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摘 要：《信号与系统》这门课程包含较多的数学理论推导，对学生的数理基础有一定要求。对于应用型本科大学生而言，毕业生的培养目标更偏重于技术应用，因此在《信号与系统》的教学过程中，应当因材施教适当变革。文章从教学内容、教学技巧两个方面出发，结合应用型本科毕业生的培养目标，论述如何培养学生创造性思维和自主学习的能力，总结了《信号与系统》课程教学改进的一些经验及技巧。
关键词：信号与系统课程教学;教育技术;教学技巧
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）16-0138-03
Abstract： The Signal and System course contains a lot of mathematical theory derivation， which has certain requirements for the mathematical basis of students. For applied undergraduate college students， the training objectives of graduates are more focused on technical applications. Therefore， in the teaching process of signal and system course， appropriate changes should be taught according to their aptitude. Based on the teaching content and teaching skills， this paper combines the training objectives of applied undergraduate graduates， discusses how to cultivate students" creative thinking and self-learning ability， and summarizes some experiences and techniques of signal and system course teaching improvement.
Keywords： signal and system course; educational technology; teaching skills
《信号与系统》作为电子信息科学技术专业的核心基础课，在培养学生专业知识体系上有着重要的基础地位。[1-3]由于课程自身的特点，在教学过程中，学生普遍反映数学推导过于繁重，教学内容略显枯燥。因此在教学过程中，如何有效激发学生自身兴趣显得尤为重要。通过长时间的教学经验积累，反复与学生进行沟通交流，了解到学生更希望通过一些形象的工程实例来帮助理论知识的理解。为了提高学习效果，对教学内容进行反复甄选，结合教师自身的工程项目经历，在课堂教学中与学生分享的工程案例，培养学生创新创造思维和自主学习能力。
一、教学内容的选取
《信号与系统》是一门内容繁多的基础理论课，通常由于课时数限制，任课教师不可能在有限的课时内讲得面面俱到，需要对课本内容进行必要的甄选，选择其最为精华的部分进行最深入的讲解，保证绝大部分学生能够掌握基本理论，完成电子科学技术专业基本科学素养的培养。对由相对次要的内容任课教师要能够大胆舍去，因为这些知识技能，学生可以在今后的实际工作中进行学习，暂时的缺失不会对学生未来的职业上升空间造成很大限制。这样就对教师的教学水平提出很高的要求。教师需要了解整个电子信息技术行业的发展历史，准确分辨各个知识点在整个《信号与系统》知识体系中的重要性，完成重点、难点的突破;此外，任课教师需要在若干个科学领域都有所涉猎，以信号与系统的知识作为立足点，将各个学科知识融会贯通，并在信号与系统课程中进行交叉，培养学生的创新创造能力。
（一）适当减少数学推导，加强学生对原理的理解
专业基础主要是指学生应该具备的专业素质、技能，应用型本科院校在重视学生实践技能的同时，不能完全忽视专业理论的教学，而是应该通过不同的教学方式减少或者替代单纯的数学理论推导，这样才能够更好地对其进行专业知识培养。只有在扎实的理论知识基础上，才能够更加准确地对专业技能知识进行理解，从而不断成为社会所需要的应用型人才。
《信号与系统》作为电子科学技术专业的核心基础课，是电子科学技术专业理论基石，课程内容中含有大量的数学公式。应用型本科高校生源相对于985、211重点高校的生源，其数理基础较为薄弱，但对于应用型技术却有着浓厚的兴趣。倘若教师仅仅按照书本内容，进行枯燥的数学公式推导，容易导致学生丧失信心，并且仅仅講授书本上的数学公式推导，并不符合应用型本科高校的办学理念，对于应用型本科高校生源应当更加注重应用型技能的塑造。但是，如果完全不了解学科的理论基础，必然对毕业生的职业生涯造成很大的限制。因此在教学过程中我们减少了大量繁杂的理论推导，尝试用一些精巧的模型或简单而不完备证明来帮助学生对基本理论的理解。为此我们尝试采用各种不同的方式，尽可能帮助学生更加深刻的理解信号与系统的本质原理，为其今后的工作提供充足长久的竞争能力。
（二）用书本知识，解释日常生活现象
《信号与系统》虽然作为一门电子科学技术专业课程，但其中也包含了很多最基本的自然规律，能够用来解释日常生活中诸多的自然现象。在课堂教学中，适当引入一些学生日常生活能够遇到的现象，能够很有效地激发学生的课堂积极性，与任课老师形成较多的互动环节。例如在课堂教学中以雨过天晴出彩虹为例子，讲解《信号与系统》中傅里叶变化。天空中出现彩虹其实白光的傅里叶变化，雨后由于空气湿度大，空气中含有较多水汽发生折射，形成不同颜色光的分离。彩虹是自然界中常见而美好的现象，利用彩虹的现象来说明傅里叶频谱，能够给学生带来更为直观、感性的认识。
（三）跨学科内容交叉
从当代大学教育的调查中了解到，大部分大学生在学习某些专业课后，如果毕业后没有从事相关领域的工作，所学知识基本在一两年内就会遗忘，当然这也是符合人类记忆的客观规律的。但是，如果大学教育中采用网状知识结构进行传授，将大大提高学生对知识的理解和长久记忆时间。脑科学的研究表明，人们对于点状、线状的知识往往能够很快接受，但同时也较容易被遗忘，而网状知识结构有着多重知识的交叉，各个知识点之间有着紧密联系，相互支撑、相互补充，一旦知识网络形成，不容易被遗忘。
此外，对于应用型本科教育来说，拓展学生专业的宽度，帮助学生将技能在不同学科领域进行延伸，有助于学生对相关领域的了解。作为一名基础课教师，应当站在学科的制高点，具有纵观全局的眼光、科学的态度以及务实的作风，探索基础课程教学的新方法和新思路。在教学过程中，适当添加多学科交叉类的具体实例、多领域融合的学习内容，帮助学生建立交叉学科的知识体系。例如在信号与系统的教学过程中，讲授带宽的概念时，尝试引入一些光纤通讯的实际工程应用，达到了较好的教学目的。
二、教学技术技巧的改进
学生的在校内的实践环节主要集中在实验、课程设计两个方面。部分学生反映实验课上按指导书完成相应的各种操作， 实验中验证性多，创造性动手性的实验偏少， 因此学习印象不深;在课程设计环节， 理论设计多，实践过程少，涉及基本技能的不足。作为应用型本科高校，最重要的就是学生应用技能的培养，力图使学生在基本工程技能方面加强锻炼， 以适应社会的需求。因此任课教师需要紧跟技术应用前沿，了解企业的技术更新，将先进的应用技术和工程实例带入课堂。其次合理安排课堂时间、注重实验教学，采用微课、反转课堂等教育技术，也能较好地提高《信号与系统》的课堂教学。
（一）生动有趣的工程实践案例
应用型本科大学与高水平综合性高校的培养目标有一定区别，其生源自身素质也有一定差距，因此应用型本科院校的高校教师更应该注重教学技巧的使用。以《信号与系统》这么课程为例，教师需要更多地引入案例，适时结合图像处理，高频电子线路等多门课程，减少理论公式推导。这主要是由于应用型大学本科生源数理基础较为薄弱，过多的理论公式推导然后使学生丧失学习信心和兴趣。在《信号与系统》的教学过程中，通过引入之前的科研工作实例，向同学们展示了信号分析在合肥光源高频系统中的具体应用，发现能够有效吸引学生的课堂注意力。
（二）合理安排课堂时间、注重实验教学
根据学生课堂注意力曲线[4]，可知学生注意力在5-35分钟阶段达到最高峰，相对而言在课程的开始和末端时，学生的注意力相对较差，因此任课教师应当将最重要的教学工作安排在这个时间区间内，利用这段时间进行新知识、难点的学习。在课堂时间的两头，由于刚进入学习状态和经历了较长时间的学习，学生注意力相对较差，任课教师可以利用这段时间进行上一章节的知识回顾，及本节课程的内容总结。课堂中适当留出一部分随堂练习时间，能够帮助学生加深课程知识的理解。选题上一定要注意练习题的针对性，能够与本节课学的知识内容紧密结合，重点突出。此外练习的另一个目的在于了解学生对本节课所学的知识掌握程度，作为教学反馈的重要手段之一。练习的形式则应多样化，可小组讨论一人发言交流;可学生独立完成，教师不提供任何形式的指导，选取多个代表交流发言[5]。通过恰当的课堂练习，能够满足学生学到知识的成就感，充分调动学生积极性和主动加入教学的互动环节，还减轻学生的课外负担。
（三）采用先进的教学手段
应用型本科高校注重学生实践技能的培养，学生实习实践环节较长，因此理论课程教学环节的课时略显不足。微课教学最大优势在于能够有效利用碎片时间，帮助学生自主学习。如前文所述信号与系统课程是电子信息类专业的学科基础课，特别是在应用型本科高校，专业理论课程教学内容多、学时少，一直困扰着授课教师。随着互联网技术的发展，国内高校一直在探索创新教学模式，“慕课”、“微课”和“翻转课堂”等新理念不断涌现。此类创新教学模式能够很好地弥补信号与系统课时不足的教学问题，教师可以将部分知识内容放在微课中由学生自主学习，从而节省宝贵的课堂时间。对于信号与系统这门课程，国内已经有很多大学教师都进行了微课改革实践，例如鲁小利等针对信号与系统课程，进行微课改革[6]，他们以周期矩形脉冲的频谱特点及信号带宽知识点为例详细阐述了微课的设计。任蕾等从微课的教学内容和教学方法等着手，介绍信号课程的微课设计，并以一阶 RC 串联电路分析为例详细阐述微课的设计过程[7]。这些宝贵的课程教学经验技巧都值得广泛借鉴。
三、教学效果分析
通过教学方法改进后，对学生的出勤率和位置分布進行了抽样统计。选取其中两组比较具有代表性的数据进行说明。图2的（a）（b）分别为教改前后的学生课堂位置分布图，其中深色表示位置被学生占据，白色表示位置空缺。图3为教改前后学生在各排各列的分布数量，从两次抽样的结果对比中不难发现，教改后的学生出勤略高于教改前学生出勤率。其中学生总人数为113人次，教改前学生出勤率为104/113=92.03%，教改后学生出勤率为109/113=96.46%。此外，我们根据学生课堂的二维位置分布分别统计了学生在各排的分布情况，如图3所示，由统计数据可知，教改前后学生大致都成正太分布形式，但教改后正太分布整体向Y轴方向移动，即前排上座率有所增加，学生更愿意坐在前排位置。客观的统计规律从侧面反映了教改后学生总体的学习兴趣有所增加。
四、结论
经历多个学期的摸索，总结了一套关于《信号与系统》教学改进的技巧。通过期末的教学反馈，学生表示在教学过程，课本中的数学公式基本原理转换成形象的模型实例，相对而言更容易理解记忆，大部分学生对《信号与系统》的教学效果较为满意。教学中引入先进的教学技术手段——微课，让学生能够在课余时间自主进行学习，增强学生对知识的理解。
五、结束语
由于教改前后抽样调查的样本数量较少，并不能完全反映教改前后的差异，在后续的教学过程中，我们将会增大统计抽样的样本，尝试在其他学科的教学过程中采用类似的教学方法，分析这种教学技巧的普遍适用性。同时也会继续完善微课教学，为学生提供更多的微课教学资源。
参考文献：
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[3]杨亚萍，姚竞红，鲍程红.信号与系统教学方法探析与思考[J].宁波工程学院学报，2006，18（1）：107-110.
[4]丁莹莹.谈注意力曲线与学习金字塔理论对课堂教学设计的启示[J].才智，2018（8）：35-36.
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[6]鲁小利，李丽芬，赵燕.微课《信号与系统》改革实践[J].信息与电脑（理论版），2015（2）：86-87.
[7]任蕾，薄华，金欣磊.信号与系统课程微课的设计[J].大学教育，2017（4）：35-36.