电子专业信号处理类课程融合

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摘要：针对电子信息工程专业信号处理类课程讲授过程中知识点重复的问题，对电子信息工程专业的信号处理类课程进行融合，即首先对所有课程的内容进行分析和整合，重新设计教学内容，并结合专题网站和移动端课件进行案例教学，课下与学生交流课上遗留的问题，课后再通过实验和综合性课程设计加深学生的理解，形成一套适合学生的信号处理类课程学习的现代化的教学体系。

关键词：信号处理；融合；电子信息工程；项目教学

近年来，信息产业已成为我国国民经济发展中的重要组成部分，随着高等教育的扩招，现有的教学方法和培养模式已不能满足社会的需求：教师的“教”与学生的“学”不能有机的融合，使得学生缺少独立思考和创新能力；不同专业课的任课教师不能融合在一起，造成教学资源的浪费；学生之间的学习过程不能融合在一起，无法通过团队成员的交互作用使团队智慧和能力大于个人之和[1]。

一、信号处理类课程之间的联系

信号处理类课程是电子信息工程专业课程体系中的重要组成部分，该类课程主要包含“信号与系统”“数字信号处理”“通信原理”“数字图像处理”“MATLAB仿真”“DSP技术”等专业课。信号与系统是电子信息工程专业的一门专业课，是信号处理类课程的基础，主要分析确定的模拟和数字信号通过线性时不变系统的输入输出分析。前序课程是数学类课程和电路分析，而它又是数字图像、通信原理等课程的基础。如在图像处理里处理的信号就是图像信号，用到的变换就是在信号与系统中学的傅立叶等变化。通信原理介绍了通信系统及通信网的基本原理及分析方法，包括模拟通信系统和数字通信系统，并以数字通信系统为主，从通信信号传输的角度主要介绍传输信号、调制、均衡和最佳接收内容，从信息传输的角度主要介绍信源和信源编码、信道容量和信道编码等内容。MATLAB仿真讲授系统建模和仿真，应用MATLAB可以将连续和离散信号的系统处理过程和处理结果生动、形象地展现在学生面前。DSP技术讲授的是数字信号处理的硬件实现，是信号处理类课程的延伸。

二、课程间的融合

不同专业课程既有联系又有区别，一般由不同教师讲授，课程间相同的知识点重复讲，造成教学资源的浪费，不同的专业课教师缺少沟通，前序课程不了解后续课程所需要的知识点。不同学生对课程理解程度不同，大部分学生不能把紧密联系的课程结合起来。笔者在此对信号处理类课程融合的结果分析如下。

（一）讲授内容的整合

对于这几门专业课程，相互重复的内容只讲一遍。信号与系统课程中只讲授单输入单输出的连续信号与系统的时域与变换域分析和多输入多输出的状态变量分析法；课程中的离散信号分析与处理与数字信号处理中的内容重复，删除重复内容可实现课程体系的优化；数字图像处理用到的傅立叶变换等内容，在信号与系统中就是重点内容，在数字图像处理里没必要再重复。在讲授信号处理类课程前，对复杂的理论先给出其应用实例及其MATLAB实现，使学生有一个直观的概念。例如，在讲卷积的时候，一般先讲卷积的概念，再讲性质，在性质中穿插一些应用例子。如没有实例，学生虽能掌握卷积的概念和性质，却不明白卷积在数字信号处理中的应用。把MATLAB和信号处理融合后，在讲卷积前先举一个卷积在音箱中数字分频器里的应用实例，然后讲理论课，之后再上一次实验课，学生可用MATLAB设计数字分频器的单位冲激响应和幅频响应，通过不同的输入信号观察输出信号的变化，再通过硬件实验箱里的实际电路连接，体会理论分析和实际电路实现的区别。通过理论讲解和软硬件实验的结合，学生对整个知识体系便理解得更透彻了。

（二）项目教学法的运用

项目教学法是以实用性、创造性项目来激发学生的学习兴趣，加深学生对课程及其在工程实践中的应用的理解。选取综合性项目使相关课程紧密结合，按照“提出问题—分析问题—制定计划—实施计划—完成报告”组织教学活动，提高学生对课程的理解力及其实践操作能力。选取综合性项目，明确项目任务：教师提出任务，同学讨论。目前已有实验基础的项目包括远程智能视频监控系统、图像检索系统、人脸识别系统、三维实时仿真设计等。项目联系的课程主要包括语音及数字图像处理、数字信号处理、通信原理、VHDL等，基本包含了电子类专业的所有基础课及专业课。

（三）专题网站和移动端课件的运用

建设电子信息工程专业信号处理课程专题网站和移动端课件，通过在网络上和课件中嵌入动画、视频及论坛，加强学习的灵活性。多媒体课件可安装在手机中，学习者可随时学习，提高了课件的使用率[2]。主要是设计了一个电子信息专业在线学习中心和信号处理类专业课程的移动端课件，这一基于手机与电脑的双模式教学平台，通过手机和电脑都可访问。这个在线学习中心任课教师和学生都可登录，能满足学生和老师课下的各种互动。任课教师可在网上课程介绍，上传课程资料，留作业，与学生在线交流课堂上遗留的问题。课程教学资源主要包括课程信息、相关课件、视频资料、考研资料和考试资料等。除了学习中心，学生也可通过移动端课件在手机上随时下载课程资料，与任课教师交流。

（四）重新设计和编写实验

原来的实验都是针对单门课的，没有注意课程之间的联系，比如，数字信号处理用MATLAB仿真，图像处理也用MATLAB仿真，但两个实验之间没有联系，重新编写实验时，充分把各门课程的实验进行融合，用图像处理的实验来证明数字信号处理里的理论。还要注重软硬件结合，结合DSP试验箱，让学生通过硬件电路理解理论和实际电路实现的区别，也可以通过软件仿真和硬件实现理解参数改变对系统性能的影响。把几门信号处理类课程的实验整合成一门大课程实验，把理论、软件仿真和硬件实现结合在一起，这样可使学生对知识有更全面的认识，提高学习兴趣。

（五）增加综合性的课程设计

在学完这些专业课程后增加信号处理类的综合课程设计，在课程设计中采用团队学习的模式，对学生分组，每个小组分配一个题目，选出一个组长。学生在个体学习中有孤立感，面对各种信号处理问题容易产生厌学情绪，团队学习既相互合作，又能发挥每个同学的积极性和自主性。团队成员通过分工合作完成一个课题，在这个过程中，个人能力得到提高，还锻炼了合作能力和沟通技巧。

三、信号处理类课程融合的实践

课题组对电子信息工程专业的学生进行了教学试点，通过组建教师团队，重新整合教案，编写实验指导书，开展案例式教学，进行综合性课程设计，并制作了相关网站和基于移动端的课件，教学效果良好。信号处理类课程在电子信息工程专业开设多届，学生多次参加“毕昇”全国大学生电子设计竞赛，获得全国一等奖一次、二等奖四次、三等奖三次。

四、结语

本文从电子信息工程专业和信号处理类课程的特点出发，首先对信号处理类课程课堂讲授、上机和课程设计的内容进行了融合和重新设计，课上采用项目教学法，增加学生的学习兴趣，课下再通过网络和移动端课件进行辅导，帮助学生加深对课上内容的理解。通过一系列的措施，可以提高学生的创新思维和工程实践能力，为将来融入社会打下坚实的基础。

参考文献：

[1]谢晓霞,罗鹏飞.团队学习模式在信号处理类专业课程教学中的实践[J].工业和信息化教育,2014(5)35-38.

[2]朱迅,薛成启.基于安卓系统的多媒体课件开发[J].中国现代教育装备,2015(15):27-29.

[3]方益明.电子专业信号处理类课程系统改革的研究和实践[J].中国电力教育,2009(2):92-93.

作者：郭伟 龙在云 张连连 单位：河北建筑工程学院