“信号与系统”课程课堂教学方法探索与改革
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摘要：“信号与系统”这门课程是通信与信息工程专业的一门极为重要的专业基础课程，也是工科学生在大学阶段所修课程中较锻炼逻辑思维能力的一门课。该课程教学改革是一个系统工程，更是一项艰巨的教学任务。
关键词：信号与系统；课堂教学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）24-0061-02
“信号与系统”课程是绝大多数工科类专业特别是电子信息类专业本科生的一门重要的专业基础课程，也是大多数高校“通信与信息系统”、“信号与信息处理”等专业硕士研究生入学考试的必考科目。该课程以高等数学、电路分析、线性代数、复变函数等课程为基础，同时是后续数字信号处理、通信原理、数字图像处理等专业课程的先修课程，在培养环节中起到承上启下的作用，其教学效果直接关系到后续课程的教学效果。
本文在深入分析该课程教学内容特点的基础上，结合几年来的教学经验，对该课程的教学方法进行了一些探索和改进。旨在激发学生学习兴趣和积极性，提高学生实践动手能力和团队协作能力，提升“信号与系统”课程的教学质量和教学效果，为后续相关专业课程学习、毕业设计以及科学研究工作奠定坚实的基础。
一、信号与系统课程教学面临的问题
由于“信号与系统”课程本身的特点及教学方式和方法的单一，该课程一直处于“难教难学”的状态。该课程对高等数学和电路知识有一定的要求，包括微分差分方程的求解、积分变换与求解、基本电路分析、复变函数等，理论性较强，贯穿着大量的数学公式和符号，许多概念比较抽象难理解，学生需要掌握一定的数学和电路基础知识才能充分理解和掌握，对基础知识掌握不够扎实的学生来说，学习起来比较吃力。加上现有教学内容涉及实际应用案例较少，使得课程比较枯燥，许多学生随着课程的进展逐渐失去了学习信心。
传统的教学方法均是以教师课堂讲授为主，加上教学时间有限，主要采用单向灌输式的教学方法，教师与学生之间缺少互动，不能充分调动学生的学习积极性与主动性，学生没有真正参与到教学活动中来，从而影响了教学质量和效果。
目前的考核方式采用“期末笔试成绩70%+平时成绩30%”进行加权作为最后总成绩，其中平时成绩包含考勤、实验及作业三部分，但仍旧避免不了有学生平时不认真学习，而在考前进行突击复习、死记硬背，勉强通过考试，或者造成学生“高分低能”，有悖于课程目标。
针对“信号与系统”在课堂教学中面临的上述问题，本文提出了教学思路改革；教学方式和方法改革以及考核方式改革等改革措施。
二、教学思路及侧重点改革
教师通过利用现代信息手段查找国内外有关“信号与系统”课程的优秀课件，听知名教师授课或者在网络课堂学习，认真学习精品教材，把本门课尽量研究透彻，再给学生授课。教师在教学活动中需要对教学内容有整体的把握，提炼教学内容，理清教学主线，并渗透在课程的讲授过程中。縱观“信号与系统”这门课程，其教学内容主要包括：两种系统，两类方法，三大变换。两种系统是指连续时间系统和离散时间系统，两类方法是指时域分析方法和变换域分析方法，三大变换是指傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。分析透彻三大变换之间的区别与联系，有助于学生掌握基本信号的三种变换方式的联系，以及变换方式的基本性质间的联系，而不是单纯的记忆公式。教学中要突出傅里叶变换，以其为教学基础和重点，以信号的时域基本变换和运算为主线来组织教学。傅里叶变换的教学是后续变换方式的基础，理解傅里叶变换的性质就能很快地理解拉普拉斯变换和Z变换的性质。例如根据拉普拉斯变换和Z变换之间的相互关系，结合复频域分析中零极点分布对系统稳定性的影响，可以很容易理解Z域中零极点分布对系统稳定性的影响。注重数学公式、物理意义以及工程应用三者相结合，强化物理内涵，淡化数学推导，给符号赋予“生命力”。借鉴一些有关“信号与系统”典型应用的文献资料作为课件的一部分，使学生了解各种变换的工程应用，从而激发学生的学习兴趣，使得学生在理解的基础上掌握基本知识。
三、教学方式的改革
“信号与系统”课程的理论教学要建立以多媒体授课为主、以板书为辅的授课模式。充分利用网络共享信息，合理引用国内外高校精品课程优秀课件成果，提高多媒体课件展示效果，吸引学生的注意力。为了更好地帮助学生理解课程内容，在黑板上推导一些重要的理论公式，例如傅里叶变换公式的引出，留给学生思考的时间，从而加深学生对关键知识点的理解也有助于培养学生逻辑思维和逻辑推理能力。精练课件中的例题，先显示例题题目，学生思考后提问，最后根据学生回答情况再有针对性地补充讲解，并且准备一些教材上没有的习题由同学讨论解答，这样可以避免灌输式教学模式，并且引导学生自己上网或者到图书馆查找资料来解决课外作业中遇到的问题。
加强师生互动，活跃课堂气氛。可以借鉴国外高校先进的教学模式，适当选择内容由学生讲课，老师听课，这样调动学生学习的积极性，提高学生的自主学习能力，同时锻炼了学生的表达能力。在教学进行过程中，将学生分成几个小组，每个小组分别讲解一个知识点，并且教师注意把握所选择知识点的难易程度，例如：离散时间系统的卷积和部分、调制与解调的原理、离散时间系统的系统函数等。既拉近与学生的距离，增进感情，又改善了互动，监督学生的听课状态，并根据学生的反映情况，把握学生对知识点的掌握情况，适时调整讲课进度，提升教学效果。改变传统的“以教师为中心”的教育理念，把“以教师为中心”与“以学生为中心”的教育理念相结合，发挥学生的主观能动性与教师的课堂主导作用，并且培养了学生的团队协作能力。
四、课程考核方式和评价的教学改革
采取灵活的考核模式，让考核贯穿课程学习的全过程。具体方式为：在每种变换讲解完以后设置随堂测试，可以顺带考勤，并且将这一部分成绩列算到平时成绩中，加重平时表现。这样就变相地督促学生要把功夫用在平时，夯实基础知识，有助于跟上老师的讲课进度，激发平时学习的积极性，养成良好的学习习惯，同时又在一定程度上避免了考前突击，更有利于学生充分掌握课程的知识体系，全面提升教学质量。
布置适当的课外作业，加深学生对课堂知识的理解。每次课后，针对本次课的关键知识点，精选有代表性的习题布置课后作业，及时收取并认真批改作业，学生的作业完成情况也作为平时成绩的一部分。通过批改作业，教师把握学生对知识点的掌握情况，及时答疑解惑、调整教学进度和教学方法，完善老师在讲授知识时的不足。每隔二至三章安排一次习题课，将比较典型的问题带入课堂教学，并以板书形式进行讲解，帮助学生复习并熟练掌握重点和难点，这也是学生反映必不可少的教学环节。
改革后的考核方式采用“期末笔试成绩60%+平时成绩40%”进行加权作为最后总成绩，其中平时成绩包含考勤及课堂表现、作业及随堂测验、实验出勤及完成情况三部分。
五、教学效果
通过对《信号与系统》课程教学的研究与实施，该课程的教学水平及教学质量得到了提高，调动了学生的学习兴趣及学习动力，取得了良好的教学效果，该研究对于提高本科教学质量以及对学生的知识、能力与素质的培养具有一定的实用意义。当然，针对在教学过程中遇到的实际问题，我们仍将不断改进与完善。
参考文献：
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