农学类可以跨考工科类研究生吗 工科类研究生专业基础课程教学方法探讨

　　[摘要]研究生专业基础课程,既是对原有知识的提炼,也是为研究生研究课题工作提供有效的分析工具。本文针对“信号采集与处理”研究生课程,分析了教学中常见的问题,根据问题以及实际需要设计相应的教学计划,提出有效的教学手段。本文所提教学方法在实际教学过程中已得到了较好的应用。
　　[关键词]研究生教学 教学方法 教学效率
　　
　　一、引言
　　
　　20多年来,随着电子技术的发展,与之相应的信号采集与处理知识已成为国内外电子信息、通信工程、自动控制及计算机等几乎所有电类专业甚至非电类专业的基础课程,如生物、纺织、医学等专业,故各工科类专业的本科生、研究生学习中均开设了相关课程。作者自从事高校教学工作以来,以“信号与系统”、“信号采集与处理”为主要授课课程,前者面向本科生,后者面向研究生,在此围绕研究生课程的开展探讨了几点教学思考。
　　实际上,信号采集与处理课程本身理论性强,公式繁多,各类概念抽象,容易混淆,尤其有“看似明白,却不知如何下笔”等感觉。且对于作为一门研究生学位课程,既要注重理论知识讲解,还需拓展其实际应用,另外,研究生课程也具有学时有限、学生基础不一等特点,所以在教学过程中,合理选择教学内容、提高教学效率、拓展课程的专业视野、增强学生学习主动性,以更好地服务与课题研究,是该门课程必须考虑的几个主要环节。
　　本文针对信号采集与处理课程的研究生教学,探讨了以上四个主要环节的具体实施方法。
　　
　　二、合理选择教学内容
　　
　　作者所在单位就“信号采集与处理”研究生课程已开设多年,且属于学位课程。作者在选择教学内容之前,作了如下分析思考:
　　(1)所授课研究生来自不同的学科和院校,同学之间的基础差别很大,表现在理论基础、计算机应用基础、理论联系实际的基础、实验动手基础等。这些特点,都对课程的教学提出了很高的要求。
　　(2)研究生教育更需加强学生的创新能力的培养。尽管他们来自本科生中的优秀群体,但在创新能力方面的差别很大。故创新能力的培养,是课程中需要考虑的重要环节。
　　(3)研究生自我学习能力的要求比本科生有更高的要求。来自全国各高校不同专业的研究生,在这方面有很大差别,有能力很强的,也有不少仍然习惯被动学习的同学,而且习惯于这种学习方式。
　　(4)研究生的课程学习,理论联系实际是个重要环节。
　　(5)研究生的课程学习,要注重他们对专题内容深入学习的兴趣和方法培养。
　　针对以上特点,在课程内容的具体选择上,考虑了如下内容:
　　(1)大作业环节的设计。在本环节中,要求采用MATLAB(或MATHCAD)完成所有作用。大部分同学没有学习或应用过MATALB,部分同学计算机应用基础较差。但都要求他们根据要求自我学习,在规定的时间内完成作业内容,达到自我学习、理论联系实际问题能力的培养。具体做法是,在大作业中设计了三部分内容。第一部分,根据课程作业和学习将用到的语言工具,设计了一些题目,让学生上机练习,使他们尽快地入到MATLAB门中,能实际应用。第二部分,设计了信号分析与处理中的基础题目,包括数据运算、信号表达、图形表示、离散信号FFT、卷积、相关运算等。第三部分,综合性题目,要求完成数字滤波器设计和编程序。以上所有内容都需要在计算机上完成,并给出量化和图形化表示的分析、计算结果。
　　这个环节,给同学一定的压力,但通过实践发现,效果很好。
　　(2)实践应用环节的设计。课程理论性强,但最终都是应用于各个实践环节中。综合考虑客观条件,要求学生根据自身研究课题中的应用需要,选取相关的信号处理知识点,展开应用思考,以文献阅读报告形式总结其思考过程和结果。
　　另外,在课程中选取了几项常见的虚拟仪器分析平台,如LABVIEW,要求同学自学这些虚拟仪器工具的原理及应用。根据给定的题目(温度、压力的在线测量),编制从采集、信号处理到各个信号显示的程序。然后,到专业实验室中连接实际的测试系统进行实现,完成完整的测试过程。
　　通过整个环节,将课程内容与实际问题联系在一起,他们学习和完成了一个完整应用问题的解决过程。
　　(3)教学环节上的设计。对于该门课程,具有概念繁多、学生基础不一、学时少的特点。故在课堂授课内容的选取方面,依据了“基础复习+重点讲解”这样一条思路。
　　基础复习。无论学生前期基础如何、后期课题应用如何,对信号处理中的基础知识,如信号基本概念、分类、信号分析宗旨和目的等基本知识点,都是必须掌握的。但考虑到研究生的思维方式和学习特点,对于这些基础内容,可采用复习的方式完成授课。因为即使有些学生具有相应的本科课程基础,但一般情况下对于基本知识点,依然有模糊不清的概念,采用复习的方式,可以加强他们对概念的清晰认识。而没有这些基础的学生,则可根据课堂所提基本知识点,结合课后自学,从而完成入门。
　　重点讲解。众所周知,信号分析与处理已应用到各个应用领域,但不同领域所涉及到信号分析方法或思路是不一样的。结合本专业的特点,且考虑到模拟信号不多用,故课堂授课中重点围绕数字信号,选取讲解相关数字信号的分析与处理技术,如离散傅里叶变换级、Z变换与分析、数字滤波器等。
　　
　　三、提高教学效率
　　
　　信号采集与处理课程的主要特点,在于概念、推导公式繁多,彼此之间很容易弄混淆,是相关专业本科生补考率偏高的一门课程。而研究生重点在于实际应用,但若概念不清,则导致分析思路不清楚,分析结果自然也偏之。针对这些情况,作者在教学过程中采用主线+分支的方式,并结合多媒体生动的表现形式,让学生对各类概念产生直接和明确的理解和记忆。
　　1.采用主线+分支教学方式加强概念理解
　　主线,以傅立叶变换为例。在讲解离散傅立叶变换时,不是直接提出该概念和变换公式,而是从周期模拟信号中的傅立叶级数→非周期模拟信号的傅立叶变换→序列的傅立叶变换→周期序列的傅立叶级数→离散傅立叶变换,即根据信号的变化过程,推导出不同的变换概念和公式。这样的讲解方式,有利于学生对概念具有清晰的理解,能明确各概念之间的相同与相异。
　　分支,依然以傅立叶变换为例。在讲解主线知识点时候,会涉及到许多相应的基本概念,如直线卷积和直线移位、周期卷积和周期移位、圆周卷积和圆周移位等。课程讲解中,利用主线分明的特点,在不同节点处提出相应的分支概念,就可明白同一主线下的各分支概念,既存在区别(如各卷积方式应用条件不同),必定也存在相通处(如符合一定条件下,各类卷积方式结果相同)。
　　利用这样的讲解思路,整个课程内容就可以归类为有效的几条主线,零碎的基本概念也能被分门别类。
　　2.借助多媒体技术加强教学效果
　　教学内容的消化依靠有效的教学形式。多媒体教学现在已非常普及,它“声情并茂”的表现形式所带来的教学效果是教师自身无法比拟的。在讲解过程中,对信号的变换过程、实际表现形式,利用多媒体技术,可以非常生动、形象地呈现在学生眼前。比如,讲解有限长数字滤波器设计过程中,加窗对实际效果的影响时,采用动态显示方式加以表达,比单纯的口述或黑板绘制,更具有直观性。
　　
　　四、扩展课程中的专业视野
　　
　　理论最终应用于实践。课程本身理论性太强就导致学生会有枯燥无味的感觉,如果单纯地讲解理论公式和概念,学生会更加产生排斥心理。但若结合实际应用,讲解理论知识如何在实际课题中的运用时,学生往往表现出极浓的兴趣。所以针对常用知识点或重要的知识点,配合一些实际课题中问题处理方法地介绍,既调动了学生上课积极性,又扩展了学生对理论知识的专业视野。比如,作者研究方向是数字全息技术。该技术中涉及到的傅里叶变换、滤波等重要知识点。课堂上就可以利用实际的例子,讲解傅里叶变换的物理含义,以及不同滤波方法对实际结果的影响等等。同时也利用前面述及的文献阅读,让学生选取有关知识点,结合自己的课题研究,展开阅读和总结。另外,请其它专业领域的、同时具有丰富教学经验的老师进行1次课堂报告。总之,课程以上述三种方式丰富教学内容,既做好了理论联系实际,同时也扩展学生了的专业视野。
　　
　　五、增强学生学习的主动性
　　
　　 我们国家的大学生是经过多年的义务教育进入大学,他们已习惯被动式的学习方法和思考模式,对于大多数研究生而言,也是如此。对于交给的课题任务,始终等待导师提供具体的方法、方案,缺乏主动思考、主动解决问题的意识。但实际上,对于科研工作者而言,没有创新性的思维和灵活的知识运用,是很难获得最终的研究成功。针对这一实际要求,在上述文献阅读环节时,就采用了一些方法增强学生思考、解决问题的主动性。如采用了两种方式让学生完成文献阅读,第一,老师给出需要解决的实际问题,学生自己思考寻找解决的方法;第二,老师提供一些解决方法,学生找出实际中能解决的问题。
　　
　　六、结束语
　　
　　教师的天职是教育,如何完成好教育工作是一项永恒的话题。论文以信号采集与处理课程为基点,从个人教学方式角度,总结了研究生课程教学过程中的一些方法和经验。
　　教育最终服务于社会需求,社会的与时俱进要求教育方式的不断更新,也要求教学手段和教师自身修养的不断改善和提高。
　　
　　参考文献:
　　[1]琚宜文.研究生教学之我见[J].中国地质教育,2008,(3):71-74.
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