的綜合教學(xué)法[4]；唐亮等結(jié)合西安思源學(xué)院電子信息工程專業(yè)學(xué)生實際對《信號與系統(tǒng)》實驗課程內(nèi)容進行了改革實踐[5]；陳昌兆等通過一道具體例題詳細介紹了《信號與系統(tǒng)》實驗課程中應(yīng)用MATLAB仿真軟件時的一般環(huán)節(jié)和主要步驟[6]。不同于上述研究，本文以成都大學(xué)為例，通過分析目前《信號與系統(tǒng)》實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和不足，分別對實驗課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式提出了一些改革舉措并結(jié)合實踐探索改革效果。

1 實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和不足

在以往我校的《信號與系統(tǒng)》實驗課程教學(xué)過程中，存在著實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式兩方面的問題。

1.1 實驗教學(xué)內(nèi)容

《信號與系統(tǒng)》實驗內(nèi)容由硬件實驗和軟件實驗兩部分組成，其中硬件實驗均為驗證實驗，實驗內(nèi)容單一且固定;軟件實驗內(nèi)容主要是驗證實驗，只能驗證《信號和系統(tǒng)》中的理論知識點。在仿真過程中，學(xué)生需要使用MATLAB軟件進行仿真。但是由于教學(xué)時間所限，授課老師對MATLAB軟件并不會作特別地講解。目前我校所設(shè)置的實驗教學(xué)內(nèi)容雖然可以達到驗證理論知識的目的，但也嚴重限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

1.2 實驗教學(xué)模式

實驗課時一般少于理論課時。在實驗課上，除去老師的教學(xué)時間，留給學(xué)生進行實驗的時間非常有限，大多數(shù)學(xué)生只能在課上完成基本的教學(xué)任務(wù)，試圖通過目前教學(xué)大綱中所提供的實驗提高學(xué)生的綜合動手能力是很難的。

僅僅改變教學(xué)設(shè)備和內(nèi)容而忽視教學(xué)方法的教學(xué)改革已經(jīng)不適應(yīng)當前的教學(xué)現(xiàn)狀。實施教學(xué)改革，不僅需要教學(xué)內(nèi)容的改革，更需要教學(xué)方法的改革。

綜上所述，《信號與系統(tǒng)》實驗課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式存在以下問題。

（1）實驗內(nèi)容陳舊。現(xiàn)有的《信號與系統(tǒng)》實驗以驗證性實驗為主，而綜合實驗和設(shè)計實驗的內(nèi)容幾乎為零。這樣的課程安排，會直接導(dǎo)致學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的目的和意義認識不足，學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)遠遠不夠，嚴重影響學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的主動性和積極性。

（2）實驗教材存在的問題。近年來，我校與大多數(shù)高校一樣，都使用相同的實驗教材，實驗內(nèi)容和操作過程變化不大。課堂上，實驗教材與教師講解同步進行。老師用手教，學(xué)生在混亂中學(xué)習(xí)。從準備實驗到課堂講解，教師花費了大量的時間和精力，但并沒有取得良好的教學(xué)效果。

（3）課堂時間安排上的問題。目前，《信號與系統(tǒng)》實驗課程理論課與實驗課差異較大，導(dǎo)致實驗課程內(nèi)容不能擴充，時間少，任務(wù)重，學(xué)生在實驗中遇到的問題不能及時應(yīng)對，削弱了學(xué)生探索實驗現(xiàn)象的意愿。

2 實驗教學(xué)改革措施

2.1 注重設(shè)計型、探索型、研究型綜合性實驗

在保證學(xué)生能夠通過基本驗證性實驗加深對理論教學(xué)中的重難點知識的理解、熟練掌握基本軟硬件仿真操作方法的基礎(chǔ)上，刪去部分內(nèi)容陳舊、操作簡單、功能重復(fù)、缺乏自主性的單一驗證性實驗。加強實驗內(nèi)容的開放性、探索性、研究性、綜合性，結(jié)合新時代背景，引入新技術(shù)和現(xiàn)代化實驗手段豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，進而建立起包含基礎(chǔ)性實驗、驗證性實驗、研究性實驗、探索設(shè)計性綜合實驗的由易到難、層次清晰、循序漸進、引人入勝、布局全面的實驗課程體系。

2.2 實施開放靈活的實驗教學(xué)模式，因材施教

（1）給予學(xué)生更多靈活性和自主性。針對不同層次的實驗，可以采取不同的授課模式。比如，針對基礎(chǔ)性和驗證性實驗，任課老師可以使用統(tǒng)一實驗內(nèi)容，要求每位學(xué)生必須在課上獨立完成，確保學(xué)生掌握基本實驗操作、鞏固所學(xué)理論知識點；針對探索研究性和自主設(shè)計性實驗，給予學(xué)生充分的自由，在任課老師的引導(dǎo)下，學(xué)生可通過查閱相關(guān)文獻，掌握實驗課題相關(guān)領(lǐng)域的研究背景和現(xiàn)狀，獨立自主完成實驗內(nèi)容設(shè)計和選材，也可組隊完成還可在任課老師以及其它專業(yè)老師的指導(dǎo)下完成，不限定學(xué)生的實驗時間，不要求其必須在課堂上完成。最終的實驗結(jié)果可以多種形式呈現(xiàn)，比如科技論文、創(chuàng)意作品、實驗報告、發(fā)明專利、軟件著作等，允許學(xué)生在研究探索性實驗中失敗。

（2）根據(jù)學(xué)生興趣愛好以及職業(yè)規(guī)劃不同，準備多套有針對性的實驗教學(xué)內(nèi)容供學(xué)生選擇，定向培養(yǎng)學(xué)生的技能。例如：針對擬從事軟件開發(fā)的學(xué)生，實驗內(nèi)容應(yīng)側(cè)重軟件編程能力的訓(xùn)練；針對擬從事硬件開發(fā)的學(xué)生，實驗內(nèi)容則更多側(cè)重于硬件電路的設(shè)計與連接；針對計劃考研深造的學(xué)生，實驗內(nèi)容應(yīng)偏向理論模型的仿真與驗證；針對畢業(yè)后從事專業(yè)相關(guān)工作的學(xué)生，實驗內(nèi)容主要關(guān)注行業(yè)前沿技術(shù)手段，實現(xiàn)學(xué)生從課堂到職場無縫銜接。

（3）根據(jù)學(xué)生的專業(yè)不同，采用多目標培養(yǎng)模式。例如：針對計算機專業(yè)的學(xué)生，盡量督促他們學(xué)會利用計算機軟件等所學(xué)專業(yè)知識來處理實驗數(shù)據(jù)；針對自動換專業(yè)的學(xué)生，盡量要求他們從系統(tǒng)控制的角度思考問題，用控制理論方法解決問題等等。

2.3 優(yōu)化實驗課程考核方式

注重對學(xué)生實驗過程的考核，實行科學(xué)精準的課程考核評價體系。為了精確、真實且公平的反映學(xué)生的實驗課程學(xué)習(xí)目標達成度，應(yīng)該重點考核學(xué)生的靈活運用所學(xué)理論知識的能力、動手能力、創(chuàng)新能力、分析問題解決問題能力等方面，不再只以學(xué)生出勤率作為唯一考核標準，設(shè)置平時分環(huán)節(jié)，對于課前準備充分，在平時實驗過程中積極思考、提問、實驗完成情況較好、動手能力強且能夠獨立分析和解決實驗過程中出現(xiàn)的問題，課后實驗報告書寫質(zhì)量較高的學(xué)生給出高分。

實施多元化成績考核模式。針對不同層次的實驗，使用不同的考核標準。針對自主設(shè)計型或研究型實驗，不再以實驗報告作為唯一考核依據(jù)，取而代之的可以是小論文、實物展示或者視頻展示。而其考核重點則為實驗設(shè)計內(nèi)容的完整性、實驗設(shè)計方案的可行性、實驗結(jié)果的可靠性以及理論分析的準確性等。

3 結(jié)束語

高校實驗教學(xué)改革勢在必行。本文從成都大學(xué)《信號與系統(tǒng)》教學(xué)實際出發(fā)，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗對實驗課程提出了改革，強化了教學(xué)內(nèi)容和手段，促進了教學(xué)質(zhì)量和能力的培養(yǎng)，提高了實驗教學(xué)水平。實驗教學(xué)效率和質(zhì)量的提升將會對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力起到非常重要的作用。