本文作者：許佳 單位：第三軍醫(yī)大學(xué)電子學(xué)與電子工程學(xué)教研室

信號(hào)與系統(tǒng)課程是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。它的特點(diǎn)是以數(shù)學(xué)方法研究電信號(hào)與電系統(tǒng)的分析與求解，在學(xué)科發(fā)展中，起著構(gòu)筑數(shù)學(xué)研究方法和實(shí)際工作之間橋梁的重要作用。一直以來，信號(hào)與系統(tǒng)都是一門難學(xué)、難教的課程，學(xué)生通常反應(yīng)理論性太強(qiáng)，抽象概念難以理解，也難以貫通復(fù)雜難懂的公式與實(shí)際工程中應(yīng)用的聯(lián)系。如何解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的困惑，幫助學(xué)生在理解基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)將理論應(yīng)用到工程實(shí)踐中，是我們?cè)谑谡n中一直關(guān)注的問題。

1把握課程思想，灌輸思維方法

對(duì)每門課程來說，緒論課都至關(guān)重要，緒論是對(duì)課程整體的介紹，首先解決了學(xué)生“三W”的問題：Whystudy？Whattostudy？Howtostudy？使學(xué)生明確了課程學(xué)習(xí)的意義、課程結(jié)構(gòu)、課程定位、學(xué)習(xí)方法。其次通過緒論的講解灌輸課程學(xué)習(xí)的整體思想、方法。西方教育上一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)思維方法的學(xué)習(xí)。本門課程的思想是力求以統(tǒng)一的觀點(diǎn)來闡明信號(hào)和系統(tǒng)的重要概念，培養(yǎng)學(xué)生以系統(tǒng)的觀點(diǎn)看待信號(hào)處理過程以及電子信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，使學(xué)生在關(guān)注細(xì)節(jié)的同時(shí)注重整體，能夠以全局的角度考慮問題。因此，從緒論開始就要培養(yǎng)學(xué)生整體系統(tǒng)的思維方法，與前期電路課程的學(xué)習(xí)做出區(qū)分，讓其思維方式從微觀電路過渡到宏觀系統(tǒng)。最后在緒論課也可結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)給出一些通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析的生物醫(yī)學(xué)實(shí)例，比如：聲紋鎖、心電信號(hào)提取、腦電信號(hào)分析等，強(qiáng)化系統(tǒng)對(duì)信號(hào)作用的思想，同時(shí)也能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也使學(xué)生了解課程在實(shí)際工程中的實(shí)用性。要教好一門課程，讓學(xué)生學(xué)好一門課程，必須要清楚課程教學(xué)的目的所在。只有在這個(gè)目的的指導(dǎo)下，才會(huì)去思考：如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)的、應(yīng)付考試的學(xué)習(xí)，為主動(dòng)的、探索性的學(xué)習(xí)。如何提高教學(xué)，讓學(xué)生不僅能獲取更多的知識(shí)，而且能得到方法和思想上的提高，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的真正目的。實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用這一最終的教學(xué)目的，不僅要教會(huì)學(xué)生單純的理論知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)思維方法，聯(lián)系實(shí)際讓學(xué)生理解課程知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。理論上的東西如何在實(shí)際工作中應(yīng)用，可按照該思路去啟發(fā)學(xué)生積極探索，比如：傅里葉變換性質(zhì)中的信號(hào)調(diào)制與頻譜的搬移性質(zhì)，在實(shí)際中可啟發(fā)學(xué)生利用調(diào)制原理，分別將需要傳輸?shù)娜舾傻皖l信號(hào)的頻譜搬移到不同的載波頻率附近，并使它們的頻譜互不重疊。這樣就可以在同一個(gè)信道內(nèi)傳送多路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所謂的“頻分復(fù)用多路通信”。而最常見的應(yīng)用實(shí)例即為收音機(jī)不同頻道的收音。

2結(jié)合應(yīng)用特色，豐富教學(xué)方法

本門課程的特點(diǎn)是用數(shù)學(xué)工具解決工程問題，因而對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的要求較高，由于前期學(xué)習(xí)的高數(shù)和復(fù)變函數(shù)等基礎(chǔ)參差不齊，所以在每次新課前的預(yù)習(xí)是非常必要的，通過自主數(shù)學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，減少新課的理解障礙。信號(hào)與系統(tǒng)這門課程理論性很強(qiáng)，內(nèi)容較抽象，公式和理論推導(dǎo)較多。為幫助學(xué)生掌握繁雜的概念，每節(jié)新課開始前筆者都先簡(jiǎn)單回顧上節(jié)課的內(nèi)容，然后說明本節(jié)課的目標(biāo)，以及將要講述的新知識(shí)與前面知識(shí)的聯(lián)系，并且每節(jié)新課的最后需要對(duì)課程進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，每章節(jié)后，鼓勵(lì)學(xué)生自行對(duì)章節(jié)內(nèi)容做出小結(jié)，并提出思考問題鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合醫(yī)學(xué)實(shí)際進(jìn)行鉆研思考，比如在講解頻域譜特征時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生思考常見醫(yī)學(xué)信號(hào)的噪聲干擾有哪些，頻率是什么，是否能用已學(xué)過的電路知識(shí)進(jìn)行去除。按照這種方法啟發(fā)學(xué)生拓展知識(shí)，讓學(xué)生積極投入到自主學(xué)習(xí)中，逐漸讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是一個(gè)充滿探索的、富有成就感的創(chuàng)造性活動(dòng)。在授課過程中要調(diào)動(dòng)起學(xué)生的主動(dòng)性。一味地灌輸新知識(shí)并不能挖掘出學(xué)生的潛力，因?yàn)榭菰锏墓酵茖?dǎo)、繁雜的概念講解可能導(dǎo)致學(xué)生思想不集中，沒有學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，或者由于印象的不深刻導(dǎo)致內(nèi)容的遺忘，所以筆者采用中心問題式教學(xué)的方法，每堂課圍繞一個(gè)重點(diǎn)或難點(diǎn)進(jìn)行講解，比如信號(hào)分解，圍繞分解目的、分解意義、分解方法等展開，過程中采用多種教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增強(qiáng)課堂互動(dòng)性，比如采用動(dòng)畫演示或者其他計(jì)算機(jī)輔助手段，直觀啟發(fā)周期信號(hào)的分解和合成，加深理解傅里葉級(jí)數(shù)，并啟發(fā)學(xué)生思考信號(hào)分解的意義。啟發(fā)學(xué)生得出信號(hào)的分解有如下意義[1]：（1）信號(hào)近似：利用傅里葉級(jí)數(shù)將信號(hào)拆分成許多項(xiàng)，通過前面幾項(xiàng)合成近似信號(hào)，該信號(hào)具有絕大部分能量。（2）統(tǒng)一分析形式。如不同的連續(xù)信號(hào)都可以分解為沖激信號(hào)，不同的信號(hào)只是它們的系數(shù)不同。由此可以更深刻地認(rèn)識(shí)這些信號(hào)的內(nèi)在規(guī)律。這樣為系統(tǒng)分析及電路設(shè)計(jì)都帶來了便利，只須對(duì)一種信號(hào)形式如沖激信號(hào)，研究其系統(tǒng)響應(yīng)或設(shè)計(jì)電路。（3）選取有用信號(hào)進(jìn)行處理分析，去除干擾的信息。同時(shí)，讓學(xué)生思考學(xué)習(xí)典型信號(hào)的意義是什么，典型信號(hào)對(duì)于信號(hào)分析有怎樣的作用。

3改進(jìn)教學(xué)手段，變抽象為形象

現(xiàn)代化的教學(xué)理論教學(xué)過程，提倡使用多媒體的教學(xué)手段。多媒體課件是文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音、音樂等形式的知識(shí)載體，其特色在于他是具有一定交互能力的知識(shí)載體，也是眾多知識(shí)點(diǎn)形成的具有非線性結(jié)構(gòu)的知識(shí)載體。多媒體課件的教學(xué)設(shè)計(jì)過程是學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)與心理學(xué)、教育學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合的過程，在教授過程中根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，理論聯(lián)系實(shí)際從而化解概念抽象給理解所帶來的困難，并讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，增加學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。比如可以用學(xué)生感興趣的視頻文件解釋信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念，可以用flash的形式解釋連續(xù)信號(hào)可分解為沖激信號(hào)的線性組合等，盡量用比較形象的方式解釋抽象概念。但是單純的多媒體教學(xué)并不能滿足本課程的需求[2]，作為以數(shù)學(xué)為基本分析工具的課程，板書是任課老師不可回避的教學(xué)手段，合理的采用多媒體與板書結(jié)合的教學(xué)手段，對(duì)學(xué)生思維形成是有利的。在必要的公式推導(dǎo)過程中，如果采用課件打出推導(dǎo)過程，有時(shí)候并不有利于學(xué)生學(xué)習(xí)，一晃而過的學(xué)習(xí)方式會(huì)造成學(xué)生自主推導(dǎo)的困難，因此，對(duì)于難以理解或較為復(fù)雜的運(yùn)算，教員親自的演算示范，及板書帶領(lǐng)的思維過程，在理論教學(xué)中是必要的。隨著科技的發(fā)展，一些新的教學(xué)手段被引入教學(xué)過程。將計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件用于學(xué)生的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，可以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)式多媒體教學(xué)，使教學(xué)難點(diǎn)直觀易懂。根據(jù)備課教案，在課堂上利用天煌公司的Mat-lab信號(hào)仿真包，及NI公司提供的Labview信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室，對(duì)教學(xué)內(nèi)容直接進(jìn)行演示，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果；同時(shí)，學(xué)生經(jīng)過計(jì)算機(jī)仿真多媒體教學(xué)和參與仿真實(shí)驗(yàn)，不僅可加深對(duì)信號(hào)處理原理、系統(tǒng)時(shí)域頻域分析方法的理解，而且能提高學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心和成就感。