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信号与系统课程教学实践与探索
来源:互联网 qikanw | 刘二林,王颖
【分  类】 信息科技
【关 键 词】 信号处理;matlab;教改;仿真
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  摘要:信号与系统课程的特点念抽象、公式多,学生掌握起来困难,本文就如何就接合医学院校特点,以matlab 为平台,对利用该软件更好地配合信号系统的教学进行了探索,并改善了理论、实验教学、考试方式,阐述了如何把信号处理抽象概念简化、易懂。实践效果验证了教改的可行性、有效性。

  关键词:信号处理;matlab;教改;仿真

  Abstract: The feature of signal and system is abstract of the concept and a lot of formulas.so it is difficult task for students to master this course well.the paper research on the teaching of utilize the matlab software’s to cope with signal and system and Combined with the features of medical college.improving the method of Theory teaching ,practice teaching and pattern of the exam ,it also state that , how to express abstractive signal processing concepts in a simple way and make it easy to understand. It is feasibility and Validity to the teaching reform By the Practical effects。

  Key words: signal processing Matrix Laboratory;teaching reform;simulation

  引言 信号与系统是电类各专业本科生的一门重要的专业基础课,该课程所涉及的有关信号的获取、信号的传输、信号的处理的基本理论和相关技术,该课程一方面以高等数学、电路理论等课程为基础,同时又是后继的数字信号处理、医学信号处理、图像处理等专业课程的基础,在教学环节中起着承上启下的作用,该课程理论性较强且具有一定的实践性,其基本方法和原理广泛应用于信号处理和系统分析的各个领域。但长期以来,由于信号与系统课程本身的特点及教学方法和手段的单一,信号与系统课程却一直处于教难、学更难的境况中,信号与系统课的特点是概念抽象,数学含量大,繁杂的教学公式推导及数学结果使学生难于理解。如何将枯燥、难懂和课程变得有趣、易解,使学习由抽象的纯理论演变成理论与应用紧密结合方式,激发学生的学习激情一直是努力方向,在教学实践的基础上,并结合医学院种信号源来源丰富的特点,对现行的教学方法、手段的改革进行了有益的尝试,取得了较好的教学效果。 课程教学内容的改革 合理安排章节内容 针对我校因培养计划变更而造成信号与系统课程学时减少的情况,如何在较短学时内传授给学生较多的知识改革的首要目的,遵循以讲授基本原理、掌握基本技能为主,在教学内容的选择上坚持经典性与现代性、基础性与前沿性、理论性与实践性的统一,并结合我校医学信号处理的特点,按信号及其特性-——信号采集 ——信号处理——信号识别的顺序安排内容,对信号处理方法按时域——频域——时频域进行教学,这样有利于理清思路,同时在内容上补充一些现代信号处理技术及其在生物信号、医疗器械中的典型应用。

  1.2淡化公式推导,强化物理意义、实际运用

  信号与系统许多内容都涉及大量的、繁琐的理论分析与数学推导,这些繁琐的理论分析和推导,在具体教学活动的实施过程中给学生的理解和掌握带来了一定的难度,使学生疲于数学推导而弱化了对实际物理意义的理解,甚至因此对这类课程的学习感到乏味,教学效果得不到很好的保证。针对信号与系统课程内容的特点,利用MATLAB的信号处理工具箱的图形处理及数据可视化,教师可以将结论直接用图形来演示,从而让学生对抽象的概念和定理以及结论有直观的认识,并加深对一些重要概念的理解,结合一些具体的信号处理的事例。使繁重的数学推导变得更轻松,从而使学生更加注重实际信号处理的意义。 教学方法探索 2.1丰富教学方法

  讲授过程中采取“启发式教学、研究性教学和主动性学习”相结合的的教学方法。从研究问题入手,首先提出问题,让学生带着问题听课,将生物医学信号处理的一些重要理论构建过程展现出来,以便让学生进行思考和研究。同时变单相向传输式教学为双向互动式教学,变灌输式讲授为引导式讲授、授课过程中充分调动学生的学习积极性,引导学生的创新思维,以往的理论课教学多采用“概念-原理-例题-练习“的讲授模式,这往往使学生难以理解,因此在教学中,不是单纯将书本内容简单重复,而是在整个教学过程中,始终贯穿由实际医学应用出发,采用医学信号处理技术解决实际问题的教学方法,使学生产生求知欲,开动脑筋寻求答案,激发引导学生逐步掌握解决问题的一般方法,使学生深化知识内容,提高解决问题的能力。

  2.2分层次实施教学

  教学过程应当面向全体,力争所有学生在学习中都能各有所获。因此,根据信号与系统课程内容的特点,将教学目标分为不同的层次,从低到高,低层次目标要求学生掌握重点内容,了解其他内容;高层次目标要求学生掌握课程全部内容;中层次目标则二者之间,针对不同层次的学生,在教学过程中采用了不同的教学形式。

  2.3活跃课堂气氛

  针对现在学生比较浮躁的现象,根据不同的教学内容选择不同的教学方法,如比喻法、举例法、对比法。比如在讲解第二章线性卷积分时,把待卷积的两个序列比作校领导和要接见的学生代表站成两排,卷积的过程就是他们依次握手的过程,运用启发性和幽默形象的语言,把抽象的知识赋予新的表现形式,让学生在轻松的课堂气氛中集中注意力。又如在讲解信号频率采样时,让学生通过录制自已的声音,然后分别取不同的频率进行采样、重现,学生积极参与性显著提高,同时加深了对内容的理解。

  2.4 立足自身特点医工结合

  医学信号处理在基础医学的科学研究和临床实践中都发挥着极为重要的作用,医学院校在课时有限,而我校教师在师资知识结构不完善的情况下开展医学信号处理方面的教学,必定与理工科院校有所差别,但可以发挥医学院校信号源来源丰富,信号处理要求多样等特点; 由于大部分设在工科院校开设信号与系统、信号处理课程的学生并没有医学背景,因此在此课程的学习上缺少鲜活、直观的人体信号源,鉴于此,加强了与大学城内理工院校的交流,从而医学院学生可以在工程技术问题上向工学院学生寻求帮助,工学院学生能够提高用理论知识结全实际解决医学问题的能力,从而明确学习目的,增强学习兴趣和信心。 教学手段的改进 3.1传统与现代结合

  信号与系统课程中,有许多的数学公式、物理概念,特别适合采用多媒体教学,借助现代教学手段可以演示信号的变化过程,如卷积图示法过程,直观、生动便于记忆,但是在习题课时,学生反映更喜欢传统的板书方法,对此采用传统与现代结合的方法:习题课由教师组织、学生主讲。学生以“问题”为中心,主动寻找参考资料,通过自主研究得出结果,然后在课堂讨论中展示成果,教师就其存在的问题做详细讲解。收到了良好的效果。 MATLAB引入教学活动 MATLAB语言是美国MATHWORK 公司推出的一个面向科学与工程的优秀、高效的科学计算与可视化应用软件,还辅有动态系统仿真环境。具有语言规则简捷,程序编写、调试简单的特点,我们在信号与系统课程中引入MATLAB信号处理工具箱进行教学改革和实践,为信号与系统提供了全新的教学方法。在课程讲授时,结出很多习题MATLAB仿真做法和仿真结果,使学生学会用软件解决理论问题,同时从繁重的公式推导中解脱出来。 实践能力的提高 4.1实验内容的安排

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