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1.1换位思考来理解老师
心理学的研究表明,人们会对没有缺点的人敬而远之。其实世界上不存在一点毛病和问题都没有的人,在中学生的师生关系里,有时会出现师生冲突,这时无论是怎样的情况,学生首先要让自己平静下来,千万不能不顾场合顶撞老师,甚至有过激的行为发生,这样会使问题升级,铸成大错。想想老师有时出发点是好的,是对学生的负责任,也许有时语言会激烈些、或者是不是学生误解了老师等等原因,造成了师生关系的冲突。但不管如何,中学生都要尊重老师,维护老师的自尊和尊严。
1.2敢于正视自己的错误
现在的中学生大多数都是独生子女,优越感强,以自我为中心现象明显,有些学生不允许批评,也受不了挫折和批评,如果在校受到老师的批评教育,往往就会对老师产生不满、心中不悦,有时还会影响到其所教授课程的学习效果。
2、协调亲子关系
这里所说的中学生的亲子关系是指父母与子女之间的交往关系。具体包括父亲与子女之间的交往、母亲与子女之间的交往,它是人生中形成的第一种人际关系,也是家庭中最基本、最重要的一种关系。青春期是人生中发展的关键时期,更容易产生亲子的冲突,所以我们要构建和谐温暖的亲子关系。中学生要从以下几个方面做起:
2.1理解父母
首先,要看得起父母。无论父母从事什么工作,无论他们的文化水平如何,他们都是在为社会同时也是为子女做奉献。理解和珍惜他们的付出,从心里感激他们。中学生对待自己的父母要尊重、平和,有事情要与父母商量,遇到父母与自己看问题的角度不同时,要与父母好好沟通,虚心听取他们的意见,不能顶撞父母、与父母大嚷大叫,甚至有的中学生还与自己的父母来硬抵抗,让他们感到极度地伤心。
2.2关爱父母
从小事入手,养成帮助父母、为父母分忧的行为习惯。主动做些家务劳动,平时多留心父母的身体状况,如果看到哪里不舒服,问一问,有病要陪他们去看病。父母过生日时,送上真诚的祝福,节日里多陪陪父母。2.3自我成长随着岁月的流逝,我们也在成长,成长中我们既要做到与父母的良好沟通,也要锻炼自己的独立性,因为不远的将来,未来要靠我们自己去努力,要注意从老师、父母、长辈身上学习他们的经验和阅历,汲取他们知识和教育,这些有益于我们中学生日后的发展和提高。
2.4培养尊敬长辈的美德
尊敬长辈要落到实处。比如:吃东西时,要先给长辈,出门之前要同家人打个招呼,公共汽车上要给老人让座等。
3、同伴关系
3.1不能处处以自我为中心
在学习和生活中,处处以自我为中心,听不进去别人的建议和想法,总希望别人按照自己的想法去做。这种交往方式最不好,最容易导致孤立局面。要尊重别人的价值观,学会理解他人,要学会运用人际交往的“黄金原则”——即象你希望别人如何待你那样去对待别人。
3.2要站在对方的角度来考虑问题,努力理解对方
当观点不一致时,应想办法心平气和地讲明你的想法,增进相互的理解,使彼此间的感情融洽。切记不可粗鲁行事,伤害他人。凡事多为他人着想,自己有错时应主动承认并道歉,对他人的缺点也要给予宽容。
3.3对待友谊需要真诚
进行人际交往要有一定的原则,要给予他人真诚的批评与帮助,要有一个真诚的感觉,建立起真正的、互帮互助、和谐有益的人际关系。
3.4交往方式要及时调整
当我们进入一个崭新的学习和生活环境时,同时也意味着进入了一个新型的人际关系。如果我们只与自己喜欢的人交往,对自己看不习惯的人根本不理,就显得十分幼稚,会造成自己的心理压力。
4、结语
一、问题情境要有情境有问题
问题情境是特殊的情境,在创设问题情境的过程中,教师可结合学生的生活实际、社会知识等内容,让学生从直观中了解化学知识,在问题的引导和启发下投入到化学知识的探究中,从而激发学生的学习兴趣。在新课改下,问题情境创设已经成为课堂教学中不可或缺的组成部分,但在教学实践中发现,一些教师在创设问题情境的过程中只关注了情境而忽视了问题的引导和启发作用,从而导致课堂表面活跃而实际效果不佳的现象。其实,问题情境包括了情境和问题两个要素,情境是激发学生学习兴趣的首要因素,而问题则是用于启发学生的手段。教学中,教师应有效创设情境并在情境中蕴含问题,提出问题后启发学生思考,从而引入新知学习或让学生对新知有更深刻的认识。
生活是情境的源头,因此教师要注重结合教学内容选择与学生生活贴近的案例来创设问题情境,从而促进学生的知识构建。例如,在氧化还原反应的教学中,以生活中的钢铁腐蚀、铁锅生锈、铜质水管长铜绿、铝质器皿擦亮后变暗等现象来导入,然后以这些现象的化学反应为问题,从而引入氧化还原反应的概念和特点探究。又如,在氨气的性质探究的过程中,教师以液氨泄漏事件来导入,引导学生思考解决办法,让学生结合生活实际来思考问题,从而深入到本质问题的探究中。可见,结合生活创设情境,通过情境引出问题,通过问题引入知识探究,可以更好地促进学生的知识建构。
二、合作探究要有讨论有指导
合作探究是课堂教学改革的一大特色,合作探究改变了“以教师讲授为主”的传统灌输式教学,转变为“以学生为主体”的合作探究教学,通过教师引导让学生在合作和探究中构建知识体系。在合作探究中,教师依然是课堂的组织者和学生学习的引导者,忽视了这一点,课堂就会变得松散无度。
合作探究首先要体现教师的指导性,即在合作探究实施过程中,教师始终处于主导地位,通过问题来引导学生进行探究。例如,在学习“每摩尔H2SO4含有阿伏加德罗常数个粒子”时,要让学生更好地理解每摩尔H2SO4含有阿伏加德罗常数个粒子,这种特定的粒子只能是H2SO4分子,其余的氢原子、氧原子、氢离子、电子、质子、中子等微粒都不是阿伏加德罗常数个。所以,定义中的“物质”与“微粒”必须一一对应,这种微粒实际上就是该种物质的本身。教师以问题“1molH2SO4含有多少个H2SO4分子?含有多少个氢原子?含有多少个氧原子?含有多少个氢离子?含有多少个电子?含有多少个质子?含有多少个中子”作为启发,让学生在逐层探究问题的基础上理解。其次,在合作探究中,学生是探究的主体,教师要允许并鼓励学生大胆地提出自己的看法,当学生分小组对问题探究后,教师要及时总结并讲解重点。又如,在“化学反应与能量变化”的教学中,教师先引导学生复习“化学键形成的时候放出能量,断裂的时候吸收能量”,然后提出问题:“当水从液态变成气态的时候,能量是如何变化的?能否从微观的角度解释能量变化的原因?”小组学生围绕该问题进行讨论,教师总结“虽然力的种类和大小不同,但是本质都一样,就是形成作用力时要放出能量,破坏作用力时要吸收能量,即物质的变化常常伴随能量的变化”。
三、实验教学要有过程有创新
化学是以实验为基础的学科,新课改下的化学实验提倡从演示实验过渡到探究性实验,目的是让学生在实验操作过程中获得科学探究素养的培养。因此,在实验教学中,过程是基础,创新是关键。
一、引言
随着现代计算机和信息技术的不断发展,数字信号处理在当今高科技领域有着极为重要的地位和广泛的用途[1]。然而它的基础课程却处于教难、学更难的境况中,并且,学生即使掌握了理论知识,也很难灵活应用至实践中[2]。调研国内外数字信号处理课程教学,上述问题主要归因于两个方面:一方面是传统的教学形式单一,仅依赖文字帮助理解基本理论[3-5];数字信号处理课程不同于其他课程,它是基于“高等数学”、“大学物理”等公式和推导较多的学科,理论性强,极具抽象性,有大量的算法和晦涩难懂的基本理论[6]。在课堂教学中教师仅采用Powerpoint软件编制的课件不够直观,许多内容学生很难透彻理解。其次,数字信号处理是适应高速数字集成电路的面市应运而生的,其大量的计算算法适于在计算机上实现,对于人来说则运算量大且烦琐,学生们难以亲手验证,因而经常得不到形象化的结果,使得对理论的理解难以透彻,实际应用中总有一层障碍。另一方面是受限于传统实验室的模式和格局,数字信号处理课程的实验教学环节严重缺失[7-9];信息类专业课程有很强的实用性,其受众广,且信息量大,然而因实验场地、设备、资金等因素,目前单一的传统实验室已完全不能满足学校完成教学任务,很难开展实验教学,很多院校根本没有配套开设实验教学。然而,实验教学是高等院校培养高素质合格人才的重要实践性环节,在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用。若学生们缺乏实验教学环节,在实际应用时则会显得有些束手无策,实际动手能力和创新能力也亟待增强。若不能在教学中突破以上两个瓶颈问题――单一的教学形式和传统的实验室建设模式及格局,数字信号处理课程的教学质量和教学效果将大打折扣。
二、虚拟仪器技术在教学应用中的优势
伴随着虚拟仪器技术的发展及其在国内的普及,它可为数字信号处理课程的教学提供新的思路和巨大变化。突破传统教学手段,深入融合虚拟仪器技术,全面创新数字信号处理课程教学方法应运而生[10-11]。虚拟仪器是将现有的计算机技术、软件技术和高性能模块化的硬件结合在一起而建立的功能强大又灵活易变的仪器,其强调硬件是基础,软件是核心,使用者可通过修改软件,方便地修改和增加仪器的功能和规模,性价比高[12]。模块化硬件体积小,便于携带,可“装入”计算机,即能与计算机互联互通。软件开发平台可选择图形化编程语言LabVIEW,它具有功能强大的数据分析函数,可以非常灵活地为教学中的理论知识设计各种虚拟仪器。同时,它也将使用者从复杂的文本编程语言中解脱出来,将重心专注于软件的功能。这使得教师可在很短的时间内开发出虚拟仪器课堂应用,把书本上理论性较强的知识转换成直观性很强的动态图形,加深对理论知识的理解。由于虚拟仪器使用的硬件大多是通用的,各种专业仪器的功能主要依靠软件实现,将虚拟仪器引入至实验教学中,必将大量减少设备经费的支出和节省实验场地的空间,学生们也能感受和应用先进的科学技术和手段,积极主动地学习。因此,根据数字信号处理课程的特点,基于虚拟仪器技术开发虚拟辅助教学软件和构建虚拟实验教学平台,全面创新数字信号处理课程教学方法和体系。这对活跃课堂气氛,增强学生学习兴趣,提升学生基本技能,提高教学质量,巩固教学效果等将具有非常重要的意义。
三、创新课程教学形式,开发虚拟辅助教学软件
虚拟辅助教学软件是基于虚拟仪器技术开发的教学演示子系统。针对数字信号处理课程中许多难以理解的抽象概念与性质,对应每一章的内容相应制作多个精致的演示程序,用丰富而具有动感的彩色图形把课程中疑难之处用生动形象的形式展现出来,使学生加深理解。下面以“窗函数”为例,具体阐述虚拟辅助教学软件如何进行辅助教学。在数字信号处理课程中,为了减少频谱能量泄漏,可采用不同的截取函数对信号进行截短,截断函数称为窗函数,简称为窗。在教学演示子系统中,基于虚拟仪器技术开发出窗函数比较动态演示程序,其前面板和程序框图分别如图1和图2所示。针对同一个信号施加不同的窗函数,让学生观察频域波形的变化,从而体会窗函数的性质和特性。这样动态形象的演示让学生能感性地认识到窗函数之间的不同,加深对窗函数的理解。
从以上应用实例可发现,通过利用虚拟辅助教学软件,不仅能够采用文字和静态图形直观地展示教学内容,还能通过动态图形生动形象地阐述教学内容,更易于学生理解所学内容。采用PPT课件和虚拟辅助教学软件结合授课,教学形式新颖,教学内容生动,教学效果更好。
四、完善课程教学体系,构建虚拟实验教学平台
虚拟仪器使用的硬件大都是通用的,各种专业仪器的差异主要靠软件实现。依托虚拟仪器技术、计算机技术、电子技术和通信技术等,融合多种模块化硬件设备构建高校虚拟实验教学平台,具有无可替代的优势和广阔的发展前景。图3为虚拟实验教学平台架构,由n台计算机及相关硬件如采集卡、信号调理箱、电工实验箱等组成,形成一个局域网,并与校园网连接,方便学生随时随地接入进行实验。
虚拟实验教学平台充分利用虚拟仪器技术和计算机高速计算的优势,给学生提供实用的信号仿真、分析处理、设计等工具,不仅可以快速便捷地得到所需的信号数据或计算结果,而且能把这些结果绘制成图形,给学生以非常形象化的感性认识。数字化的实验结果存储,加上网络传输能力,使实现远程实验教学成为可能,虚拟实验教学平台让实验随时随地进行。整个实验也许只需要一套硬件设备,其他是由软件来实现的,这样可以大大节省实验设备和场地的资金投入,即共享教学设施,节约现实教学资源。虚拟实验教学平台具有灵活、成本低、网络化等特点,在高校的教学乃至科研中将发挥极大的作用。与传统的实验室相比,虚拟实验教学平台的优势主要体现在:(1)传统仪器的功能仅由厂家定义,虚拟仪器在很大程度上功能可由使用者自行定义和设计,便于开展研究性或设计型的实验。(2)各种测量仪器不应当再是彼此相互孤立的,能够与计算机相联,组成一个以一台计算机为中心的测量环境(系统)。(3)计算机进一步组成网络,因而形成一个网络化的仪器与测量环境(系统)。虚拟实验教学平台能够为学生提供高性价比的实验教学条件,让教学环节从课本延伸到实验,加深对理论教学的深入理解,巩固教学成果,培养学生实践动手和创新能力,提高学生技能水平,让学生今后无论是直接就业还是继续深造都更具竞争力。
【关键词】 血压变异性;心率变异性;谱分析
Preprocessing and spectral analysis of arterial blood pressure signals in conscious rats
【Abstract】 AIM: To apply preprocessing and spectral analysis of systolic blood pressure and heart rate signals in conscious rats to evaluate changes in cardiovascular regulatory function induced by simulated weightlessness. METHODS: The tailsuspended, hindlimbunloaded (HU) rat model was used to simulate the cardiovascular effect of microgravity. A pressure transducer connected to a PE50-PE10 catheter was inserted via the right femoral artery into the posterior abdominal aorta in conscious rats. We applied first derivative and template match algorithm to obtain systolic blood pressure variability (SBPV) data form original blood pressure data. PP time series extracted form the SBP time series were used to substitute the data of RR time series. SBPV data were analyzed by periodogram. RESULTS: An algorithm of first derivative and template match was suitable for effectively identifying SBP time series. The PP time series could replace RR time series. Power spectrum of SBPV, estimated by periodogram could be pided into 3 different frequency bands, very low frequency, low frequency, and high frequency. CONCLUSION: Periodogram is a useful method for blood pressure data processing, which is effective in detecting cardiovascular dysfunction in conscious rats after a 14d simulated microgravity, and may be helpful for cardiovascular signal analysis in conscious rats.
【Keywords】 blood pressure variability; heart rate variability; spectral analysis
【摘要】 目的: 研究模拟失重大鼠清醒状态下收缩压与心率变异性的信号预处理及谱分析方法. 方法: 以尾部悬吊大鼠模型模拟失重对心血管的影响,通过股动脉插管术在清醒状态下进行血压记录. 数据分析使用血压变异性检测算法获取收缩压变异性数据,并从中提取PP间期序列用以替代RR间期数据;使用周期图法对SBPV进行谱分析. 结果: 一阶导数阈值与模板匹配检测算法具有较高的检测准确率;从SBPV数据中提取的PP间期能够作为心电图RR间期的替代数据;通过对SBPV信号进行周期图谱估计可将血压波动信号分解为高频、低频与极低频三个不同频率范围的周期波动. 结论: 使用周期图谱估计能够较好揭示模拟失重大鼠血压变化的特征,在利用大鼠进行重力心血管研究中有一定应用价值.
【关键词】 血压变异性;心率变异性;谱分析
【中图号】 R743.3
0引言
在心血管疾病及微重力心血管生理研究中,大鼠是最重要的实验动物之一. 利用大鼠模型,可以进行从细胞、组织、器官到整体多个层次的观察[1-2],但对其心率变异性(heart rate variability, HRV)与血压变异性(systolic blood pressure, SBP)的分析工作则开展较晚[3],且随后的相关报道也较少[4-5]. 再者,模拟失重是否会引起大鼠HRV, BPV发生改变尚存在分歧[7],需要采用不同方法予以澄清. 因此,我们建立清醒大鼠血压信号的预处理方法,初步观察14 d模拟失重是否可引起SBPV功率谱改变.
1材料和方法
1.1实验动物及实验设计实验动物为SpragueDawley雄性大鼠(220~280 g,第四军医大学实验动物中心提供). 采用尾部悬吊后肢不荷重大鼠模型模拟失重对心血管功能的影响[8],另设同步对照进行比较. 第12日,以氯胺酮50 mg/kg和地西泮5 mg/kg静脉给药对两组大鼠进行麻醉. 将PE50-PE10聚乙稀管从大鼠右侧股动脉插入腹主动脉后段,导管另一端从大鼠背部肩胛骨间皮肤穿出. 随后将大鼠放回饲养笼,进行48 h术后恢复.
1.2清醒大鼠动脉血压信号获取大鼠被单独放置在记录笼中,将其背部露出的导管开口经PE50导管与压力传感器(Statham model P23 ID, Gould Instruments, USA)连接,传感器位于大鼠背部上方40 cm处. 压力传感器信号经由8导生理记录仪(RM6000, Nihon Kohden, Japan)的AP621G载波放大器进行放大,使用数据采集卡(DAQmx PCI6220, NI, USA)进行信号模数转换,采样频率为4 kHz,采样精度为12位.
1.3动脉血压信号的预处理信号处理主要由滤波、收缩压特征点识别及心率、血压变异性序列提取三个模块构成,①滤波:使用小波[9]去除人工噪声干扰并进行基线校正,小波基函数为harr,小波尺度为3;②特征点识别:应用一阶导数阈值与模板匹配的两级判定算法对血压信号进行波峰识别,计算SBP幅值与时刻;③变异性时间序列提取:以SBP间期(PP间期)的平均值为序列间距,以逐跳SBP峰值为序列幅值,作等间距表示得到收缩压变异性(systolic blood pressure variability, SBPV)信号序列. 本实验未专门记录心电信号,以PP间期代表对应时刻的RR间期(其倒数即为瞬时心率);以PP间期的均值作为序列间距,以PP间期大小作为幅值,由此得到HRV数据序列.
1.4血压变异性信号的谱分析方法使用经典周期图法对SBPV信号进行谱估计[1-2]. 首先,通过聚束(bunching) 算法(128点做算术均值)[6]对大鼠血压数据进行平滑,降低采样数据中噪声干扰. 其次,进行去除线性趋势项操作,消除极低频成分对功率谱的贡献. 最后,使用周期图法对大鼠血压数据进行功率谱密度估计. 大鼠血压信号的功率谱可大致划分为:极低频段(very low frequency, VLF:0.0~0.3 Hz)、低频段(low frequency, LF:0.3~0.6 Hz)及高频段(high frequency, HF:1.4~1.7 Hz)3个频带[6].
上述所有算法均使用Matlab(R13)语言编写,在DELL Dimension 5100计算机上进行计算.
2结果
2.1变异性信号提取从大鼠原始血压记录中提取变异信号的结果见图1. 图1A,为一只对照大鼠2 min的原始血压记录曲线;图1B,对原始血压数据进行收缩压检测得到的SBPV数据序列;图1C,对PP间期序列(从SBPV数据序列中提取)取倒数后得到瞬时HR时间序列.
2.2SBPV常规谱分析大鼠SBPV信号2 min的功率谱分析结果见图2. 与对照组相比,14 d模拟失重可使清醒大鼠的心率明显加快(图2B,E),血压值无明显改变(图2A,D),但反映交感对外周血管阻力调节的LF功率却是降低的(图2C,F).
图1从一只对照大鼠原始血压记录提取收缩压与瞬时心率时间序列的结果(略)
图2对照与14 d模拟失重大鼠SBPV常规谱比较(略)
3讨论
研究表明:一阶导数阈值与模板匹配的血压特征值检测算法能够较好地从原始血压数据中识别出逐次心跳的收缩压峰值,检测准确率高;从SBP数据中获取的PP间期可作为心电RR间期信号的替代数据,用于HRV信号的分析;通过对SBPV信号进行常规谱估计可揭示模拟失重大鼠外周阻力与心率控制的改变. 但由于实验对象及实验设计的特殊性,在数据分析过程中,还应注意以下几点:① 研究对象为自由活动清醒大鼠,易受外界环境干扰,实验过程中应控制环境避免外界噪声干扰;② 进行收缩压峰值检测时,由于收缩压尖峰的形态常常被噪声污染,导致识别过程中存在漏检或误检现象. 故应选用相应的信号处理方法降低噪声干扰,提高检测准确性;③ 使用谱分析处理数据时,要求待分析信号为各态遍历的平稳信号. 由于人体心血管功能的时变特性,本质上讲SBPV数据为非平稳信号. 再者,信号中的噪声干扰、波峰丢失均可使谱估计结果严重畸变. 为解决这一问题,处理中常常选择相对平稳的1~4 min数据进行短时程谱估计.
鉴于生理过程的复杂性,要精确全面地描述其特征, 目前尚没有那一种方法能够胜任, 因此必须结合不同的分析工具. 目前已有实验证实,心血管活动的调节有赖于不同控制机制的相互制衡,例如,行为改变、神经因素、压力反射及心脏节律等因素都可对其产生影响. 这些调控机制的相互作用又导致了血压与心率的复杂波动,使其蕴涵某些非线性特征. 因此,对比传统的时域及频域的分析方法,非线性的分析将为我们理解其机理提供更为全面的手段[1-2].
参考文献
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关键词:工程应用;课程群;信号处理;教学研究
作者简介:刘庆华(1974-),女,四川南江人,桂林电子科技大学信息与通信学院,副教授;欧阳宁(1972-),男,湖南宁远人,桂林电子科技大学信息与通信学院,教授。(广西 桂林 541004)
基金项目:本文系广西高等教育教学改革工程项目(2012JGZ11)、中国电子教育学会“十二·五”高等教育科学研究项目(ZDJ11209)的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0048-02
卓越工程师教育培养计划(简称为“卓越计划”)是教育部基于国务院《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》内容在2010年6月启动的,其目的是全面提高工程教育人才培养质量。[1-3]
信号与信息处理是信息与通信工程领域一个发展和更新最快的学科之一。特别伴随着微电子技术的突飞猛进,数字信号处理器(DSP)的更新步伐也越来越快,使得信号与信息处理理论与技术为通信、计算机应用提供了基础理论、基本方法、实用算法和实现方案,其应用扩展到军事、工业、通信等诸多领域,成为现代化技术的重要组成部分。信号处理课程群是相关专业卓越工程师必须掌握的核心技术。
目前,在“卓越计划”方面,各高校根据自己的条件和环境进行了一些试点,但处于探索和尝试阶段,还没有成熟、通用的成功经验能够借鉴。桂林电子科技大学(以下简称“我校”)信息与通信学院各专业的教学目标是培养通信与信息处理类高素质工程应用人才。通过承担广西区新世纪教学改革工程项目,已经基本建立了信号处理课程群的框架,初步理顺了各课程之间的关系。但该群各方面大多还是以理论教学为主,实践环节深度不够,学生并未能真正接触到信号处理的工程应用,对于信号处理与应用主要知识的切身体会还不够直接和深入,培养的学生不能够适应实际企业生产的需求,更不能体现“卓越计划”的培养目标。因此需要对实践教学和工程应用培养模式进行改革和建设,进行课程结构体系调整,突出工程应用。分别从课程群培养方案、理论教学和实践教学方面进行探讨和实践,通过多方位、各个环节的努力,建立一个培养高素质的应用型人才的持续、可靠、高效的培养体系。
一、信号处理课程群体系结构
通过梳理课程在人才培养方案中的地位和作用,分析课程的性质、相互关系以及课程间内容的衔接,构建“2+2”信号处理课程群结构,见图1。其中,第一个“2”是指专业基础必修课“信号与系统”和“数字信号处理”;第二个“2”是指专业限选课“DSP原理及应用”和专业必修实验课“信号分析处理实验”。
信号与系统分析课程为56学时,主要内容为连续时间系统的时域分析、周期信号的傅里叶级数、连续时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换、系统的频域和复频率分析、离散时间系统的时域分析、z域分析等。
数字信号处理课程为48学时,主要内容为离散时间信号的傅里叶变换、离散傅里叶变换、FIR和IIR滤波器的设计等,采用的是外文教材。[4]
信号分析处理实验为24学时,主要以MATLAB仿真为主,内容涉及信号分析与处理、系统分析与设计、信号处理应用三部分,[5]包括的主要实验项目为基本信号的产生、序列的基本运算、抽样定理、连续系统分析、离散系统分析、利用DFT分析信号频谱、IIR数字滤波器设计、FIR数字滤波器设计、噪声消除等。
DSP原理及应用课程为32学时,主要内容涉及硬件系统的体系结构和指令系统、开发工具和环境CCS软件的使用。实验包括DSP系统定时器及其应用、信号的采样与回放、实时滤波、频谱动态分析、语音信号的增强、图像信号和视频的处理等。
该课程群结构中,通过前后衔接、左右结合,建立纵向传承、横向互补的课程体系;突出理论基础、工程应用、系统综合的课程主线。基础课程侧重于研究信号与信息的获取、基本分析方法等,为应用课程打下基础。应用课程侧重于信号与信息的处理实现技术及其在图像、声音、视频等方面的应用。基于MATLAB的信号分析处理实验则贯穿其他三门课程。
二、课程群培养方案的制订
制订培养方案,为学生提供信号处理应用的良好实践环境,并拓展学生就业途径。通过深入企业调研,了解市场需要:嵌入式软硬件开发工程师、销售工程师、技术支持和培训师等,能基于DSP及相关平台进行技术开发设计,实现图像、语音及视频信息处理、嵌入式软硬件件维护、调试以及产品技术说明书的编写;算法工程师、管理工程师等,能应用信号处理知识实现图像、语音、视频(机器视觉)信号与信息处理算法编写等。
将企业需求反馈到课程群培养方案、教学大纲、教学计划。该课程群精选了四门课程,构成了信号与信息处理技术的基石。在此基础上,开设了图像处理技术、数字视频技术、GPS导航等课程。这些课程考察信号处理技术实际应用和相关产品的研发,是课程群的延伸。
三、课程与教学资源的建设
课程与教学资源的建设上要体现基本理论和实际物理意义相结合,融入与理论相关的实验仿真和实际应用的例子。
1.课程内容的调整与重组
全面理顺各课程的关系,将“信号与系统分析”、“数字信号处理”的课程内容进行调整,提供给学生一个清楚明了的知识结构。以傅里叶变换为主线,从连续信号的傅里叶变换开始到快速离散傅里叶变换,涉及四个变换。相应的硬件设备从模拟频谱分析仪到计算机MATLAB仿真、DSP实时实现。