信號與系統課程教學改革與實踐

摘" 要 信號與系統是電子信息類專業重要的專業基礎課程。分析信號與系統課程的教學特點、現狀及存在的問題，從教學理念、教學內容、教學手段和實驗環節進行探索，提出一些改進，并取得好的效果。

關鍵詞 信號與系統;教學改革;教學理念

中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2010)03-0029-02

Signal and System Educational Reform and Practice//Liu Zhiping

Abstract To electronic information professional， the course of signals and systems is an important basic course. This paper analyzes the characteristics， the status quo and existing problems of this course， from four fields: teaching philosophy， teaching content， teaching methods and experimental sessions， we proposed a number of improvements and achieved good results.

Key words signal and system; teaching reform; teaching idea

Author’s address School of Electrical Engineering and Automation Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan， China 454000

信號與系統課程是電子信息類專業本科生的一門重要專業技術基礎課程、必修課程。近年來，隨著信息技術的迅猛發展，以及不斷涌現出的新理論、新技術，該課程的基本方法和理論被廣泛應用于信息處理的各個領域，同時許多高校將這門課程作為相關專業的研究生入學考試課程。因此，如何讓學生更好地掌握信號與系統分析的基本理論和方法尤為重要，以便為學生以后專業課程的學習以及從事相關的科學技術工作打下堅實的基礎。

1 課程目前存在的問題

信號與系統分析在課程體系中處于承上啟下的地位，一方面它是高等數學、電路分析的后續，另一方面又是相關專業的通信原理和數字信號處理等課程的先修課程。通過長期的教學實踐，總結發現當前信號與系統課程存在以下問題。

1)由于學生對專業整體課程設置不清楚，基礎課程如高等數學的學習不扎實，而信號與系統課程對數學要求較高，數學知識薄弱嚴重影響本門課程的學習。

2)傳統教學方法和教學手段單一，使教學過程枯燥，很難將理論和實際結合起來。在課堂教學過程中，教師一直處于主導地位，學生處于被動學習狀態，具備解題能力，但缺乏思考，缺少判斷和分析，自己提出問題、分析問題和解決問題的能力得不到提高，缺乏綜合應用知識的能力。

3)從實踐環節來看，采用SystemView和Matlab等仿真軟件來幫助學生理解概念越來越普遍，忽視硬件電路實驗的重要性，學生動手能力越來越差，實驗沒有加深對知識的理解，無法融會貫通信號與系統之間的關聯，不能學以致用。

4)隨著學校不斷加強社會科學人文教育，對專業課程的學時進行壓縮，信號與系統課程目前只有42學時，其中包括10～12學時的實驗教學，課堂教學在30學時左右，不能滿足課程需要，嚴重影響教學質量。

由于信號與系統課程的重要性，因此迫切需要對該課程的教學方法、教學理念和教學手段進行改革。

2 教學實踐和改革

2.1 更新教學理念首先，在教育教學思想上，提出“興趣教學”的教學理念。興趣是最好的老師，沒有興趣的學習不能調動學生的積極性。怎樣提高學生學習這門課程的積極性?1)請學科帶頭人向學生介紹課程體系的設置以及相關的課程位置及作用，使學生從宏觀上把握課程的重要性;2)通過與高年級學生座談，更好地了解課程學習的方法;3)培養學生興趣，結合學生專業特點，并結合教師科研課題，適當穿插講解信號與系統的基本理論方法在無線通信、自動控制等領域的應用，加深對基本概念的理解和掌握。同時，在課堂上將理論內容與實際應用相結合，將抽象的性質定理具體化，結合生活中的實際例子，提高學生學習的興趣。

例如講到頻移特性時，可以結合廣播和電視的工作原理和具體實現，即理論教學和實踐教學相結合，實現原理、方法、應用相互配合。在理論教學方面，注重基本概念的含義及應用，側重于基本概念、基本理論和基本方法的闡述，提高學生的認知能力和學習能力;通過實驗教學，使得學生綜合所學知識來分析問題和解決問題，培養學生的科學研究素質和創新精神。

2.2 傳統和現代教學手段相結合黑板教學很適合這樣一門基本內容成熟的課程的課堂教學。其好處在于便于分析問題，推導公式，演算例題，有利于教師把握課堂情況，隨時調節。同時便于學生記筆記，而且在記筆記的同時可以進行思考，有助于對課堂整體內容的把握和理解。但是由于板書量大，課堂信息量較小，對一些抽象概念和原理難以描述清楚。因此，對課程內容進行合理的安排，使傳統教學手段和現代教學手段緊密結合，發揮最大的功用。以黑板板書為主，適當地在課堂上使用計算機輔助教學，把一些難以描述和理解的問題通過多媒體課件或者動畫進行演示，提高教學的可視化程度，使抽象的理論形象化。通過6年的教學實踐，筆者認為，數學推理部分宜采用板書;比較抽象的、需要學生發揮想象的內容，可以借助多媒體課件形象、生動的圖像和有趣的動畫，幫助學生理解和學習。

2.3 課程體系的建設信號與系統課程內容涉及信號與系統的概念、連續時間系統和離散時間系統的時域和頻域分析、系統的狀態分析等，涵蓋范圍非常廣泛，因此在教學過程中要注意對課程結構的整體把握。從離散和連續、時域和變換域這2條主線出發，對比學習，使學生更好地掌握2種系統的特點及分析方法。對于不同的專業，相應的課程內容安排不同。如對于信息類專業，信號與系統的傅里葉變換的應用將會在通信原理課程上得到擴展，在講授時與移動通信相關內容結合，使學生了解所學知識的一些實際應用，加深對課程內容的理解和掌握。同時要加強學科及專業之間的交叉滲透，體現基礎性、時代性和先進性。在知識日益更新的時代，學科之間的交叉滲透日益加強。

2.4 實驗教學的改進一直以來，這門課程更多注重理論教學，很少甚至沒有實驗教學部分。這導致學生誤認為這門課程就是進行數學演算。實驗教學難以開展主要是受到實驗環境的制約，使課程中大量應用性較強的內容不能讓學生實際動手設計和調試。隨著各種硬件芯片的不斷發展以及軟件仿真環境的普及，加大實驗教學的比例成為可能。Matlab是近年來流行的科技仿真軟件，功能強大，為信號處理仿真提供了廉價和便捷的平臺。筆者曾采用Matlab工具讓學生進行仿真實驗，但是由于學生以前沒有接觸過這一工具，使得學生做實驗的過程變成拷貝粘貼的過程，嚴重背離實驗的目的，降低實驗教學的效果。

實驗教學不是理論教學的簡單補充，而是培養學生應用所學知識分析問題和解決問題的能力、科學研究的素質和開拓創新的意識。軟件實驗與硬件實驗的區別只是實驗手段和環境的不同，目前軟件實驗由于成本低、實驗效率高等特點得到廣泛采用，但是這種純軟件實驗無法提供真實的實驗環境;而實際由于硬件的構成和特性參數不同，在結果上也會出現差異，純軟件實驗學生無法體會這種差異。因此采用軟硬件實驗相結合的方法，硬件實驗采用集成的實驗箱和示波器。EL教學實驗箱具有多個功能模塊，學生結合示波器可以完成多個實驗，既加深對硬件電路的理解，又增強動手能力。對于三大變換及其在系統分析中的應用，則可以讓學生通過SystemView軟件實驗實現。

3 結束語

近年來，筆者在教學內容、教學方法、實驗教學等方面做了大量的工作和嘗試。采用面向實際、面向專業、面向整個教學體系的教改方法，不斷對課程進行整合和改進，完善教學手段，激發學生的學習興趣，培養學生獨立思考的能力，取得一定的效果。今后還要不斷地豐富教學資料，動態調整教學內容，同時加大這門課程與前后各課程之間的銜接研究，使整個課程體系形成一個有機整體，進一步提高教學效果。

參考文獻

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