通识课程“信号与信息”的教学方法研究

　　在我国的高等教育中，通识教育与专业教育是其中的两个重要组成部分，随着社会发展与技术进步，两者出现了融合的必要，原因主要有两个[1]：一方面，两者的融合是人全面发展和现代社会发展的需要，是专业教育发展的需要，专业教育需要通识教育的补充与完善；另一方面，通识教育的发展需要专业教育，通识教育的发展离不开专业教育。

　　在本校提出的通识教育中[2]，提出以“培养适应社会发展需要的研究型、应用型、复合型高级专门人才和创新创业人才”为目标，确定了“厚基础、宽口径、强能力、重实践、高素质”的人才培养规格，“将素质教育、创新创业教育贯穿于教学全过程，构建具有学科专业特色的课程教学体系”[3]。由此，本校的学生可根据自己的兴趣爱好、职业发展选择相关课程。

　　生活中，有关信号、信息的新名词、新术语层出不穷，信息产业在社会经济中所占份额越来越大，信息基础设施建设与发展速度之快成了现代社会的重要特征之一，能源、物质、信息构成了现代社会生存发展的三大基本支柱。越来越多的学生希望能对信息、信号的基本概念、特点、处理等问题有一定的了解，于是，我们提出了开设通识课程“信号与信息”。

　　一教学目的与学生构成

　　“信号与信息”的教学对象设定为不限专业，大学二年级及其以上的本校学生。教学目的是让学生从了解信息论的信源、信源熵等基本概念开始，理解信源、信道编码的基础知识，了解一些重要的编码方法及其应用实例，结合信号的基本概念、基本特征，初步理解信号分析、线性系统分析及数字信号处理的基本理论与分析方法，为将来从事相关的信息科学学习、工作或研究奠定基础。

　　分析选修本课程的学生专业构成，约30%的学生来自于电子、电气、计算机等与信息处理相关的专业，约30%来自于工商管理、金融学、服装设计等文科专业，余下的40%学生来自于土木路桥、生物技术、食品工程等工科专业，选修学生的专业总计约40个以上。由此可见，本课程不仅受到了信息处理专业学生的欢迎，也引起了其他专业学生的兴趣。其中，约90%的学生为大学二年级，而信息处理相关专业的学生则几乎均来自于大学二年级，通过进一步的调查发现，选修本课程的信息处理专业学生将本课程作为专业学习的导入课程，通过本课程的学习，较好地实现了向专业学习的平稳过渡。

　　二教学内容的选取

　　本课程的总学时为32学时，其中理论课为24学时。作为通识课程，除讲授本课程的基本概念、基本知识外，更需引发学生对该学科的兴趣，帮助学生扩展相关知识，因此需有针对性地合理编排授课内容，选取合适的课堂展示实例。

　　本课程的教学内容主要由“信息论与编码”、“信号与系统”、“现代通信原理”“数字音频处理”、“数字图像处理”等信号处理、信息处理相关内容组成，其中，“信息论与编码”、“信号与系统”的内容所占比重较大，所需学时约占总学时的65%。

　　专业教育中的“信息论与编码”以香农（Shannon）信息论为基本内容，主要研究信息的度量，信道容量以及信源编码等理论问题。该课程具有理论性强、内容抽象和知识点多等特点。专业教育中的“信号与系统”主要讲授信号与线性系统分析的基本原理和方法。该课程的特点是理论性强，数学公式多，物理概念多，比较抽象。

　　“信号与信息”作为通识教育的组成部分，在教学中不能照搬、沿用相关课程在计算机技术、自动控制、通信与电子信息等专业教育中的教学内容与教学方法，需要针对选修学生的学科特点、前期课程内容进行合理的设置，才能达到较好的教学效果，使学生真正掌握该门课程的知识。

　　在教学中，理论课的教学内容共分为12个专题，分别为：

　　（1）信号与信息绪论；

　　（2）信息论基础———信息与熵；

　　（3）信源；

　　（4）信道；

　　（5）信源编码、信道编码；

　　（6）信号处理基础———信号的概念，特点；

　　（7）连续时间信号系统及其傅里叶分析；

　　（8）离散时间信号与系统及其对应的Z域分析；

　　（9）模拟信号的数字传输；

　　（10）音频信息处理简介；

　　（11）数字图像处理简介1———数字图像处理系统、数字图像基本运算；

　　（12）数字图像处理简介2———图像变换、图像增强、图像复原。