“信號與系統”及相關課程一體化改革

李昌利

(廣東海洋大學信息學院,廣東湛江 524088)

“信號與系統”作為電氣、電子信息類專業的核心基礎課程,它是信息與通信工程和控制科學與工程兩個一級學科、電路與系統二級學科碩士研究生入學考試必考的基礎課程。本文討論“信號與系統”及相關課程——“電路分析”、“數字信號處理”、“高頻電子線路”、“自動控制原理”和“通信原理”等的一體化教學改革。

1 回歸特定課程的教學規律

當前各高校針對單門課程的教改項目和精品課程建設項目非常多,本文充分考慮“信號與系統”課程的歷史淵源和教學現狀,討論一體化的教學改革。

1983年美國麻省理工學院的奧本海姆編著的《信號與系統》是經典的優秀教材[1],1979年南京工學院(東南大學前身)的《電路信號與系統》[2]和1982年清華大學的《信號與系統》[3]是國內教材的杰出代表。那時的“信號與系統”和“電路分析”很多的內容融合在一起。而如今的“信號與系統”和“電路分析”已分為兩門相對獨立的課程。我們可以改變傳統的開課次序,把“信號與系統”安排在“電路分析”之前,因為“信號與系統”中的拉氏變換可為“電路分析”中的復頻域模型奠定理論基礎。這樣處理的一個顯著效果是:培養計劃中“信號與系統”和“電路分析”各自的教學重點突出,彼此有效銜接且基本上沒有重復。

“信號與系統”的課程內容和歷史淵源決定了本課程及相關課程的教學改革不能孤立地進行。而必須進行一體化的教學改革,并且一體化改革的首要任務是對“信號與系統”進行教學改革。具體來說,要對“信號與系統”和“電路分析”、對“信號與系統”和“數字信號處理”、對“信號與系統”和“自動控制原理”、對“信號與系統”和“通信原理”及“高頻電子線路”分別進行同步的一體化教學改革。

我校信息學院在全校較早開展課程組建設,我院在如何合理劃分課程組,有效整合教學資源和師資力量有待進一步探索。本項目通過整合“信號與系統”及其相關課程,并進行一體化教學改革,選題合乎教學規律,層面適中,易于組織實施,因而是一個有益的嘗試,對課程組建設是一個極大的促進,具有很好的借鑒意義。近年來第一作者撰寫了許多的學術論文,不斷提升教學水平。通過“傳-幫-帶”,在本項目完成后能帶動10余位青年教師進行深層次的教學改革,大大提升青年教師的教學水平,必將發揮很好的示范效應[4]。

2 專業培養計劃的修訂

我院電子工程專業和通信工程專業在“信號與系統”開課之前開設了“Matlab語言”課程。考慮到電氣和電子信息類專業課程設置的不同,應該采用不同的方案。

(1)通信工程類專業,開設課程為:“信號與系統”、“電路分析”、“數字信號處理”、“高頻電子線路”及“通信原理”。

(2)電子信息工程專業,開設課程為:“信號與系統”、“電路分析”、“數字信號處理”及“高頻電子線路”。

(3)電氣自動化專業,開設課程為:“信號與系統”、“電路分析”、“數字信號處理”及“自動控制原理”。

我們應在充分了解“信號與系統”及相關課程的教學內容、要求和重點的前提下,修訂相關課程的教學大綱和相關專業的培養計劃,合理安排學時。這不僅有利于學時的有效使用,又有利于各門課程教學內容的無縫銜接和減少重復。

3 一體化改革的實施方案

(1)對“信號與系統”的教學改革是一體化改革的首要任務。對該課程中理論性和應用性的內容組織成專題,每個專題用2學時講解,同時安排綜合性和設計性實驗。

(2)整合“信號與系統”及相關課程的教學內容,合理安排教學課時數。

(3)“通信原理”課程需要“高頻電子線路”課程的一些基礎知識,兩門課程的教學內容也要銜接好。

(4)由于我校部分專業沒有開設“Matlab語言”課程,所以建議在“信號與系統”前補開這門課程;“積分變換”課程的內容在“信號與系統”中都有涉及,建議取消該課程。

(5)從創新型和應用型人才的需要出發,安排綜合性和設計性實驗。

(6)實施方案分為三個步驟:①項目主持人召集各門課程的負責人把各門課程的教學要求和教學重點確定下來,合理分配課時,修訂教學計劃,修訂專業培養計劃;②課程負責人召集學院該課程的全體任課教師討論課程的教學改革方案并組織實施,繼續建設好已獲批的三門精品課程;把“信號與系統”建成校級精品課程,編寫出版省部級“十二五”規劃教材;③項目主持人根據各課程負責人反饋意見,調整實施方案。

4 結語

2006年秋季開始,我們針對本項目涉及到的三門課程——“信號與系統”、“數字信號處理”和“通信原理”進行了教學改革實踐,逐步形成了一體化改革的思路。“信號與系統”及相關課程的一體化改革在我院已經實施,并已取得了顯著成效和階段性成果。項目受益的學生為我校信息學院一半的教學系,還惠及我校理學院電子科學與技術、信息與計算科學兩個專業的學生,每年的總人數達1200人以上。本項目的整體思路對全國地方院校的電氣、電子信息類專業都會有借鑒意義。

[1] 奧本海姆等箸,劉樹棠譯.信號與系統(第二版)[M].西安:西安交通大學出版社,1998

[2] 管致中,夏恭恪.信號與線性系統(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1992

[3] 鄭君里,應啟珩,楊為理.信號與系統(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2000

[4] 李昌利.有限長序列卷積和求解法[J].南京:電氣電子教學學報,2008,30(1):63-65