信号分析与处理导论-教学设计-开源

笔者曾是一名青椒，曾任职于某985大学计算机学院（后来评了双一流的世界一流计算机学科），担任本科生《信号分析与处理导论》课程的主讲老师。 《信号分析与处理导论》这门课虽然仅有36课时，但笔者个人理解，它是信息科学等领域最重要的基础课程之一，对学生的科学素养、理解世界的视角、以及构建思维工具有较深远的影响。 因此，笔者试图借鉴教育理论和技术，利用本人科研方向的实践经历，努力提升这门课的讲授水平。获得了FDW培训师证书（即组织开展instruction skill workshop的导师资格），参加过部级和省级教学比赛，遗憾是都只获得了二等奖。后来因为工作变动，没能继续深入。 现在已经不再是一名大学教师，虽对教学经历抱有遗憾，但是对教育事业依然充满了热情，作为一名智能科学与技术领域的科研工作者，从事的工作本质上还是围绕着“教育者（人或AI）如何帮助学习者（人或AI）获得知识和思维工具”这一朴素命题。 之前有几位同仁找我要过教案等材料，我私下分享了。今天想起来，课程相关素材与其放在硬盘里白占空间，不如完全开源共享。 开源后材料无版权限制。如对各位有参考和用处，笔者深感欣慰。 在信息科技高速发展的当下，信号分析与处理已成为多个领域不可或缺的知识基础。随着教育理念的更新和技术的进步，教育工作者们不断探索更为高效、创新的教学模式。在这一背景下，《信号分析与处理导论》课程的开设显得尤为关键。它不仅为学生提供了理解世界的全新视角，更是培养学生科学素养和构建思维工具的重要途径。 《信号分析与处理导论》课程，作为本科生必修的基础课程，其重要性不言而喻。这门课程虽然只有短短的36个课时，但所包含的时域分析、变换域分析等内容，如傅立叶变换、拉普拉斯变换和Z变换，都是培养学生深入理解信号处理领域概念和理论的基础。此外，采样定理这一关键概念的讲解，也使学生能够把握数字信号处理的核心原则，为进一步深入学习打下坚实的基础。 在教学设计方面，主讲教师展现了极高的专业素养和教学热情，没有选择固定教材，而是结合自身科研经验和教学实践，准备了详细而富有逻辑性的课程讲义。同时推荐了经典著作《离散时间信号处理》作为辅助教材，引导学生在理论与实践之间建立联系。课程内容被精心设计为两大部分：连续时间和离散时间信号与系统，以及时域和频域分析方法。这样的结构不仅便于学生系统地掌握知识点，更是有针对性地培养其在信号处理方面的思维能力。 值得一提的是，教学团队在课程实施过程中的细致考虑和周到安排。通过对学生数学基础的预先调查，了解学生的学习基础，为不同层次的学生提供了个性化的数学辅导。这不仅有助于学生跟上课程进度，更能激发他们对信号分析与处理的学习兴趣，为培养高质量的工程技术人才奠定了基础。此外，将实验课程时长占比提高至20%，将理论知识与实际应用相结合，既增强了学生的动手能力，也降低了理论学习的抽象度，提高了教学的实用性和趣味性。 课程内容分为六章，分别涉及绪论、连续信号时域分析、典型连续信号与基本运算、连续卷积运算和连续时间系统、傅立叶级数和傅立叶变换及其应用，以及采样定理。这些内容不仅覆盖了信号分析与处理的基础知识点，还通过课时分配和内容精选，体现了主讲教师在教学设计上的专业性和针对性。 尽管该课程主讲教师在职业发展过程中离开了讲台，但其对教育事业的热情和承诺并未减少。他选择将精心准备的教学材料开源，不仅希望这些资源能够得到更广泛的利用，更期待通过分享，促进同行之间的交流，共同提升教学质量。这一举动，无疑是对开源教育理念的最佳诠释，也体现了教育工作者对知识分享和学术自由的深刻理解。 《信号分析与处理导论》课程的教学设计，无论是在课程内容的安排、教学方法的创新，还是在教育资源的开放共享上，都充分体现了当代教育理念的前瞻性和实用性。通过这门课程的学习，学生不仅能掌握信号处理领域的核心理论和技术，更能获得科学分析和解决问题的能力，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。同时，教师通过开源教案，以开放的心态促进了教育领域的交流与合作，为推动知识共享和教育公平贡献了自己的力量。