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《随机信号分析》课程教学改革方法探讨
发布时间:2020-01-02 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
《随机信号分析》课程教学改革方法探讨
张春梅1,刘泽良2,谭海燕2,冯卉1  
(1.空军工程大学 陕西西安 710051;2.九江学院 江西九江 332005)
 
摘要:《随机信号分析与处理》的特点是概念抽象、公式多,难于理解,它是一门综合性和理论性较强的课程。学生学习该课程时,会感到枯燥、难学,所以必须从这门课程的特点出发,采用灵活多样的教学方法才能使学生教好的掌握本课程。
关键词:随机信号分析;教学方法;matlab       教育教学论坛
A Discussion on the Teaching Reform of the Course of Random Signal Analysis> Course
Zhang Chunmei liuzeliang tanhaiyan fenghui
 
(air Defense and Anti-Ballistic Missile College, Air Force Engineering University, Shaanxi Xi'an 710051)
 
Abstract: stochastic signal Analysis and processing is characterized by abstract concept, many formulas and difficult to understand. It is a comprehensive and theoretical course. When students study this course, they will feel dull and difficult to learn. Therefore, we must proceed from the characteristics of this course and adopt flexible teaching methods to make students master the course well.
 
Keywords: random signal analysis; teaching method; matlab
一、引言
《随机信号分析与处理》是高等院校通信、电子信息和电子工程等专业的一门重要的专业基础课程。该课程分为随机信号分析、信号检测与估计两部分内容。随机信号分析部分包括:随机变量基础;随机过程的基本概念;随机过程的线性变换;随机过程的非线性变换;窄带随机过程和马尔科可夫过程与泊松过程;信号检测与估计部分包括:估计理论和检测理论。[1]《随机信号分析与处理》概念多、公式多、内容抽象,不易理解和掌握,成为高等院校教学的一大难点。传统的教学以课堂理论讲授为主,很难激发学生学习、创新的能力,为此,必须探讨新的教学模式,以激发学生分析问题、解决问题的能力。
二、《随机信号分析与处理》课程的重要性
1.从课程研究的对象分析[1][2][3]
信号分为确定信号和随机信号,确定信号用确定的时间函数来表示,它的取值在任何时间都是确定的和可预知的,比如电路中电压和电流都是随时间变化的,是时间的确定函数;振幅、频率和相位都是确定的一段正弦波,也是确定信号。随机信号不能用确定的时间函数来表示,变化具有随机性。信号是消息的载体,消息中包含着信息,是信息的运载工具,通信的目的是传输消息中的有用信息,在通信系统中,传输的信号一般都具有不确定性,否则就不能传递任何新的信息,也就失去了通信的意义。
2.从课程的体系结构分析
《随机信号分析与处理》课程是工科专业的基础课,它的前置课程是高等数学、电路、概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理等基础课,后续课程是移动通信、图像处理、现代通信原理。在课程体系结构中,它是基础课和专业课之间的桥梁和纽带,起承上启下的作用。
3.应用广泛[2]
《随机信号分析与处理》广泛应用于社会科学、自然科学和工程技术等各个领域中,在现代电子技术、现代通信、自动控制、系统工程的可靠性工程、市场经济的预测和控制、随机服务系统的排队论、存储论、生物医学工程、人口的预测和控制等,都具有重要的实用意义。
三、教学方法探讨
1.“授人以鱼不如授人以渔”。唐代著名文学家、思想家韩愈《师说》中:“古之学者必有师。师者,所以传道授业解惑也。”今天,许多家长为孩子们请语文、数学、英语等家教,他们都是精挑细选各科老师,不在乎路究竟有多远,注重的是老师的学识和能力。人们常说:“教师是人类灵魂的工程师”,“教师是太阳底下最崇高的职业”。这都充分说明教师的重要地位。传统的教学以教授为主,在课堂上,教师是主体,是发言者;学生是客体,被动的接收教师每堂课的内容,经常达不到理想的教学效果。教育教学是学生创造能力的培养,不是简单的知识“搬迁”,学生更不应是教师手下的花朵。我们需要改变这种教学模式,“授人以鱼不如授人以渔”。教师不仅仅传授给学生知识本身,更重要的是传授学习的方法,送的不仅仅是一条鱼,解决的不仅仅是燃眉之急,而是长久之忧。
2.“严”与“鼓励”相结合。“严师出高徒”是传统的教学理念,宋朝王应麟三字经中写到:“教不严,师之惰”,也突出了一个“严”字,可见“严”在教育环节中的重要性。我们首先肯定“严”之好处,“不以规矩,不能成方圆”。有些学生学习能力差、自控能力不足,这时,“严师”是有必要的,一方面,在教师的严格要求下,可以改变学生的学习态度、学习方法、纠正不良行为;另一方面,教师渊博的知识、独具一格的教学方法和经验、一丝不苟的教学态度感染、影响着学生,激发他们学习的兴趣。再次,我们需要面对“严”之弊端。有一部分教师过于注重“严”的作用,整个教学过程中,非常严肃,板着脸,不苟言笑,无疑拉大了教师自己和学生的距离,在这样的学习环境中,会不会束缚学生独立思考能力?会不会限制学生创造能力的培养?过多的“严”会打击学生的积极性,让他们有种挫败感,怀疑自己的能力。今天,许多培训中心采用鼓励方式的教学方法,也许某一个学生的表现很一般,但是,教师善于发现学生的亮点,鼓并励学生继续努力,在学生课程结束时,颁发各种类型的奖状,通过这种方式,增强了学生的自信心,继续学习的决心。虽然,这种教学方式,主要应用于中小学学生,但对大学教育也是一种启发。教师的“教”和学生的“学”构成了教学活动,“教”和“学”都很重要。在课堂教学中,以严中有宽,宽中有乐,乐而不乱的方式进行教学。
3.上好第一课
一出戏,要演好序幕;一部乐章,要凑好序曲,第一课是教学活动中重要的一个环节。
3.1课前精心准备
教师要精心准备教学内容,《随机信号分析与处理》第一章内容是随机变量基础,受课时限制,加上这部分内容是复习内容,一般分配2学时。如果把这部分内容全部展现在课件中,大量的公式冲击着学生的视觉,会产生视觉疲劳,甚至产生厌学情绪,因此,课件内容要简明扼要,尽量以知识树的形式展示给学生。课件是课堂教学的辅助部分,教师需要非常熟悉授课内容,如果过多依赖课件,会让学生产生这种想法:老师上课的内容都在课件上,以后再学吧。这种想法一旦发芽,会非常不利于以后的教学活动。第一次课内容不宜太多,重点公式及习题以板书的形式展示给学生,给学生思考的空间,增强互动环节。
3.2 精彩的开场白

前苏联作家高尔基说过:“开头第一句是最难的,好像音乐里的定调一样,往往要费好长时间才能找到它。”教学也一样,一段精彩的开场白,一个好的开端,能够吸引学生的注意力,激发学生思维的火花。对于工科学生而言,学生比较关心课程的应用情况,所以,在《随机信号分析与处理》课程的学习中,可以以一个工程应用为例引入,进而延伸到随机信号的应用领域,激发他们的求知欲和创新性。

3.3 交流
一般情况下,教师和学生在第一次课时是初次见面,存在陌生感,为了消除彼此的陌生,拉近距离,可以进行自我介绍。让学生了解教师自己,也让教师更好地了解学生的特长、学习情况,有助于更好地进行教学,还可以使第一次课在轻松愉快中度过。
4.实验教学
《随机信号分析与处理》理论性强,涉及的前期课程课程比较多,综合性强,对本科生来说,难度比较大。因此,长期以来,该课程注重理论教学、公式推导;轻视实践教学,导致学生缺乏综合能力的运用,遇到问题,不知从何下手,如何解决。为了提高学生分析问题、解决问题的能力,需要重视实验环节。该课程实验环节采用matlab进行仿真实验,有的专业前期没有辅修过matlab,直接进入实验室进行实验,势必影响实验要达到的效果。为此,matlab的学习使用任务应该在《随机信号分析与处理》课程开始布置给学生。实验分为验证性实验部分和综合实验部分。
4.改革考核方式
考试是手段,不是目的,它是检验教师的“教”和学生的“学”的一种方式。目前,考核方式以闭卷考试为主,方法单一,不能充分体现学生的学习效果。为此,本课程考核采用平时成绩+期中考试成绩+期末考试成绩的方式,比例是1:1:8,平时成绩依据作业和课堂表现来考核,期中考试依据大作业或者论文形式来考核,期末成绩以闭卷考试考核。
四、小结
本课程综合性强,无疑是对学生的一个大的挑战,为了使学生更好的掌握本课程,教学方法需要多元化,灵活性,需要学生更多的参与。
五、参考文献
1.罗鹏飞,张文明.随机信号分析与处理(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2012.
2.刘磊,王琳.随机信号与系统[M].北京:清华大学出版社,2011.
3.樊昌信,曹丽娜.通信原理(第七版)[M].北京:国防工业大学出版社,2012.
作者介绍:张春梅,女,出生于1978年出生,硕士,陕西西安人,空军工程大学讲师。
刘泽良,男,1980年出生,硕士,湖北大悟人,九江学院电子工程学院副教授,主要从事物联网、信号与信息处理方面的教学和科研工作
谭海燕,女,1977年出生,博士在读,湖北省枝江市人,九江学院实验师,主要从事机构动力学及机构设计方面研究。
冯卉,女,1982年出生,浙江嵊州人,空军工程大学讲师,
基金项目:江西省教育科学规划项目(17YB216)
收稿日期:2019-1-8