专业基础课教学中培养学生实践创新能力探索
张连俊范忠奇袁玉英
（山东理工大学计算机学院，山东淄博255049）
【摘要】以《信号与系统》教学为例，对专业基础课课堂教学中，如何进行实践创新能力的方法进行了探讨。改革教学内容，注重培养解决问题的能力注重培养，提高学生学习专业基础课基本理论的兴趣。在教学中注重要理论联系实际，加强实践教学，培养工程实践能力。改革教学方法和手段，加强学生的自主学习、实践能力和创新精神的培养，提高学生实践创新能力。
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关键词 专业基础课；信号与系统；教学；实践创新能力
通信工程在国民经济中占有十分重要的地位。是国家重点发展和扶持的产业之一，具有实践创新能力的通信工程人才需求量大。那么作为培养这方面高级人才的高校，通信工程专业的教育也必须随之作相应的改革，才能跟上技术的发展、适应时代的要求。而“信号与系统”作为本专业的重要专业基础课，其教学中对培养学生实践创新能力是非常重要的和基础的。
《信号与系统》课程是通信工程专业的一门重要的专业基础课，以《高等数学》、《线性代数》及《电路分析》等课程为基础，是《数字信号处理》、《通信原理》等后续专业课程的基础，起着承上启下的作用。由于课程内容繁多，理论概念抽象，为了让学生尽快地理解与掌握课程学习中的基本理论与基本分析方法，教师可以在授课过程中渗透一些工程思想和工程实践项目，为学生提供一些多样化的学习平台。加强工程实践含义的理解与体会，通过实践性教学环节，使学生学会观察现象，发现规律的科学方法。使学生在学习这门课程的过程中，不但可以掌握信号、系统等重要概念和分析方法，也可提高学生分析问题和解决实际问题的能力，从而提升学生的工程实践能力和创新能力。
1改革教学内容，注重培养解决问题的能力
教学内容是培养创新型人才的核心。教师应根据课程教学大纲的要求，明确教学内容中的基本要求和核心要求。在此基础上，适当拓宽、拓展教学内容，同时密切关注、跟踪本专业不断涌现的新的发展方向，不断将与课程相关的新问题、新现象和新理论补充进来，通过丰富和优化教学内容，从而激发学生的学习兴趣和动力。
在专业基础课教学课堂，注重培养解决问题的能力，提高学生学习专业基础课于理论的兴趣。使学生在学习本专业课的同时，提高学生学习的兴趣和专业素养，更能拓宽学生的知识视野，为将来从事行业工作打下良好的基础。同时使教学能够理论联系实际，注重培养解决问题的能力，从而使学生认识到学习专业基础课的现实意义。
1.1培养解决复杂问题的能力
在“信号与系统”课程中，多次讲到用基本信号及其移位信号表示任意信号的方法。如对于连续时间信号f(t)，在时域中可以用冲激信号δ(t)的移位加权和表示。如果已知基本信号对某一系统的响应，则任意信号通过该系统所产生的响应都可以求解得到。如某线性时不变系统对于单位冲激信号δ(t)的响应(即单位冲激响应)为h(t)，则根据系统的线性和时不变性，对于任意输入f(t)，利用h(t)的线性组合求得该系统对任意输入的响应y(t)。即复杂信号作用的输出可用简单信号作用输出的线性和求，使问题解决变简单。
上述问题提示我们，针对某一复杂问题可以采用分解的方法，把复杂问题分解为一系列简单问题。而简单问题一般容易解决，如果所有的简单问题都得到了解决，则复杂问题也就解决了。由此为例改革处理课程中复杂问题的教学内容，培养学生解决复杂问题的能力。
1.2培养解决理想与现实差距的能力
在“信号与系统”课程中，拉普拉斯变换的引入是用于解决不满足傅立叶变换条件的信号变换引入的。对于单边指数信号由于t→∞时，f(t)→∞，其傅立叶变换不存在，只有设法变换为衰减信号，才存在拉普拉斯变换。
这就是目标与现实条件不匹配问题。目标是求信号f(t)的傅立叶变换，要实现此目标则要求f(t)为衰减信号。而现有条件f(t)是指数增长信号，采用的方法是乘以一个衰减速率比原信号增长速率更快的信号，使得到的信号变为衰减信号，可实现傅立叶变换。通过上述讲解过程，学生既可以很容易地从傅立叶变换变换过渡到拉普拉斯变换变换，又能从整个过程中体会到解决目标与现实条件不匹配问题的思路和方法，即如现实条件不满足目标要求，则应增加中间过程，设法使现实条件转换为满足要求的条件，从而培养自己在这方面的能力。这种方法，同样也可以用于指导学生解决其他的条件与目标不匹配的问题。
1.3培养从特殊到一般的思维能力
从特殊到一般的思想贯穿了整个信号与系统的课程，如何培养学生从特殊到一般的解决问题的思维能力，下面举两例：
（1）从矩形脉冲信号总结出周期信号频谱，对于的周期矩形信号，利用傅立叶变换级数可以求出其频谱。通过对周期矩形脉冲信号的频谱分析，可以归纳出有关周期信号频谱的一般特点，如周期信号的频谱都是离散谱(谱线间隔)，总的趋势是递减的，总结出信号时间特性与频率特性为相反关系的一般规律。
（2）从频域到复频域是从特殊到一般的实例，在现有理论基础上，改变问题的某一个前提条件，将问题的讨论推广到另一领域，进而得到更一般条件下的解决方法。从频域到复频域，是将一个实数域中的问题推广到复数域，从而得到更一般问题的处理方法。
1.4培养综合分析问题的能力
在《信号与系统》课程内容中，连续信号与系统的频域分析、连续信号与系统的复频域分析、离散信号与系统的变换域，存在着共同的相似之处，但也有各自的特点。这三部分的分析步骤是一样的，均按照正变换、变换的性质与应用、逆变换和系统分析的顺序进行。每一部分又有各自特有的性质和作用，如拉普拉斯变换（复频域分析）求解二阶电路时，比频域分析求解要更方便。
在教学过程中，还可以将相关课程的有关问题行比较分析，如微分方程的求解，有以下几种方法：①按照数学方法求齐次解和特殊解；②求解零输入响应及利用卷积求解零状态响应；③求解零输入响应，利用频域响应求解零状态响应；④利用复频域求解带有初始条件的系统响应。培养学生在分析上述内容的基础上，可以充分体验《信号与系统》介绍的分析方法的高效性，培养自己综合分析能力。
2加强实践教学，培养学生工程实践能力
《信号与系统》课程的实验是配合课程教学同期进行的，主要针对一些基础理论知识所展开的一些基本实验，以提高教学效果和所学者逻辑思维能力的培养。
由于专业基础课重点在于理论教育，与课程配套的实践环节容易被大家所忽视，从而使理论教学与实践教学脱节。因此专业基础课学习阶段也要重视实践教学环节。在实践教学过程中，应加强和开发学生的适应能力、实践能力和创新精神。
2.1将认识实践环节贯穿整个课堂教学过程中
在开始讲授基本定律或基本概念之前，通过实物模型或多媒体技术向学生展示与知识点相关的工程应用。这些实验设备或展示材料可以给学生带来很多疑问，让学生带着问题上课，以此来激发学生的兴趣和求知欲，在完成整个探索过程的同时提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。
2.2合理安排实验教学
积极鼓励学生进行教学计划之外的开放性实验、自主设计实验等，其成绩作为学生综合成绩的一部分，培养学生在实践教学中的主动性和主体作用。
目前实验项目分为指导性与自主性两种，前者学生在指导教师的帮助下掌握系统设计的基本概念与基本思路，并对实验平台予以了解与掌握；后者为学生完全自主地项目设计并建立实验体系与构架，从而锻炼他们的创新意识与工程设计能力。
通过这一实践项目可使学生以系统的角度了解信号分析与处理中的基本概念，以趣味应用提升实践教学体验，以自主的实验设计培养创新意识和工程实践能力。从而全面提高学生的动手实践能力和逻辑分析能力。
3改革教学方法和手段，培养学生自主学习和创新能力
近些年，各高校逐渐加大公共基础课环节，而对专业基础课和专业课学时进行了压缩。所以在有限的课堂教学时间内，教师基本是“满堂灌”才能完成教学计划，学生完全处于被动的接受地位。这种单一的灌输式、填鸭式教学方式，单一板书或者简单的幻灯片播放的教学手段，以及以考试成绩为主的评价模式，严重束缚了学生的创新意识。
对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，积极创造良好的课堂氛围，并借助现代信息技术，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力。充分发挥学生的主观能动性和独立思考的能力，鼓励学生敢于想象，大胆提出自己的设想和观点，逐步达到学以致用、能力和水平逐步提高的目的。并通过实验教学来加深对分析工具的理解，以达到培养学生的工程实践能力和创新能力的目的，提高分析能力与科学思维能力。
目前，以现代信息技术特别是网络技术为支撑的现代化的教学模式，使教学不受时间和地点的限制，朝着个性化学习、自主式学习方向发展。教师应充分利用计算机、网络资源，将部分教学内容或拓展内容放在网上，并开通网上答疑，供学生自主学习。建立学生自主学习平台，开发和完善网络教学系统，使学生的学习不仅仅拘泥于课堂之内、书本之内，从而使自主学习成为可能，增强学生自主学习的能力。
4结束语
本文从《信号与系统》的教学内容特点出发，探讨了如何使学生在掌握教学内容的同时，培养学生分析问题、解决问题的能力。这既是学生能力提高的一种方法，更重要地是锻炼学生学会思考，提高自身的综合素质。如果具备了这种能力，才能能够融会贯通，把所学知识应用到实践中去。当然这种能力的培养是一个长期的过程，需要多次从理论到实践，实践再到理论的过程。在专业基础课教学中培养学生实践创新能力，也要重视实践教学环节。注重在课程教学和实践教学过程中，加强学生的学习能力、实践能力和创新精神的培养，提高学生实践创新能力。
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［责任编辑：汤静］