文档介绍：基于CDIO的“信号与系统”创新性教学探究
蔡义明?徐辰华?李泽?陈碧云?杨达亮?王巨丰摘要:基于CDIO工程教育理念,对“信号与系统”课程进行创新性教学,重点讲解能够让学生实践的理论内容,并精挑细选4次课外作业来培养学生的实才。该理念是很多专家和学者倡导的“科学主导工程”的训练方法和“课堂教学必须和实践教学紧密结合起来”的教学方法的继承与拓展。
“信号与系统”课程的特点是理论抽象,公式推导繁琐,且同时具有很强的实用性。
基于CDIO工程教育理念,结合“信号与系统”课程的特点,从立项开始,就着手大力对该课程进行创新性教学改革。首先减少该门课程的理论讲授部分,重点讲授能够将其应用到实际案例的理论;其次,让学生切实将所学的理论应用到实际当中。
二、教学内容改革
“信号与系统”原计划讲授36学时,课程共2学分,表1为改革创新前的教学内容。
该课程原教学过程中存在以下几个问题:[5]第一,该课程与《自动控制理论》内容存在重复,诸如拉普拉斯变换、系统函数等都与信号与系统相同。第二,相同的基本概念在不同课程中出现不同的提法, 比如, 传递函数与系统函数、脉冲信号与冲激信号、脉冲响应初始条件与冲激响应起始状态等,容易引起学生理解上的混乱。第三,原教学计划中将仿真实验安排在最后,使得学生在学****理论部分的时候枯燥无味,产生难学、厌学情绪。第四,学生的实践部分几乎没有,培养学生的创新能力更无从谈起。
创新性教学改革后,计划讲授仍为36学时,将“构思―设计―实现―运行”理念贯穿整个课程,表2为创新性教学改革后的教学内容。
第一,删除与“自动控制理论”存在重复的内容:将第二章连续信号与时域分析中的内容,诸如基本连续时间信号及冲激表示、周期信号的傅里叶分析、非周期信号的傅里叶变换、周期信号的傅里叶变换连续信号的拉普拉斯变换从6学时压缩至2学时;将第三章连续时间信号处理从4学时压缩至1学时。删除重复授课时间共7学时。
第二,压缩纯理论授课时间:第四章离散时间信号的分析6学时压缩至4学时;第六章离散信号的傅里叶变换4学时压缩至3学时,压缩纯理论授课时间共3学时。同时,增加理论到工程实践的讲解共7学时,特别是计算机处理离散信号的方法。
第三,原计划第九章Matlab仿真实验内容比较多、臃肿繁杂,创新性教学改革后,只保留离散时间信号的复频分析,将其余4个学时分配到整个课程当中。
第四,着力增加学生的实践内容。课程的理论教学内容不是多多益善,只要能够将所教授的理论应用于实践,则恰到好处;作业不在多,只要作业与理论部分紧密联系就好。围绕这个原则,经过经验总结和精心挑选,4次作业的内容如表3,4次作业相当连贯,是一个系统工程,与CDIO工程教育理念一致。
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三、创新性教学的实施方案
为了让学生完成4次课外作业的任务,需要对这4次作业所涉及到的知识作全面讲解。
第1次作业前讲授信号与系统的基本概念、连续信号与时域分析,把高等数学、工程数学中的函数看成是信号函数。第1次作业目的是要求学生掌握Matlab软件使用的基本方法,能够将典型信号波形绘出。让学生直接面对从来没有接触过的大型软件,未免有些为难学生,因此,花2个学时的时间讲解Matlab的使用方法,给学生展示常用信