信号与系统课程教学探讨

来源:用户上传      作者: 冯　钧

　　摘要： 信号与系统课程是信息类、电类等专业的一门专业基础课。本文结合教学实践与体会，从教学内容、实践教学、教学方法等几个环节对信号与系统课程的教学改革提出了一些具体措施和建议。
　　关键词： 信号与系统 教学内容 教学方法 实践教学
　　
　　一、课程背景
　　
　　《信号与系统》课程是自动化、通信与电子信息等专业本科生必修的重要专业基础课程，是进一步学习数字信号处理、自动控制原理等课程的基础。本课程主要讨论确定性信号的时域和频域分析，线性时不变系统的描述与特性，以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析。通过本课程的学习，学生能牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法，理解傅里叶变换与拉普拉斯变换、Z变换的数学概念、物理概念与工程概念，掌握利用信号与系统的基本理论分析和解决实际问题的基本方法，为进一步学习后续课程打下坚实的基础。
　　信号与系统源于数学理论，用于工程实际。因此，本课程的教学目的应该是提高学生的数学逻辑思维和分析能力，并具有相应的工程实践能力。这决定了课程的教学内容和教学方法。
　　
　　二、改进措施
　　
　　1.优化整合教学内容
　　信号与系统课程包含内容很多，而学时有限，因此在不影响课程内容的连续性和系统性的前提下，必须优化教学内容，精简基础理论。例如：基本概念部分作为后续章节的基础，课堂上要作详细的讲解；连续时间系统的时域分析应重点讲解；傅里叶变换、拉普拉斯变换、S域分析等是信号与系统课程的核心内容，这些部分都分配了较多的学时，以保证课堂教学内容的完整、全面、细化。我们还在教学中融入一些实际的动画演示的实例，这样不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以加深学生的理解程度。离散时间系统的时域和Z域分析这两章，由于有后续课程《数字信号处理》，因此安排学时较少，只是引述，使学生作定性了解，为后续课程的学习奠定基础。
　　通过这样的内容的优化整合，我们在教学过程中，既不失课程原有内容的完整性、系统性，又能够使学生找到学习的主攻方向，从课堂反映情况来看，收效明显。
　　2.教学方法的改进
　　信号与系统课程是通信工程、电子信息工程、自动化及计算机等专业的一门重要的专业基础课程。它主要研究确定性信号和线性时不变系统的基本概念与基本理论，包括信号的频谱分析以及确定性信号经线性时不变系统传输与处理的基本分析方法。
　　鉴于以上特点，我们在讲信号与系统这门课时不能照本宣科，常需要用一些实例动画演示实际信号波形，让学生们能有十分感性的认识。
　　（1）注意激发学生的学习兴趣。
　　在整个教学的各个环节上，我们要设法激发学生的学习兴趣，从而调动起学生对本课程的学习、动手做实验的积极性。
　　在信号与系统的教学中，我们力求从实际问题引入新课，引起学生兴趣，激发学生思考。例如：在讲信号的概念时，我们先讲实际生活中的信号，包括上课铃声、汽车的笛声等。这些学生十分熟悉，经常听到。学生带着这种好奇心和兴趣听课，教师再讲具体信号抽象的概念，效果就非常好，激发了学生的积极思维。
　　（2）采用多媒体教学手段，提高课堂效率。
　　现代教学活动中，通过多媒体手段，可以把教师从传统的黑板教学模式中解脱出来，使课堂教学由静态灌输转变为图文并茂的动态传播，增强感染力，拓展知识面，减少课堂板书时的时间浪费，增加授课内容的连续性，从而激发学生的学习热情，提高课堂教学效率。
　　信号与系统这门课内容既复杂又庞大，若通过板书授课，费时且效率低下，学生也觉得课堂枯燥乏味。我们采用多媒体教学手段，能方便地控制讲课的节奏，使教学内容生动形象，让学生们亲眼看到信号的变化、系统的特性，更易于理解。并且有利于学生集中注意力，提高学习兴趣。
　　（3）注重习题课。
　　很多学生在学习过程中，虽然掌握了基本的知识点，但是遇到具体问题时，无法应用学过的知识进行分析。针对这种情况，在教学过程中某一阶段的学习完成后，我们通常上一次习题课。习题课既是对这一阶段学习的小结，同时通过一些典型题型的练习、讲解，也能使学生更好地掌握解题的思路和方法，做到举一反三。
　　（4）改革考核方式。
　　考核体系的科学性，对提高学生学习的积极性、养成正确的学习方法与正确的考试观，都具有重要的意义。考试是评价学生学习效果的基础，需要全面地进行考察。为了使学生能重视实践，我们突出平时成绩和实践成绩，另外还增加课堂小测验，使成绩的组成多样化，提高学生平时学习的积极性，避免考前突击式学习。
　　3.加强实践教学
　　（1）开设实验，完善并强化实验教学内容。
　　实验教学是理论教学环节的延伸，通过实验教学，可以培养学生的实践技能、动手能力和创新能力，并且使学生在掌握基本理论、基本知识和基本方法以外，培养其实验研究和工程设计能力。
　　在实验教学环节中，我们除配备了专职的实验教师外，还由任课老师亲自指导学生做实验，及时发现和弥补理论上未顾及到的内容，克服了以往教学中理论与实验脱节的现象。
　　在实验内容的实施上，为了加深学生理解，我们把很多验证性的实验内容转化为设计性实验，要求学生在课前根据实验要求做好预习，写出预习报告，利用所学的理论知识自行做实验，教师在实验课开始时对重点需要强调的部分作适当的讲解，并随机通过提问、检查等方式抽查学生的预习情况。在实验过程中，教师在教室里巡回进行指导，及时帮助学生解决连线故障及设备使用故障。为了杜绝学生抄袭实验数据的现象，教师在检查学生的实验结果时，会提出一些相关问题来核实其结果。
　　通过这些途径，学生对待实验的态度发生了根本性改变，从被动走入实验室转向了主动走入实验室，积极求问，将理论应用于实践，起到了明显效果。
　　（2）搞好课程设计，培养学生的优良工程素质。
　　①课程设计的选题原则
　　通过课程设计及实践，可以帮助学生熟悉信号发生器、示波器等，激发学生的兴趣和热情。因此，我们在题目的选取上难易适中，题目的主要内容都是学生在理论课程中学过的知识，如果有些知识需扩展或深化，则在实验中补充讲解，使学生理解和接受。在时间的安排上，利用1―2周的时间完成收集资料、论证方案、完成设计，并在规定的时间内进行验收和考核。
　　②不断更新设计方法
　　在设计中，我们注意使所选题目能自成独立的小项目，切合实际，富有趣味性，这样不但能全面训练学生，而且能激发学生积极参与的兴趣。一般只给出实验要求和应达到的性能指标，其余的工作由学生自己去完成。学生先查阅资料，整理方案，再做实际实验。经过不断改进，大部分学生在课程设计中学到了不少书本中无法学到的知识，综合能力普遍得到了提高。
　　
　　三、结语
　　
　　通过教学实践，我们对信号与系统课程的结构体系及教学内容有了进一步的理解。教学内容的整合，将会大大扩展课程内容；实践教学方面的加强，将进一步锻炼学生的动手能力以及加深其对课程内容的掌握；教学方法的改进，降低了学生的学习难度，缓解了教学内容的膨胀与教学课时压缩之间的矛盾，提高了教学效率和效果，受到了学生的普遍欢迎。
　　
　　参考文献：
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　　［3］吕惠芳.谈电路、信号分析与处理课程体系的调整与革新［J］.重庆：重庆职业技术学院学报，2004，4.
　　［4］孙贵根，刘敏华，吴桂峰.以一条主线两个重点贯串“信号与系统”课程教学［J］.南京：电气电子教学学报，2005，27，（1）.

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