淺談《信號與系統(tǒng)》課程教學的幾點體會

趙建敏+常麗東+關(guān)宗安+屈樂樂

【摘要】 本文以“信號與系統(tǒng)”課程為例，結(jié)合生活實際，改變枯燥的理論敘述，提高學生學習興趣；改變傳統(tǒng)的教學手段和方法，輔以多媒體、網(wǎng)絡(luò)授課答疑，增強授課效率等方面提出了課程教學中的幾點體會。實踐證明這些改進對于培養(yǎng)學生的學習能力，提高學生的學習興趣是有一定效果的。

【關(guān)鍵詞】 信號與系統(tǒng) 教學手段 教學方法

《信號與系統(tǒng)》課程在電子信息工程、通信工程等專業(yè)的地位比較特殊，它是學生學完《高等數(shù)學》、《工程數(shù)學》和《電路原理》課程之后，為了進一步學習后續(xù)專業(yè)課而設(shè)置的一門過渡課程，所以是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是大多數(shù)高校電子信息類專業(yè)碩士研究生考試的必考科目之一。該課程具有較強的系統(tǒng)性、理論性和實踐性。如何提高教學質(zhì)量，實現(xiàn)教學過程的互動性、教學方式的啟發(fā)性、教學方法的多樣性和教學手段的現(xiàn)代化；如何激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新的能力，是教學中要思考和解決的問題。本文對《信號與系統(tǒng)》課程進行了多方面的改革，對教學內(nèi)容、教學方法和手段等方面的必要性和可行性進行了探討。

一、以通信系統(tǒng)為背景，以分析系統(tǒng)對信號的響應(yīng)為主線，先連續(xù)后離散、先時域后變換域、先確定后隨機。

《信號與系統(tǒng)》課程的知識結(jié)構(gòu)，可以概括為一個任務(wù)，兩種系統(tǒng)，兩類方法，三大變換。

一個任務(wù)：分析系統(tǒng)對信號的響應(yīng)；

兩種系統(tǒng)：連續(xù)時間系統(tǒng)，離散時間系統(tǒng)；

兩類方法：時域法，變換域法；

三大變換：傅里葉變換，拉斯變換，z變換。

從連續(xù)信號分析入手，系統(tǒng)介紹信號系統(tǒng)的基本概念和方法。與學生已經(jīng)學過的知識為基礎(chǔ)（物理，電路分析等）；以學生熟悉的電路為例，加深理解。信號分析方法與系統(tǒng)分析方法緊密結(jié)合，即不同的信號分解方式引出不同的系統(tǒng)分析方法，以適應(yīng)系統(tǒng)分析的不同需要。

先時域，后頻域。時域表達式符合學生以往的習慣，容易入手；與微積分中的微分方程求解方法相連接。

連續(xù)和離散的概念區(qū)別明確，易于學習和掌握。但不能將兩大信號與系統(tǒng)孤立的進行討論。離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析之后，專門安排了微分方程近似為差分方程，卷積積分近似為卷積和。在離散時間頻域分析過程中，專門討論了各種傅里葉變換之間的關(guān)系，特別是連續(xù)信號的頻譜與其對應(yīng)的采樣序列的頻譜之間的關(guān)系。

將單、雙邊拉普拉斯變換和Z變換并重且分開討論，而從雙邊開始，這一方面可使從頻域變換到變換域分析的過渡比較自然，另一方面又突出了單邊變換的應(yīng)用，但是，必須要解決好單、雙邊變換在應(yīng)用時的關(guān)系與區(qū)別。

二、在教學過程中要根據(jù)專業(yè)應(yīng)用背景，調(diào)整教學內(nèi)容，使之更加適合學生學習。

充分考慮到后續(xù)課程的需求，更新課程知識體系。不同的專業(yè)有著不同的應(yīng)用背景：對于通信專業(yè)，加強調(diào)制解調(diào)的介紹；對于自動控制專業(yè)增加對反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的介紹。

三、教學方式的改革。

在信號與系統(tǒng)教學中，應(yīng)注意處理好傳授基礎(chǔ)理論知識與激發(fā)學生學習興趣以及培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的關(guān)系。課堂教學應(yīng)從傳統(tǒng)的灌輸式向啟發(fā)式、研討式和主動式學習方式改變，增強學生學習的主動性。使教師的教學意識從“教為主導”向“學為主導”轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，充分調(diào)動學生的積極性。

（1）信號與系統(tǒng)理論的枯燥、抽象，很容易使學生產(chǎn)生避重就輕的畏難情緒，而基本原理部分如果不理解透徹，將會直接影響到后面內(nèi)容的進一步學習和運用。所以當遇到枯燥無味、難度較大而又十分重要的內(nèi)容時，不妨把這些內(nèi)容和生活中的實際聯(lián)系起來，用“活生生”的事例來比喻那些枯燥的內(nèi)容，學生就可以在輕松愉快的氣氛中接收新知識并理解。比如，在講解系統(tǒng)響應(yīng)時域求解問題時，學生對于零輸入、零狀態(tài)、全響應(yīng)這幾個概念沒有特別印象，容易混淆。為了形象地說明這個問題，可以拿沈陽地鐵舉例說明，研究的目標是車上乘客的實時數(shù)量。零狀態(tài)響應(yīng)可認為地鐵2號線在起始站三臺子，開始車上一個乘客也沒有，要發(fā)車時乘客開始上車，所以乘客數(shù)量與上車人數(shù)有關(guān)；零輸入響應(yīng)則相當于乘客到了終點站了，只下不上，沒有新的乘客補充客源；而全響應(yīng)是在某些站點乘客有下有上，車上乘客實時數(shù)量與上下人數(shù)都有關(guān)。再比如講解變換域求解時，很多同學分不清時域與變換域的關(guān)系，可以將時域比喻為中國婆婆，頻域認為是外國兒媳，為了婆媳二人的正常溝通，中間需要一個翻譯進行溝通交流，而這個翻譯就是兒子——拉氏正變換和反變換。這樣一比喻，學生聽起來很有趣，也容易加深理解和認識。類似的例子還有很多，實踐證明，凡是比喻恰當?shù)牡胤?，學生就容易掌握，只要我們認真地去探索和聯(lián)想，課本中許多枯燥抽象的問題，都能與生活中的事情聯(lián)系起來，從而使它們變得生動形象，易于理解和接受。

（2）引導學生能夠正確認識參考書和習題集的作用。在大學階段應(yīng)該擺脫學生對習題集之類的材料的過分依賴。習題應(yīng)該是考察自己是否掌握相關(guān)知識點的途徑。習題解答在大學教學中的作用應(yīng)該淡化，應(yīng)該強化參考書的作用——博覽群書。為了避免學生過分的依賴參考書，每次在留作業(yè)的時候都把學生的個人信息放在里面，例如，在用單邊拉氏變換求解系統(tǒng)響應(yīng)時，可以讓系統(tǒng)的初始狀態(tài)就是每個人學號的后兩位。

（3）正確認識電子教案和網(wǎng)絡(luò)教學的作用。為了使課堂教學生動、形象、直觀，在增加信息量的同時，也注重提高教學水平，引入并綜合運用現(xiàn)代化的教學手段?，F(xiàn)代多媒體技術(shù)可以使課堂教學圖文并茂、形象感強、信息量大，可以通過視頻、音頻、圖像、動畫、文字等各個方面的結(jié)合互動，對學生產(chǎn)生刺激，創(chuàng)設(shè)與教學內(nèi)容相吻合的教學情境，激發(fā)學生學習的興趣，并使知識點更容易被學生吸收。例如在講解傅里葉變換在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用時，用動畫演示調(diào)制解調(diào)的過程，學生對頻譜的變化一目了然，記憶深刻。但對于調(diào)制解調(diào)問題的理論分析可以采用板書教學的教學手段，雖然講課效率較多媒體教學有所降低，但有利于集中學生的注意力，帶動學生的思維，進行一步步的分析與思考，使知識點更容易被學生理解，讓學生加深印象。

上課不管使用板書還是多媒體課件，都屬于“講授型”。當學生自學或課后復習時，由于沒有教師的講授和解惑，不能全面掌握知識點，所以不利于提高學生的學習積極性和主動性，也不適合現(xiàn)代教育技術(shù)向開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化發(fā)展的總體趨勢，因此有必要對信號與系統(tǒng)課程進行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。應(yīng)該在教學大綱和原教案的基礎(chǔ)上，通過對教學內(nèi)容的補充、修改、完善，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)制作出既適合多媒體教室集中講授使用，又適合網(wǎng)上課件點播要求的多媒體課件系統(tǒng)。將課程的教學大綱、多媒體課件、習題庫、現(xiàn)場教學錄像等網(wǎng)絡(luò)化，以多媒體形式在網(wǎng)上開放，方便學生基于Internet的遠程學習、瀏覽和下載。并可在網(wǎng)上設(shè)立討論區(qū)、答疑區(qū)、測試區(qū)等，使學生在具有開放性、共享性、交互性、協(xié)作性的優(yōu)良環(huán)境下進行自主學習，建構(gòu)自己的知識體系，從而獲得良好的學習效果。但是網(wǎng)絡(luò)教學是課堂教學的一個輔助手段——但不能夠替代課程教學。課堂教學依然是大學教育的主要途徑，其特有的交互性和針對性是其他教學方式不能夠替代的。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，各學科間呈現(xiàn)出互相滲透、互相融合的發(fā)展趨勢，對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。培養(yǎng)大批具有工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的高科技人才，是社會發(fā)展的需要。更是我們高校教師需要面對和思考的問題，通過對《信號與系統(tǒng)》課程的幾年的教學改革與實踐，不僅豐富了教學手段、提高了教學效果，而且調(diào)動了學生的主觀能動性，有效的培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和科研能力。

參 考 文 獻

[1] 許慶山，李秀人，常麗東. 電路、信號與系統(tǒng)（第二版）[M]. 航空工業(yè)出版社，2002

[2] 吳莉莉. 《通信原理》課程教學改革探索與研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學，2010，22（4）endprint