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浅析高校专业基础课程的教学
【论文关键词】随机信号分析 递进式 比较式 外延式 启发提问
【论文摘 要】高校专业基础课程的教学既有基础课的特点，又具备其专业针对性，本文以笔者在《随机信号分析》课程多年的教学实践为例，探讨了专业基础课程教学在教学内容编排上的递进式、教学内容拓展上的比较式和外延式、教学实施方法上的启发提问式等教学经验。
一、引 言
专业基础课程作为学生在完成基础课程学习后、进入专业课程学习前的一类必修课程，通常在大二下学期或大三上学期开设，既具有基础课的特点，偏重基础理论的教学；又具有专业课的专业针对性，为学生进入本专业的专业课程打下基础。
由于专业基础课程的这种特点，而学生又尚不具备较丰富的专业知识背景，因此，既容易因专业知识背景的缺乏而产生“畏难”情绪，也容易因基础理论知识的讲解而产生“厌学”情绪。如何讲好专业基础课程，激发学生的学习兴趣，如何保证学生能够通过专业基础课程的学习打牢扎实的专业知识基础，顺利进入后续专业课程的学习，就成为每一位教授专业基础课程的教师应认真思考和解决的问题。
《随机信号分析》是信息和类专业的专业基础课，目的是为电子工程与信息工程领域的学生打好专业基础，以适应学习信号处理的需要，课程教学中强调对随机信号基本概念的理解和掌握系统的分析方法，注重基本理论与实际系统，特别是电子系统的联系；注重创新意识和综合素质的培养，坚持将知识学习、能力训练和综合素质培养融为一体，强调学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养，为后续课程的学习打下坚实的理论基础。
笔者在多年从事《随机信号分析》的教学实践中，对于专业基础课程的教学也进行了长期的思考和探索，在教学内容的编排、拓展和教学方法等方面形成了一些想法，今成文以抛砖引玉。
二、开宗明义，讲好“绪论”课。
学生接触任何一门课程的第一堂课，都是“绪论”，而有些教师又往往认为“绪论”不过是简单的课程介绍，重视程度不够。实际上，在专业基础课程的教学中，“绪论”是非常重要的第一堂课。学生在以前的学习中大多数课程都属于公共基础课，对自己将要进入的专业学习没有完整的理性认识，也不知道即将要学习的专业基础课与公共基础课的差异以及今后的用处。
教师应利用好“绪论”课，开宗明义地向学生阐述本门课程与以往公共基础课的联系和差异，将要用到以前哪些课程的相关知识，并有针对性地介绍一些相关专业知识，让学生明白本门课程以后将在哪些后续课程中使用，尤其是会在哪些专业领域中应用。
要讲好“绪论”，还应该尽量使用具有创意的新课导入方法或方式，来激起学生的注意力，诱导他们积极思考，而且可激发学生学习这门课的兴趣。
以《随机信号分析》为例，它用到的公共基础课程主要是高等和概率论等，相关的专业基础课程主要包括电子电路、信号与系统等，而这门课程在通信类专业中主要应用于通信原理等专业课程。经过对这些课程间的联系比较，学生对于在这门课程中将要学习的内容和以后的用处就会有一个比较清晰的脉络。
为了激发学生学习的兴趣，我们常常会举噪声的例子。不少学生都曾经在教师下设计和制作过一些简单的电路，在这个过程中，他们经常会听到噪声这个词，也知道对于噪声的研究和处理非常重要，但究竟如何定义噪声，噪声的特性除了表现为杂乱无章，从数学上应如何表述，这些问题实际学生并不清楚，在这门课程的学习中，就可以了解这些相关的知识。通过举实际的学生感兴趣的例子，可以引导学生去积极思考问题，让他们可以直观感受到本课程学习的用处和可能得到的收获。
三、教学内容编排上的递进式
专业基础课程的教师面对的是已学完公共基础课程和一些相关课程，但是尚未进入专业知识学习的学生，授课中的教学内容应依照课程标准或教学大纲，但是在内容的编排上应采用灵活的递进方式。
所谓递进方式的教学内容编排，也就是说，根据专业基础课程本身的特点和授课对象前期知识积累程度，要注意学生知识的衔接和重叠，教学内容应从前导的相关公共基础课程内容入手，对于将进入本课程的内容，根据学生掌握情况进行浓缩、精讲，逐步地引入相关的专业背景知识，引导学生进入对专业知识的学习。
《随机信号分析》课程的直接前导课程是“概率论”，通常根据学生前期的学习情况，我们对大部分学生理解程度不深的随机性的本质会再次阐述，但不是简单地复述，而是结合信号分析的方法，解释随机性体现在信号中会如何表现，会影响信号的哪些参数，我们为什么要研究随机性在信号中的影响等问题。对于随机信号的概念，也是从“概率论”中提到过的随机变量入手，讨论二者的联系和区别，阐述二者在分析方法上的差异。
这样递进式的内容编排，既可以帮助学生较顺利地接触到专业背景知识，不至产生畏难和厌学情绪，又很适合于因人施教，灵活微调教学内容，调整教学节奏和进度。
四、教学内容拓展上的比较式和外延式
一个专业课程体系的设置会基本涵盖整个专业方向的知识层面，如何让学生能够尽可能宽泛地了解本专业的研究内容，建立起对专业方向的一种全局认识，而不至于把每门课程的教学内容割裂开来，仿佛一个个的知识孤岛，这也是我们在专业基础课程的教学中应该要注意解决的问题，也就是在教学内容上做适当的拓展，让学生了解各门课程内容的联系、应用上的区别，能够有触类旁通的感触，在不同的课程之间建立起联系的纽带。
我们认为，教学内容的拓展可采用比较式和外延式。
所谓比较式，主要指的是结合教学内容，对于和其他相关课程内容上有相似或相关之处，应着重指出不同之处，包括描述方法的不同、概念引入方式的不同，尤其是应用场合的不同。通过比较方式，学生可以在已经接触过的内容基础上迅速掌握本课程的知识点，且有较深刻的理解。
以《随机信号分析》中“随机信号过线性系统”一节为例，学生在“信号与系统”课程中曾经学习过“信号过线性系统”的内容，我们在教学中，对这两部分内容做了详细的比较分析。在“信号与系统”课程中，“信号过线性系统”讨论的是确定性信号经过线性系统的分析，分析重点在于确定性信号经过特定的线性系统后其输出信号的形式，比如线性系统h（t），输入信号为余弦信号x（t）＝a•cos（ω0t＋φ），我们主要分析x（t）经过h（t）后的输出信号y（t）应该是什么样的信号形式，也就是计算y（t）的表达式。而在《随机信号分析》课程中，“随机信号过线性系统”讨论的是随机信号经过线性系统的分析，分析重点在于随机信号经过特定的线性系统后其输出信号的特性，而不是具体的信号表达式，比如线性系统h（t），输入信号为随机信号X（t）＝A•cos（ω0t＋φ）（其中A和φ为随机变量），我们主要分析X（t）经过h（t）后的输出随机信号Y（t）的期望、方差、自相关函数、平均功率等统计特性，而往往不关心Y（t）具体的数学表达式。经过这样的比较，学生可以很容易抓住“随机信号过线性系统”这节内容的教学要点和分析思路。
所谓外延式，指的是对本课程的某些知识点，若在其它课程中也同样出现过，可以引导学生进行回顾、联系，并尽可能解释在不同课程中出现同样的知识点，它们的引入方式和结论描述之间的异同。经过这样知识点的外延，不仅能激发学生的学习兴趣，帮助学生更好解本课程的知识点，且能够帮助学生在不同课程之间建立起联系的纽带，对整个专业方向的课程设置体系建立全局的认识。
我们在讲解随机信号的平均功率时，就曾以X1（t）＝a?cos（ω0t＋φ1）（其中φ1为均匀分布于（0，2π）的随机变量）和X2（t）＝a?cos（ω0t＋φ2）（其中φ2为均匀分布于（0，π/2）的随机变量）这样两个不同的随机信号为例，通过分析，我们知道X1（t）是一个宽平稳随机信号，而X2（t）是一个非平稳随机信号，但是这两个信号的平均功率都是a2/2；针对这个知识点进行外延，学生在电路课程中曾经学习过一个确定信号x（t）＝a?cos（ω0t＋φ）的平均功率为a2/2；于是引出了这样一个问题，两个不同的随机信号、一个确定性信号，为什么平均功率会是一样的呢？我们引导学生从平均功率的本质来考虑，平均功率实际上是对信号幅度特性的一种描述方式，它与信号的相位无关，随机信号X1（t）和X2（t）的不同只是体现在样本函数的相位上，而它们所有样本函数的振幅则是完全相同的，同样的，确定信号的振幅也是一样的，因此三个不同信号的平均功率是一样的。
五、教学实施方法上的启发提问式
古人云：“学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进，疑者觉悟之机，一番觉悟，一番长进。”只有不断提出问题，才能探究解决问题。启发提问，就是教师用问题来启发学生思考，培养学生“生疑、质疑和释疑”的能力。
启发提问的教学方法是一种传统且行之有效的教学方法，专业基础课程的教学尤其需要注意使用启发提问的教学方法，由传统的以教师为中心的“填鸭式、满堂灌”转化为以学生为主的灵活的教学方法，使学生成为教学的主体，去帮助学生调整学习方法和思路，尽快进入对专业方向研究的思考。
我们在进行启发提问时，需要进行精心的设计，包括“何时提问”、“提哪些问题”、“如何提问”等等。当然，我们提出的问题，有的需要学生讨论回答，有的则作为引入新课的悬念，可以不作回答，并且根据回答情况适时掌握教学进度，调整教学内容的深度，补充必要的知识内容。
六、结束语
综上所述，我们认为，专业基础课程的教学，首先应讲好“绪论”，开宗明义，让学生明确学习内容，激发学习兴趣；其次在教学内容的编排上可采取递进式，注意与前导课程的衔接；再次在教学内容的拓展上可采取比较式和外延式，把本课程知识和学生已学过的相关课程的知识进行比较和拓展延伸；最后，为了培养学生的能力，教学中应注重启发提问的方式和方法。
参考文献
1 罗鹏飞等.随机信号分析［M］.长沙：国防科技大学出版社，2003
2 钟玉海等.高等学［M］.合肥：合肥大学出版社，2005.9
3 徐健宁.关于《数字电子技术》课程教学设计的思考［J］.科学教育，2008（11
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