淺析高校專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)
【論文關(guān)鍵詞】隨機(jī)信號分析 遞進(jìn)式 比較式 外延式 啟發(fā)提問
【論文摘 要】高校專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)既有基礎(chǔ)課的特點(diǎn)，又具備其專業(yè)針對性，本文以筆者在《隨機(jī)信號分析》課程多年的教學(xué)實(shí)踐為例，探討了專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容編排上的遞進(jìn)式、教學(xué)內(nèi)容拓展上的比較式和外延式、教學(xué)實(shí)施方法上的啟發(fā)提問式等教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
一、引 言
專業(yè)基礎(chǔ)課程作為學(xué)生在完成基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)后、進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)前的一類必修課程，通常在大二下學(xué)期或大三上學(xué)期開設(shè)，既具有基礎(chǔ)課的特點(diǎn)，偏重基礎(chǔ)理論的教學(xué)；又具有專業(yè)課的專業(yè)針對性，為學(xué)生進(jìn)入本專業(yè)的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。
由于專業(yè)基礎(chǔ)課程的這種特點(diǎn)，而學(xué)生又尚不具備較豐富的專業(yè)知識背景，因此，既容易因?qū)I(yè)知識背景的缺乏而產(chǎn)生“畏難”情緒，也容易因基礎(chǔ)理論知識的講解而產(chǎn)生“厭學(xué)”情緒。如何講好專業(yè)基礎(chǔ)課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何保證學(xué)生能夠通過專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)打牢扎實(shí)的專業(yè)知識基礎(chǔ)，順利進(jìn)入后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，就成為每一位教授專業(yè)基礎(chǔ)課程的教師應(yīng)認(rèn)真思考和解決的問題。
《隨機(jī)信號分析》是信息和類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，目的是為電子工程與信息工程領(lǐng)域的學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ)，以適應(yīng)學(xué)習(xí)信號處理的需要，課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)對隨機(jī)信號基本概念的理解和掌握系統(tǒng)的分析方法，注重基本理論與實(shí)際系統(tǒng)，特別是電子系統(tǒng)的聯(lián)系；注重創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，堅(jiān)持將知識學(xué)習(xí)、能力訓(xùn)練和綜合素質(zhì)培養(yǎng)融為一體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
筆者在多年從事《隨機(jī)信號分析》的教學(xué)實(shí)踐中，對于專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)也進(jìn)行了長期的思考和探索，在教學(xué)內(nèi)容的編排、拓展和教學(xué)方法等方面形成了一些想法，今成文以拋磚引玉。
二、開宗明義，講好“緒論”課。
學(xué)生接觸任何一門課程的第一堂課，都是“緒論”，而有些教師又往往認(rèn)為“緒論”不過是簡單的課程介紹，重視程度不夠。實(shí)際上，在專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，“緒論”是非常重要的第一堂課。學(xué)生在以前的學(xué)習(xí)中大多數(shù)課程都屬于公共基礎(chǔ)課，對自己將要進(jìn)入的專業(yè)學(xué)習(xí)沒有完整的理性認(rèn)識，也不知道即將要學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課與公共基礎(chǔ)課的差異以及今后的用處。
教師應(yīng)利用好“緒論”課，開宗明義地向?qū)W生闡述本門課程與以往公共基礎(chǔ)課的聯(lián)系和差異，將要用到以前哪些課程的相關(guān)知識，并有針對性地介紹一些相關(guān)專業(yè)知識，讓學(xué)生明白本門課程以后將在哪些后續(xù)課程中使用，尤其是會在哪些專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用。
要講好“緒論”，還應(yīng)該盡量使用具有創(chuàng)意的新課導(dǎo)入方法或方式，來激起學(xué)生的注意力，誘導(dǎo)他們積極思考，而且可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的興趣。
以《隨機(jī)信號分析》為例，它用到的公共基礎(chǔ)課程主要是高等和概率論等，相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程主要包括電子電路、信號與系統(tǒng)等，而這門課程在通信類專業(yè)中主要應(yīng)用于通信原理等專業(yè)課程。經(jīng)過對這些課程間的聯(lián)系比較，學(xué)生對于在這門課程中將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容和以后的用處就會有一個(gè)比較清晰的脈絡(luò)。
為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，我們常常會舉噪聲的例子。不少學(xué)生都曾經(jīng)在教師下設(shè)計(jì)和制作過一些簡單的電路，在這個(gè)過程中，他們經(jīng)常會聽到噪聲這個(gè)詞，也知道對于噪聲的研究和處理非常重要，但究竟如何定義噪聲，噪聲的特性除了表現(xiàn)為雜亂無章，從數(shù)學(xué)上應(yīng)如何表述，這些問題實(shí)際學(xué)生并不清楚，在這門課程的學(xué)習(xí)中，就可以了解這些相關(guān)的知識。通過舉實(shí)際的學(xué)生感興趣的例子，可以引導(dǎo)學(xué)生去積極思考問題，讓他們可以直觀感受到本課程學(xué)習(xí)的用處和可能得到的收獲。
三、教學(xué)內(nèi)容編排上的遞進(jìn)式
專業(yè)基礎(chǔ)課程的教師面對的是已學(xué)完公共基礎(chǔ)課程和一些相關(guān)課程，但是尚未進(jìn)入專業(yè)知識學(xué)習(xí)的學(xué)生，授課中的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)依照課程標(biāo)準(zhǔn)或教學(xué)大綱，但是在內(nèi)容的編排上應(yīng)采用靈活的遞進(jìn)方式。
所謂遞進(jìn)方式的教學(xué)內(nèi)容編排，也就是說，根據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)課程本身的特點(diǎn)和授課對象前期知識積累程度，要注意學(xué)生知識的銜接和重疊，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從前導(dǎo)的相關(guān)公共基礎(chǔ)課程內(nèi)容入手，對于將進(jìn)入本課程的內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生掌握情況進(jìn)行濃縮、精講，逐步地引入相關(guān)的專業(yè)背景知識，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。
《隨機(jī)信號分析》課程的直接前導(dǎo)課程是“概率論”，通常根據(jù)學(xué)生前期的學(xué)習(xí)情況，我們對大部分學(xué)生理解程度不深的隨機(jī)性的本質(zhì)會再次闡述，但不是簡單地復(fù)述，而是結(jié)合信號分析的方法，解釋隨機(jī)性體現(xiàn)在信號中會如何表現(xiàn)，會影響信號的哪些參數(shù)，我們?yōu)槭裁匆芯侩S機(jī)性在信號中的影響等問題。對于隨機(jī)信號的概念，也是從“概率論”中提到過的隨機(jī)變量入手，討論二者的聯(lián)系和區(qū)別，闡述二者在分析方法上的差異。
這樣遞進(jìn)式的內(nèi)容編排，既可以幫助學(xué)生較順利地接觸到專業(yè)背景知識，不至產(chǎn)生畏難和厭學(xué)情緒，又很適合于因人施教，靈活微調(diào)教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和進(jìn)度。
四、教學(xué)內(nèi)容拓展上的比較式和外延式
一個(gè)專業(yè)課程體系的設(shè)置會基本涵蓋整個(gè)專業(yè)方向的知識層面，如何讓學(xué)生能夠盡可能寬泛地了解本專業(yè)的研究內(nèi)容，建立起對專業(yè)方向的一種全局認(rèn)識，而不至于把每門課程的教學(xué)內(nèi)容割裂開來，仿佛一個(gè)個(gè)的知識孤島，這也是我們在專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中應(yīng)該要注意解決的問題，也就是在教學(xué)內(nèi)容上做適當(dāng)?shù)耐卣梗寣W(xué)生了解各門課程內(nèi)容的聯(lián)系、應(yīng)用上的區(qū)別，能夠有觸類旁通的感觸，在不同的課程之間建立起聯(lián)系的紐帶。
我們認(rèn)為，教學(xué)內(nèi)容的拓展可采用比較式和外延式。
所謂比較式，主要指的是結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，對于和其他相關(guān)課程內(nèi)容上有相似或相關(guān)之處，應(yīng)著重指出不同之處，包括描述方法的不同、概念引入方式的不同，尤其是應(yīng)用場合的不同。通過比較方式，學(xué)生可以在已經(jīng)接觸過的內(nèi)容基礎(chǔ)上迅速掌握本課程的知識點(diǎn)，且有較深刻的理解。
以《隨機(jī)信號分析》中“隨機(jī)信號過線性系統(tǒng)”一節(jié)為例，學(xué)生在“信號與系統(tǒng)”課程中曾經(jīng)學(xué)習(xí)過“信號過線性系統(tǒng)”的內(nèi)容，我們在教學(xué)中，對這兩部分內(nèi)容做了詳細(xì)的比較分析。在“信號與系統(tǒng)”課程中，“信號過線性系統(tǒng)”討論的是確定性信號經(jīng)過線性系統(tǒng)的分析，分析重點(diǎn)在于確定性信號經(jīng)過特定的線性系統(tǒng)后其輸出信號的形式，比如線性系統(tǒng)h（t），輸入信號為余弦信號x（t）＝a•cos（ω0t＋φ），我們主要分析x（t）經(jīng)過h（t）后的輸出信號y（t）應(yīng)該是什么樣的信號形式，也就是計(jì)算y（t）的表達(dá)式。而在《隨機(jī)信號分析》課程中，“隨機(jī)信號過線性系統(tǒng)”討論的是隨機(jī)信號經(jīng)過線性系統(tǒng)的分析，分析重點(diǎn)在于隨機(jī)信號經(jīng)過特定的線性系統(tǒng)后其輸出信號的特性，而不是具體的信號表達(dá)式，比如線性系統(tǒng)h（t），輸入信號為隨機(jī)信號X（t）＝A•cos（ω0t＋φ）（其中A和φ為隨機(jī)變量），我們主要分析X（t）經(jīng)過h（t）后的輸出隨機(jī)信號Y（t）的期望、方差、自相關(guān)函數(shù)、平均功率等統(tǒng)計(jì)特性，而往往不關(guān)心Y（t）具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式。經(jīng)過這樣的比較，學(xué)生可以很容易抓住“隨機(jī)信號過線性系統(tǒng)”這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)要點(diǎn)和分析思路。
所謂外延式，指的是對本課程的某些知識點(diǎn)，若在其它課程中也同樣出現(xiàn)過，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行回顧、聯(lián)系，并盡可能解釋在不同課程中出現(xiàn)同樣的知識點(diǎn)，它們的引入方式和結(jié)論描述之間的異同。經(jīng)過這樣知識點(diǎn)的外延，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好解本課程的知識點(diǎn)，且能夠幫助學(xué)生在不同課程之間建立起聯(lián)系的紐帶，對整個(gè)專業(yè)方向的課程設(shè)置體系建立全局的認(rèn)識。
我們在講解隨機(jī)信號的平均功率時(shí)，就曾以X1（t）＝a?cos（ω0t＋φ1）（其中φ1為均勻分布于（0，2π）的隨機(jī)變量）和X2（t）＝a?cos（ω0t＋φ2）（其中φ2為均勻分布于（0，π/2）的隨機(jī)變量）這樣兩個(gè)不同的隨機(jī)信號為例，通過分析，我們知道X1（t）是一個(gè)寬平穩(wěn)隨機(jī)信號，而X2（t）是一個(gè)非平穩(wěn)隨機(jī)信號，但是這兩個(gè)信號的平均功率都是a2/2；針對這個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行外延，學(xué)生在電路課程中曾經(jīng)學(xué)習(xí)過一個(gè)確定信號x（t）＝a?cos（ω0t＋φ）的平均功率為a2/2；于是引出了這樣一個(gè)問題，兩個(gè)不同的隨機(jī)信號、一個(gè)確定性信號，為什么平均功率會是一樣的呢？我們引導(dǎo)學(xué)生從平均功率的本質(zhì)來考慮，平均功率實(shí)際上是對信號幅度特性的一種描述方式，它與信號的相位無關(guān)，隨機(jī)信號X1（t）和X2（t）的不同只是體現(xiàn)在樣本函數(shù)的相位上，而它們所有樣本函數(shù)的振幅則是完全相同的，同樣的，確定信號的振幅也是一樣的，因此三個(gè)不同信號的平均功率是一樣的。
五、教學(xué)實(shí)施方法上的啟發(fā)提問式
古人云：“學(xué)貴知疑，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)，疑者覺悟之機(jī)，一番覺悟，一番長進(jìn)。”只有不斷提出問題，才能探究解決問題。啟發(fā)提問，就是教師用問題來啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生“生疑、質(zhì)疑和釋疑”的能力。
啟發(fā)提問的教學(xué)方法是一種傳統(tǒng)且行之有效的教學(xué)方法，專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)尤其需要注意使用啟發(fā)提問的教學(xué)方法，由傳統(tǒng)的以教師為中心的“填鴨式、滿堂灌”轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為主的靈活的教學(xué)方法，使學(xué)生成為教學(xué)的主體，去幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)方法和思路，盡快進(jìn)入對專業(yè)方向研究的思考。
我們在進(jìn)行啟發(fā)提問時(shí)，需要進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，包括“何時(shí)提問”、“提哪些問題”、“如何提問”等等。當(dāng)然，我們提出的問題，有的需要學(xué)生討論回答，有的則作為引入新課的懸念，可以不作回答，并且根據(jù)回答情況適時(shí)掌握教學(xué)進(jìn)度，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的深度，補(bǔ)充必要的知識內(nèi)容。
六、結(jié)束語
綜上所述，我們認(rèn)為，專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，首先應(yīng)講好“緒論”，開宗明義，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；其次在教學(xué)內(nèi)容的編排上可采取遞進(jìn)式，注意與前導(dǎo)課程的銜接；再次在教學(xué)內(nèi)容的拓展上可采取比較式和外延式，把本課程知識和學(xué)生已學(xué)過的相關(guān)課程的知識進(jìn)行比較和拓展延伸；最后，為了培養(yǎng)學(xué)生的能力，教學(xué)中應(yīng)注重啟發(fā)提問的方式和方法。
參考文獻(xiàn)
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3 徐健寧.關(guān)于《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)的思考［J］.科學(xué)教育，2008（11
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