淺談《信號與系統》課程教學改革與實踐

沈陸

（新疆交通職業技術學院，新疆 烏魯木齊831401）

0 引言

《信號與系統》課程主要介紹信號與系統的基本概念、基本理論和基本分析方法，是高校電子類、電氣類和軌道交通類專業一門重要的專業課程。該課程以《電路理論》、《高等數學》、《復變函數》為前修和基礎課程，以《軌道交通通信與信號系統》、《數字信號處理》、《通信原理》等為后續和延伸課程，具有承上啟下的地位和作用[1]。《信號與系統》課程涉及微分方程、傅里葉級數、卷積積分、拉普拉斯變換等數學知識以及信號頻譜、功率譜等物理概念，其內容具有公式繁多、運算復雜的特點，基于此背景的課程要求學生具備扎實的數學功底。為此，在該課程的教學上，迫切需要從更新教學內容、改進教學方法、優化考核方式等多方面出發探索教學改革之路，旨在提升應用型本科人才培養質量。

1 課程教學現狀

《信號與系統》課程具有內容繁雜、理論性強的特點，傳統的課程教學模式強調以教材為載體，通過對課本例題講解強化學生對知識點的理解和掌握，重視數學推演而忽視了對基本概念的建立和理解及實驗實踐環節。

1.1 教學內容繁多

《信號與系統》課程主要介紹信號和系統分析的基本理論和方法，其教學內容包含2 個部分：信號分析和系統分析。本課程從教材章節看，信號分析部分既有連續信號的時域、頻域分析，也有離散信號的時域、z 域分析；系統分析部分既有連續系統的時域、變換域分析，也有離散系統的時域、z 域分析，還有系統的狀態變量分析。從分析方法看，既涉及卷積、傅里葉變換、拉氏變換、z 變換等信號分析方法，也牽扯微分方程、框圖、響應、信號流圖、狀態變量等系統分析中常用的知識和內容。由此可見，該課程教學內容抽象繁瑣，使學生難以及時吸收所學，也一定程度上影響著教學效果。

1.2 教學手段單一

像《信號與系統》這樣純理論性的課程在應用型本科教學中歷來呈現“學生難學，老師難教”的特點，該課程傳統單一的借助板書、課件進行例題講授的方式已無法激發學生學習的積極性和主動性[2]。因此，只有對教學方法進行改革，充分借助現代教學手段才能培養學生學習的興趣和動力。

1.3 缺乏實驗環節

實驗是工科課程的重要組成部分，更是應用型本科的重要教學環節，通過實驗教學手段能夠幫助學生理解和掌握課程中較為抽象的概念和基本原理，提高分析和解決問題的能力。在《信號與系統》教材最后一個章節中，以MATLAB 和Python 語言為基礎設計了41 個實驗，以期增加讀者對理論知識的感性認識，而在我校該課程的標準中并未涵蓋實驗環節。

2 課程改革探討

基于以上對《信號與系統》課程教學現狀的分析，本文結合我校實際提出幾點改革建議，希望能夠切實改善教學效果。

2.1 調整教學內容

該課程的教學從內容上需要處理好連續和離散、時域和頻域、理論教學和實驗課的辯證關系。本課程按照教學計劃采用先連續后離散、先時域后頻域的體系開展教學，鑒于各部分內容之間前后呼應、相輔相成的關系，調整之后采用連續時間系統和離散時間系統穿插的方式開展教學，培養學生歸納和類比的能力。精簡教學內容，刪減連續信號頻域分析中周期信號的傅里葉變換、離散信號z 域分析中逆z 變換及系統的狀態變量分析等部分內容，淡化數學推導。

此外要在教學設計上將思想政治教育和《信號與系統》課程的專業教育相融合，努力實現協同育人。

2.2 增設實驗環節

為了加深學生對抽象理論的理解，使學習符合“實踐、認識，再實踐、再認識”這一普遍規律，提升對《信號與系統》課程學習的興趣，同時加強對MATLAB 函數庫、工具箱及基本指令的認知和使用，探索本課程的MATLAB 應用并開展實驗課顯得十分必要[3]。教材為讀者提供了若干個基于MATLAB 語言的實驗及源代碼，改革后的課程標準將從中精選6 至8 個作為教學實驗，借助于MATLAB 軟件的計算和仿真功能培養學生抽象思維及運用計算機輔助分析解決問題的能力，從而提升教學效果。

2.3 改進評價機制

在考核方式上，可以改變原有的總評成績=平時成績（20%）＋期末成績（80%）模式為總評成績=平時成績（20%）+實驗成績（20%）+期末成績（60%）的模式，平時成績包括日常出勤、課堂表現和平時作業，期末考試由原來的純閉卷考試變更為半開卷。這樣的考核方式有利于培養學生上機操作及歸納總結的能力，也能引導學生舉一反三、觸類旁通的意識[4]。

3 結束語

教學需要常教常新，對《信號與系統》課程的改革需要與時俱進。同時，應注重情感教育，在教書的同時育人，加強學生素質教育，處理好教書和育人的關系。