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摘要：《信号分析与处理》这门课程是信息与通信类、电子信息类、自动化类以及电气类等相关专业的重要专业基础课程，然后这门课却经常被学生评价为“难”。相比于其他课程，这门课的不及格率也相对较高。本文根据作者在教授《信号分析与处理》这门课程中的心得体会，讨论如何把这门“高冷”的课程讲授的更容易被学生接受，提高学生的学习效果。本文强调在教学过程中应该避免公式化教学，更多地侧重于对知识的起源、知识点之间的关联、为什么形成以及应用在哪里的讲授。
关键词：信号分析；信号处理；学习效果；教学过程
本文引用格式：薛梦凡,等.本科生《信号分析与处理》课程教学方法研究[J].教育现代化,2019,6(34):163-165.
信息时代的到来使得信息科学技术渗透到社会活动、生产活动甚至日常生活的各个方面。作为信息科学技术的基础，信号分析与处理技术已经广泛地应用于通信、自动化、生物医学、航空航天、遥感遥测、图像处理、语言处理、地震学、气象学、天文学、振动学、故障诊断等各个科技领域，称为各门学科发展的技术基础和有力工具。我们每个人每天都在接触信号处理，都在应用信号处理的发展所带来的便捷。
《信号分析与处理》这门课程是信息与通信类、电子信息类、自动化类以及电气类等相关专业的专业基础课程，其重要性毋庸置疑。然而，这门课却经常被学生评价为“难”“不知所云”，也不幸地被一些老师评价为很容易拉低学评教的课程；相比于其他课程，这门课的不及格率也相对较高。由于不同专业的培养目标和专业定位不同，因此各专业《信号分析与处理》课程所要求的讲授深度和广度不同，但仍存在许多基础和共性的问题。本文分享作者在教授《信号分析与处理》这门课程中的心得体会，以基础和共性的问题为例，讨论如何把这门“高冷”的课程讲授的更容易被学生接受，提高学生的学习效果。
一《信号分析与处理》教学中存在的问题
信号分析与处理这门科学虽然起源于实际问题，并扎根于实际应用，但是却离不开数学，翻开任何一本《信号分析与处理》的教材，映入眼帘的更多的都是公式。以下分析《信号分析与处理》课程教学中目前存在的一些共性问题。
（一）课堂教学紧张，学生无消化和理解的时间
信号分析与处理课程内容较多，且公式较多，运算较多，衔接性又强，经常出现老师满满当当地讲了一节课，知识点很多，而学生消化知识点的速度远远赶不上老师的讲课速度，导致一节课刚开始不久，一部分学生就放弃听讲了；由于一节课讲授的知识点较多，学生也很容易抓不住重点，理不出脉络，只能通过死记硬背的方式记忆各种定理和性质，很容易遗忘。
（二）对知识点之间的关联性讲解不够，学生不明白为什么
受限于教材和备课时间，不少老师很容易出现按照课本的顺序照本宣科的教学现象，课堂上只是罗列各个知识点的内容，缺乏对知识的起源以及不同知识点之间的关联的讲解，即便对各个定理和性质的讲解再详细，但是学生不明白这些知识内容是干什么的，脑海里是一盘散沙，没有逻辑性，导致学习过程既枯燥又艰辛，记忆一盘散沙的各种变换和运算方法也很困难，最终大大降低了学习积极性。
（三）对公式的推导和运算性质讲解过多，应用较少
不少老师认为教的好就是讲解清楚各种变换如何计算，性质是什么，把《信号分析与处理》这门专业基础课讲成了数学课，导致学生学了一学期都不知道这门课到底是干什么的，即便考试成绩很好的学生，由于不明白所学的运算应用于哪里，对运算方法缺乏本质物理意义的理解，导致考过便会很快忘掉。这种不重应用的教学方式与开设这门课的目标背道而驰。
（四）缺少实验环节
目前很多学校和专业开设的《信号分析与处理》课程只有理论课时，没有实验课时。而信号分析与处理这门课程最终是服务于数字信号处理，离不开编程实现。这门课的重点之一，快速傅里叶变换就是为了实现利用计算机快速计算傅里叶变换。缺乏实验环节会导致学生对理论理解不深，且在需要将理论应用于实际的时候面临困难。
（五）作业都是公式的运算，缺乏解决实际问题的练习
目前，《信号分析与处理》这门课程的作业大多是对各种运算的练习，这种练习只能够促进学生对各种变换和性质的记忆，提高运算能力，却并不能加深学生对所学知识的理解，也不能提高学生应用所学知识的能力。
二《信号分析与处理》课程教学方法的改进
学习好《信号分析与处理》这门课程，离不开一定的高中数学以及高等数学的基础，但是作为一门众多工科类专业的专业基础课，这门课的讲授重点却不在于数学，而在于数学公式背后的物理含义、在于如何教会学生运用所学知识解决实际问题。如果讲课内容只是对各种数学公式的罗列，对于学生来说，既枯燥又很难坚持学习下去，遗忘也快，以下给出对《信号分析与处理》课程教学方法的几点改进建议。
（一）不可忽略对知识点起源和发展的讲解，增加课堂趣味性
每个知识内容都有它的过去和将来，是一个发展变化的事物。教师在授课时，应当拓展下对各种知识点的起源和发展过程的讲解，这样不但可以增加课堂趣味性，还可以让学生了解科学知识的发现和发展的过程，提高科学素养，并加深学生对知识点的理解和全面把握。
（二）注重讲解知识点之间的关联性
信号分析与处理的不同内容都是前后紧密关联的，如果老师在教学的过程中注重这一点，学生就能够更好地融会贯通不同知识点，加深理解，形成系统的知识框架。如不少学生觉得卷积运算很难，很容易写错公式。实际上卷积运算的定义就是为了在时域求解系统响应，正是因为任何一个信号都可以分解成一系列不同强度的冲击函数之和，才出现了卷积运算。如果老师在讲解时可以先讲连续信号的时域分解，再由时域线性时不变系统的响应引出卷积运算，学生对卷积运算的理解就会更加深入，也降低了记忆的难度。再如由信号的时域三角函数分解可以引出傅里叶变化等。
（三）注重对知识点如何应用的讲解
信号分析与处理在很多方面应用广泛，但学生一开始很难认识到这一点，如果只是公式化教学，满屏都是公式，就会使得学生学习兴趣不高。这门课的讲授应遵循应用牵引理论的原则，从实际问题引出理论，理论最终又归于应用，这样才能激发学生的学习兴趣，让原本“枯燥”的课程生动起来。例如，在讲解时域相关时，可以以雷达测距这一常见的实际应用作为背景引出，让学生明白相关的物理含义，最终又可以以实现两个信号的时域求时延作为应用练习。
（四）详略搭配，注重对重点难点的讲解，防止“越听越晕”
信号分析与处理这门课的内容较多，难度也相对较大。讲授时应该抓住重点详细讲解，以重点内容为脉络，串联起所有的内容，有主有次，有轻有重，才能避免学生越学越晕，听了几次课就放弃了以后的学习。把有限的课时用于对一个重要知识点的详细讲解（包括它的起源、它和其他知识点的关联，它的发展，它的应用）要优于同等罗列很多知识点。大学的教学是引导式的，启发式的，教学的好坏并不在于给学生灌输了多少知识量，而在于有没有教会他方法，有没有带给他自己继续学习和钻研的动因。
（五）增设实验课，培养运用Matlab、Simulink等编程工具实现算法的能力
信号分析与处理这门课程是服务于数字信号处理，各种算法最终要通过编程实现才能应用。建议增加适量的实验课时，讲授基础的Matlab或Simulink等语言，让学生体验自己动手实现算法的过程，加深对知识的理解，促进应用。
（六）提高作业内涵，注重锻炼学生解决问题的能力
《信号分析与处理》这门课作为众多专业的重要专业基础课，应当提高作业的内涵，避免作业只是简单的运算题。教师可以设计一些实际应用题，让学生根据应用场景，提炼数学模型，应用所学的信号处理方法解决问题。这样才能加深学生对所学知识的理解，真正促进学有所用。
三 结束语
本文针对《信号分析与处理》这门课程在教学过程中面临的问题，分享作者在教授《信号分析与处理》这门课程中的心得体会，讨论如何把这门“高冷”的课程讲授的更容易被学生接受，提高学生的学习效果。本文强调在教学过程中应该避免公式化教学，更多地侧重于对知识的起源、知识点之间的关联、为什么形成以及应用在哪里的讲授，并增设实验课时，促进学有所用，反哺理论教学。
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