本文作者：許佳 單位：第三軍醫大學電子學與電子工程學教研室

信號與系統課程是生物醫學工程專業必修的專業基礎課。它的特點是以數學方法研究電信號與電系統的分析與求解，在學科發展中，起著構筑數學研究方法和實際工作之間橋梁的重要作用。一直以來，信號與系統都是一門難學、難教的課程，學生通常反應理論性太強，抽象概念難以理解，也難以貫通復雜難懂的公式與實際工程中應用的聯系。如何解決學生在學習過程中的困惑，幫助學生在理解基本理論知識的基礎上，學會將理論應用到工程實踐中，是我們在授課中一直關注的問題。

1把握課程思想，灌輸思維方法

對每門課程來說，緒論課都至關重要，緒論是對課程整體的介紹，首先解決了學生“三W”的問題：Whystudy？Whattostudy？Howtostudy？使學生明確了課程學習的意義、課程結構、課程定位、學習方法。其次通過緒論的講解灌輸課程學習的整體思想、方法。西方教育上一個特點是強調思維方法的學習。本門課程的思想是力求以統一的觀點來闡明信號和系統的重要概念，培養學生以系統的觀點看待信號處理過程以及電子信號檢測系統，使學生在關注細節的同時注重整體，能夠以全局的角度考慮問題。因此，從緒論開始就要培養學生整體系統的思維方法，與前期電路課程的學習做出區分，讓其思維方式從微觀電路過渡到宏觀系統。最后在緒論課也可結合學科特點給出一些通過系統實現信號分析的生物醫學實例，比如：聲紋鎖、心電信號提取、腦電信號分析等，強化系統對信號作用的思想，同時也能提高學生學習興趣，也使學生了解課程在實際工程中的實用性。要教好一門課程，讓學生學好一門課程，必須要清楚課程教學的目的所在。只有在這個目的的指導下，才會去思考：如何培養學生學習興趣，變被動的、應付考試的學習，為主動的、探索性的學習。如何提高教學，讓學生不僅能獲取更多的知識，而且能得到方法和思想上的提高，實現教學的真正目的。實現學以致用這一最終的教學目的，不僅要教會學生單純的理論知識，更重要的是學會思維方法，聯系實際讓學生理解課程知識在實際中的應用。理論上的東西如何在實際工作中應用，可按照該思路去啟發學生積極探索，比如：傅里葉變換性質中的信號調制與頻譜的搬移性質，在實際中可啟發學生利用調制原理，分別將需要傳輸的若干低頻信號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信道內傳送多路信號，實現所謂的“頻分復用多路通信”。而最常見的應用實例即為收音機不同頻道的收音。

2結合應用特色，豐富教學方法

本門課程的特點是用數學工具解決工程問題，因而對數學基礎的要求較高，由于前期學習的高數和復變函數等基礎參差不齊，所以在每次新課前的預習是非常必要的，通過自主數學知識的復習，減少新課的理解障礙。信號與系統這門課程理論性很強，內容較抽象，公式和理論推導較多。為幫助學生掌握繁雜的概念，每節新課開始前筆者都先簡單回顧上節課的內容，然后說明本節課的目標，以及將要講述的新知識與前面知識的聯系，并且每節新課的最后需要對課程進行總結。同時為培養學生自主學習的能力，每章節后，鼓勵學生自行對章節內容做出小結，并提出思考問題鼓勵學生結合醫學實際進行鉆研思考，比如在講解頻域譜特征時，鼓勵學生思考常見醫學信號的噪聲干擾有哪些，頻率是什么，是否能用已學過的電路知識進行去除。按照這種方法啟發學生拓展知識，讓學生積極投入到自主學習中，逐漸讓學生發現學習是一個充滿探索的、富有成就感的創造性活動。在授課過程中要調動起學生的主動性。一味地灌輸新知識并不能挖掘出學生的潛力，因為枯燥的公式推導、繁雜的概念講解可能導致學生思想不集中，沒有學習的重點，或者由于印象的不深刻導致內容的遺忘，所以筆者采用中心問題式教學的方法，每堂課圍繞一個重點或難點進行講解，比如信號分解，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手段引導學生積極思考，增強課堂互動性，比如采用動畫演示或者其他計算機輔助手段，直觀啟發周期信號的分解和合成，加深理解傅里葉級數，并啟發學生思考信號分解的意義。啟發學生得出信號的分解有如下意義[1]：（1）信號近似：利用傅里葉級數將信號拆分成許多項，通過前面幾項合成近似信號，該信號具有絕大部分能量。（2）統一分析形式。如不同的連續信號都可以分解為沖激信號，不同的信號只是它們的系數不同。由此可以更深刻地認識這些信號的內在規律。這樣為系統分析及電路設計都帶來了便利，只須對一種信號形式如沖激信號，研究其系統響應或設計電路。（3）選取有用信號進行處理分析，去除干擾的信息。同時，讓學生思考學習典型信號的意義是什么，典型信號對于信號分析有怎樣的作用。

3改進教學手段，變抽象為形象

現代化的教學理論教學過程，提倡使用多媒體的教學手段。多媒體課件是文字、圖形、圖像、動畫、聲音、音樂等形式的知識載體，其特色在于他是具有一定交互能力的知識載體，也是眾多知識點形成的具有非線性結構的知識載體。多媒體課件的教學設計過程是學科領域知識與心理學、教育學和計算機科學相結合的過程，在教授過程中根據學生的實際情況，理論聯系實際從而化解概念抽象給理解所帶來的困難，并讓學生產生興趣，增加學習的主動性。比如可以用學生感興趣的視頻文件解釋信號與系統的基本概念，可以用flash的形式解釋連續信號可分解為沖激信號的線性組合等，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并不能滿足本課程的需求[2]，作為以數學為基本分析工具的課程，板書是任課老師不可回避的教學手段，合理的采用多媒體與板書結合的教學手段，對學生思維形成是有利的。在必要的公式推導過程中，如果采用課件打出推導過程，有時候并不有利于學生學習，一晃而過的學習方式會造成學生自主推導的困難，因此，對于難以理解或較為復雜的運算，教員親自的演算示范，及板書帶領的思維過程，在理論教學中是必要的。隨著科技的發展，一些新的教學手段被引入教學過程。將計算機仿真設計軟件用于學生的課堂教學和實驗教學之中，可以實現課堂教學和實驗教學的實時動態式多媒體教學，使教學難點直觀易懂。根據備課教案，在課堂上利用天煌公司的Mat-lab信號仿真包，及NI公司提供的Labview信號處理實驗室，對教學內容直接進行演示，達到事半功倍的教學效果；同時，學生經過計算機仿真多媒體教學和參與仿真實驗，不僅可加深對信號處理原理、系統時域頻域分析方法的理解，而且能提高學習的興趣，增強學習的自信心和成就感。