信号检测技术课程实验的教学研究与改革

摘 要 针对目前信号检测技术实验教学中存在的问题，对实验教学模式进行研究与改革。主要的改革从培养目标、实验教学内容、实验教学方法与考核这四方面入手，使学生的综合应用能力与自主创新能力得到很好的锻炼。

关键词 信号检测技术；实验教学改革；自主创新

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）02-0079-03

Research and Reform of Experiment Teaching of Signal Detection Technology Course//Li Fei

Abstract Based on the current problems of the experiment teaching of Signal detection technology course， experimental teaching mode has been studied and reformed. The main goal of the reform from the training objectives， the experimental teaching content， the experimental teaching methods and the experimental evaluation. Student’s comprehensive ability and capability of independent innovation have been getting a good workout.

Key words signal detection technology； reform of experimental teaching； innovation

信号检测技术是电子信息工程专业开设的一门专业基础课程。随着科学技术的发展，信号检测技术作为信息的采集技术，始终处于整个测控系统的前端位置。因此，如何进行信号的实时检测与有效传输是研究的一个热点。那么，围绕信号检测技术课程所开设的实验教学也尤为重要，合理的实验教学可以使理论知识得到进一步的巩固与加强。

1 当前实验教学存在的不足

随着科学技术的发展，对信号检测技术的要求也越来越高，当前存在的信号检测技术实验教学模式已无法满足社会的需求，逐渐浮现出一些问题。

实验教学培养方案较落后，不能适应信号检测技术的发展需求 任何一门课程的教学培养方案都应适应于社会的需求。邵阳学院目前开设的信号检测技术课程实验环节较薄弱，层次低，仍处于简单的信号采集层面[1]。那么，随着社会的发展，如何对采集后的信号进行有效的处理，或通过传输通道对后续的控制系统如何进行控制，这都是要考虑的问题。目前仍未涉及这些方面。

实验内容设置不合理 目前已开设的实验项目中大部分仍以验证性实验为主，综合性和设计性实验较少。验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。这种实验在课程中是必不可少的，可以加深学生对理论知识的理解，但在所开设的实验课程中不应占过大比例。为了加强学生的自主创新能力和综合应用能力，设计性实验和综合性实验是必不可少的。

另外，目前所开设的实验项目没有与实际的应用环境相结合，忽略了在一个完整的系统中进行信号有效采集会出现的问题。

实验教学方法与手段过于陈旧，创新性缺乏 现今的实验教学中仍存在“教师先演示，学生再操作”的实验教学方法。这种教学方法造成了学生极强的依赖心理，不愿思考，等教师演示完之后再依葫芦画瓢，以这种方式完成的实验可以说收效甚微，学生根本没有进行自主思考，完全是照搬教师的操作过程，要从自己的操作中寻找问题、解决问题更是无从谈起。这种实验方法严格来讲，学生就只学会了如何找孔插线，对实验的原理以及原理的应用都了解甚少。

实验考核方式不能体现学生的实际水平 在以往的信号检测技术课程实验中，学生的实验成绩主要通过三方面来综合考评。这三方面包括学生的实验考勤、实验操作过程和实验报告，其中，实验考勤占10%，实验操作过程占50%，实验报告占40%。这种方法虽然考虑到了实验的各个环节，但是仍无法体现学生的自主创新能力，甚至于实验报告出现一些抄袭现象[2]。

2 课程实验教学的具体改革措施

针对上述存在的问题，主要从实验教学培养目标、实验教学内容、实验教学方法和实验考核这4个方面入手，对信号检测技术课程的实验教学进行研究与改革，具体的改革内容如下。

实验教学培养目标的改革 任何一门课程的教学培养目标都不是一成不变的，它必须根据社会的需求、技术的发展来及时修订，实验教学也毫不例外。现今的信号检测技术已不是单纯的信号获取，而包含了大量的信号处理内容，如：如何采集低噪声的微弱信号，如何将采集的信号与单片机相连继而控制某个系统的运行状态，等等。所以，培养出综合而全面的新型信号检测技术人才，才是本门课程实验培养的目标。

实验内容的改革 对原有的实验内容不再以验证性实验为主，而将实验内容划分为3个层次：基础型实验、提高型实验和实际应用型实验，采用循序渐进的方法来依次完成实验的教学，如图1所示。

1）基础型实验。基础型实验重在基础，包含少量验证性实验和本门课程内部的综合性实验。

2）提高型实验。提高型实验分为两部分。

①设计型实验。这一类型的实验只提供实验任务，具体的实验内容与步骤都由学生自己设计与规划完成。如实验任务为温度的测量：学生首先可自行选择温度传感器（如热电偶或热电阻等），其次选择其他的模块（如运算放大器等）自行组合搭建完成温度的测量。这一类型的实验特别注重学生的自主思考，在某一程度上极大地活跃了学生的思维，使学生的思考、动手和创新能力都得到很好的训练。

②跨学科的综合性实验。综合性实验不单单是本门课程的综合，而要与其他课程进行综合性实验，如与单片机课程结合、与虚拟仪器课程结合。以热电偶实现测温的一个系统为例。与单片机结合的实验内容为：用热电偶采集实时温度，经A/D转换输送到单片机，单片机经过内部处理，发出指令，可进行LCD实时显示，也可实现对控制系统的控制，如温度过高、启动风扇降温等。或者，与单片机课程及虚拟仪器课程结合的实验内容为：用热电偶采集实时温度，经A/D转换输送到单片机，单片机内部处理后经串口通信输送给由LabVIEW软件编写的信号分析系统，对采集的温度信号进行实时分析，并将分析后的结果再经串口通信输送给单片机，控制相应的模块进行升温或降温处理。这种形式的实验内容使实验意义上升了一个层面，不再拘泥于单纯的信号采集，而是通过与其他课程实验的结合，完成了一个产品工程链的训练，大大提高了学生的综合应用水平和自主创新能力。

3）实际应用型实验。这种类型的实验不再进行理想化处理，而是与实际的应用环境相结合。比如待采集的信号太微弱，基本被噪声信号淹没，该如何处理？再如上述提到的热电偶实现测温系统，在实际的应用环境中，热电偶的冷端温度不是恒定的，是随环境温度变化的，比如冬天使用和夏天使用时，热电偶的冷端温度就有极大的差别，那么，在实际应用中就必须考虑一个冷端温度补偿的问题。又如温度的惯性问题，如何保证在最短的时间内使温度恒定在预期的设置参数？这些都是在实际的应用环境与企业项目开发中会碰到的问题。

因此，课程实验内容设置不能理想化，不能与社会脱节，相反，而应与实际的应用环境紧密相连，要尽量保持步调一致，时刻根据应用环境的改变而进行实验内容的重新设置。

实验教学方法的改革 打破传统的实验教学中“采用2人一组，教师先演示，学生再操作”的教学方法，更注重“以学生为主导、开放性”的实验教学方法。在这种实验教学方法中，教师不再进行实验演示，学生以4人为一小组，自行根据实验要求和实验内容完成实验，教师在整个实验的完成过程中只起到指导和答疑的作用。

此外，实验室对学生开放，不再规定学生在2学时内完成实验，学生可利用课余时间去实验室完成实验任务，这种方法大大灵活了实验完成的过程。

实验考核办法的改革 为了避免出现实验抄袭的现象，实验不再以考勤、实验操作过程和实验报告为考核的内容，新的实验考核基于现场答辩+实验报告完成情况。具体的实施方案如表1所示。

其中，由于实验中是以4人为一组，为避免出现实验都是由组内1人或2人完成的现象，在进行现场答辩时，4人必须依次进行答辩。这种新的考核办法更注重于对学生的动手能力、分析问题与解决问题能力及自主创新能力进行综合评价。

3 总结

信号检测技术在信号采集领域起到至关重要的作用，本文对信号检测技术课程的实验教学进行了探索和改革。按照课程的发展需求，以培养应用型、技术型人才为目标，分别从实验内容、实验方法及实验考核方面进行了改革，改革后的实验教学模式更加注重学生的自主学习能力，使学生真正掌握信号检测技术，并使相关课程也得到了较好的巩固与实践。

参考文献

[1]王党树.传感器与检测技术实验教学改革探讨[J].高校实验室工作研究，2012（2）：29-30.

[2]程啟华.基于校企合作的传感器与检测技术课程实验改革和开发[J].中国电力教育，2011（8）：144-145.

[3]金川.信号检测技术课程改革的研究[J].南京工业职业技术学院学报，2009（9）：90-94.