《信號與系統(tǒng)》課程教學研究與實踐

謝家興等

摘 要：《信號與系統(tǒng)》是我校電子信息工程、通信工程、電子科學與技術(shù)等電子電氣類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎主干課程，是承上啟下的核心課程，講述了信號與線性系統(tǒng)的基本概念、原理、方法與工程應用，其課程實質(zhì)是把物理系統(tǒng)抽象為數(shù)學模型，通過分析模型進而研究系統(tǒng)性能，具有抽象性強和枯燥乏味等特點，給教學帶來了一定的難度。本文針對信號與系統(tǒng)的課程特點，結(jié)合我校電類相關(guān)專業(yè)學生的特點，對信號與系統(tǒng)的教學提出了一些改進意見，以期提高信號與系統(tǒng)的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：信號與系統(tǒng) 教學改革 實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098x（2014）01（a）-0164-02

1 我校信號與系統(tǒng)教學現(xiàn)狀

《信號與系統(tǒng)》是我校電子信息工程、通信工程、電子科學與技術(shù)等電子電氣類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎主干課程，其中的概念和分析方法廣泛應用于通信、自動控制、信號與信息處理、電路與系統(tǒng)等領域，又與工程實際有著密切聯(lián)系，目前許多高校研究生入學考試專業(yè)課中都包含有該課程內(nèi)容。該課程以《高等數(shù)學》、《電路分析》及《復變函數(shù)》等課程為基礎，同時又是學習后續(xù)《數(shù)字信號處理》、《通信原理》等必修課的基礎課程，在教學環(huán)節(jié)上起到承上啟下的作用，其教學質(zhì)量的好壞直接影響到學生對信號和系統(tǒng)的時頻分析掌握，關(guān)系到后續(xù)課程的教學質(zhì)量。該課程由于對數(shù)學有一定要求，理論性較強，概念抽象，公式多，學時少，所以一直存在“學生難學，教師難教”的問題，學生在學習過程中很容易鉆牛角尖，對內(nèi)容也不是很理解。在理論教學過程中往往容易圍繞著數(shù)學推導進行，而忽略課程與實驗相結(jié)合的教學方法。如何提高學科的效果，看老師對學生的了解。作者從事這門課程教學九年，依托我校廣東省名牌專業(yè)電子信息工程專業(yè)、中央與地方共建電子資訊工程基礎實驗室信號與系統(tǒng)實驗室這個平臺，對信號與系統(tǒng)課程的教學內(nèi)容、課程體系和教學方式上進行了調(diào)整，不僅提高了學生的學習興趣，而且教學效果也是突出。

2 運用多種教學方法和現(xiàn)代教學手段，提高課堂教學，提高教學成果

2.1 采用多媒體手段授課，提高學生學習興趣

信號與系統(tǒng)涉及很多公式、推導繁、概念抽象且不易理解與掌握，利用現(xiàn)代多媒體手段教學，將各種技術(shù)組合在一起，用計算機色彩、動畫、視頻、等有效地結(jié)合起來，形象的展示在學生面前，從而提高學生的學習興趣，也提高課堂效果，讓學生更容易記住并理解所學的內(nèi)容，多媒體教學帶給學生的既有量的積累，也有質(zhì)的飛躍[1]。

2.2 突出物理意義，淡化其數(shù)學推導，注重基礎課與后續(xù)專業(yè)知識點的結(jié)合

該課程涉及傅里葉級數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換及Z變換等內(nèi)容，學生感到內(nèi)容多且關(guān)系復雜，因此在推導公式時，一定要注意將公式的來源講清楚。另外，同學們也注意到傅里葉變換、拉普拉斯變換的性質(zhì)大多是相似的，可大學生不明白是什么道理，他們心里有所疑惑，但如果讓學生理解傅里葉變換、拉普拉斯變換的共同前提就是正交變換，這兩個變換性質(zhì)相似的根源是它們都是以指數(shù)函數(shù)為完備正交集的正交變換，只是指數(shù)的取值不同而已。這就是從全局上把握所學知識中最本質(zhì)的東西，即尋找事物的共同點，從而起到事半功倍的效果[2]。

注重基礎課與后續(xù)專業(yè)知識點的結(jié)合，例如在講授信號與系統(tǒng)概念的過程中，引出通信系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及穩(wěn)定性等概念。使學生用辯證發(fā)展的思維看待基礎課程中知識的學習，形成發(fā)散的思維；使學習的知識構(gòu)成有機的整體。有利于學生對后續(xù)專業(yè)課程的學習和培養(yǎng)學生的能力。

2.3 利用網(wǎng)絡平臺，建立信號與系統(tǒng)課程網(wǎng)站

教學網(wǎng)站是網(wǎng)絡課程有效的載體和支撐平臺，是網(wǎng)絡課程的最佳的表現(xiàn)形式。網(wǎng)絡課程的教學網(wǎng)站是學生自主學習、個性發(fā)展、教學互動、學習交流、信息反饋、自我評價的重要平臺，對于實現(xiàn)傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展將起到重要作用。為了提高信號與系統(tǒng)的教學質(zhì)量，本著便于學生學習課程內(nèi)容、查閱教學資料原則，利用軟件Dreamweaver設計和建立了信號與系統(tǒng)課程網(wǎng)站。該課程網(wǎng)站包括電子教案、作業(yè)習題、試卷樣題、實驗指導、課程復習、教學動畫等等學習資料，又包括供同行參考用的課程介紹、教學大綱、教學計劃、教師介紹等教學資料。讓學生邊學習、邊實踐、邊研討。通過相關(guān)連接把最新的發(fā)展、方法、概念、技術(shù)、器件展示給學生。網(wǎng)絡化的學習環(huán)境能改善學生“死讀書，讀死書”的狀況。

2.4 利用Authorware工具軟件，研究和開發(fā)信號與系統(tǒng)多媒體教學系統(tǒng)

信號與系統(tǒng)多媒體教學系統(tǒng)以Authorware為開發(fā)平臺，綜合運用圖像、文本、視頻、音頻等結(jié)合在一起，把抽象東西形象的表現(xiàn)出來，以大量視聽信息、高科技表現(xiàn)手段來沖擊學生的思維興奮點，加上虛擬現(xiàn)實技術(shù)和圖形、圖像、三維動畫使教學內(nèi)容表現(xiàn)得豐富多彩、形象生動，讓學生通過多個感覺器官來獲取相關(guān)信息，提高教學信息傳播效率，增強教學的積極性、生動性和創(chuàng)造性，從而有效地提高《信號與系統(tǒng)》課程的教學質(zhì)量，在今后教育教學中勢必發(fā)揮更大的作用[3]。

2.5 開設綜合性實驗

依托專業(yè)實驗室，利用現(xiàn)有儀器設備，結(jié)合教學內(nèi)容開發(fā)綜合性和設計性實驗，學生以團隊合作的方式積極參與綜合性和設計性實驗，描述自己的方案并與其他小組討論。通過開設綜合型實驗，不斷開闊學生思路，使其對現(xiàn)有的各類信號與系統(tǒng)原理和方法有較全面的認識，提高學生綜合分析和運用知識的能力。通過開設設計型實驗，主要鍛煉學生獨立思考和解決問題的能力，拓寬就業(yè)渠道[4]。

2.6 利用MATLAB軟件改進課堂教學

信號與系統(tǒng)課程中的理論和結(jié)論大都是經(jīng)過數(shù)學推導得來的，對學生來說比較抽象、也較難理解，同時作業(yè)也具有較多計算量，單純的筆算較為繁瑣。MATLAB語言能對信號產(chǎn)生、信號關(guān)于時間尺度變換、卷積和相關(guān)等時域運算，傅里葉變換和拉普拉斯變換的頻域計算，以及諸如調(diào)制、抽樣定理、信號無失真?zhèn)鬏敗V波器設計等一系列的關(guān)于該課程的概念理解和計算問題都可通過圖形建模、數(shù)值計算使之具有可視化功能。因此，課堂上將多媒體教學與MATLAB圖形和動態(tài)演示結(jié)合起來，會使得課堂教學更加直觀、生動、緊湊，使學生易于加深對課堂抽象概念的理解，鞏固課堂上所學的理論知識，幫助他們很好掌握信號課程中的基本概念、基本原理、基本分析方法[5]。

2.7 注重對學生知識運用能力的考核，重構(gòu)考核評價體系

為了加深學生對課程知識的學習和掌握，注重對學生知識運用能力的考核，重構(gòu)考核評價體系。課程考核成績，由期末考試成績與平時成績綜合評定。該課程期末考試成績占總評成績的50%（以前為70%），平時成績占50%（以前為30%）。平時成績考核內(nèi)容包括對學生課堂考勤、隨堂測驗（至少三次）、課程作業(yè)、實驗成績等的綜合評定。通過兩年的考核實踐，學生普遍認為通過平時測驗和加大平時成績比重，有利于學生平時對知識的積累，可以有效避免部分學生期末考試前臨時抱佛腳的心理。

3 結(jié)語

信號與系統(tǒng)作為專業(yè)基礎課能夠在培養(yǎng)學生的工程能力和素質(zhì)方面發(fā)揮相當?shù)淖饔谩Ｍㄟ^九年來對信號與系統(tǒng)的教學和教學經(jīng)驗的積累，本文論述了采用靈活的教學方法和手段培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；突出物理意義淡化其數(shù)學推導、注重基礎課與后續(xù)專業(yè)知識點的結(jié)合；利用網(wǎng)絡平臺建立信號與系統(tǒng)課程網(wǎng)站；利用Authorware工具軟件研究和開發(fā)信號與系統(tǒng)多媒體教學系統(tǒng)；開設綜合性實驗；利用MATLAB軟件改進課堂教學；注重對學生知識運用能力的考核，重構(gòu)考核評價體系等七個方面對《信號與系統(tǒng)》課程和教學內(nèi)容體系改革和整體優(yōu)化研究與實踐進行了探討，提高信號與系統(tǒng)的教學質(zhì)量，為學生們學習后續(xù)專業(yè)課打下扎實的基礎。

參考文獻

[1] 胡金敏，謝雙維，丁振軍.工程光學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力模式探析[J].中國成人教育，2010（2）：151-152.

[2] 馬紅梅，李鵬，黃成玉.提高《信號與系統(tǒng)》教學質(zhì)量的探討[J].高校理科研究，2010（3）：480-480.

[3] 郭婧.運用現(xiàn)代教學手段，改進工程光學教學[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010（1）：57-59.

[4] 代秋芳，洪山，代芬，等.情感教育在《電磁場與電磁波》課程教學中的應用[J].武漢大學學報（理學版），2012，58（S2）：181-184.

[5] 高遠.基于MATLAB的信號與系統(tǒng)教學改革與實踐[J].柳州師專學報，2010，25（2）：99-101.endprint