信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)問題探討

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722184

摘要：本文針對(duì)電子信息類本科專業(yè)的主要專業(yè)課程——《信號(hào)與系統(tǒng)》進(jìn)行課程設(shè)置的知識(shí)要求、能力要求，以及學(xué)完該課程之后的達(dá)成目標(biāo)要求等問題展開探討和分析，旨在為學(xué)生建立信號(hào)與系統(tǒng)課程整體學(xué)習(xí)的主要思路為目的。探討這門主要專業(yè)課程的學(xué)習(xí)的重要性、必要性，指導(dǎo)電子信息類專業(yè)的學(xué)生更高效地學(xué)好信號(hào)與系統(tǒng)這門專業(yè)必修課，更好地掌握信號(hào)與系統(tǒng)這門學(xué)科的核心內(nèi)容，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并為該課程的教學(xué)帶來一些指導(dǎo)性建議。

關(guān)鍵詞：電子信息；專業(yè)課程；信號(hào)與系統(tǒng)

1 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)

信號(hào)與系統(tǒng)是通信和電子信息類專業(yè)的核心專業(yè)必修課，其中的概念和分析方法廣泛應(yīng)用于通信、自動(dòng)控制、信號(hào)與信息處理、電路與系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。本課程從概念上可以區(qū)分為信號(hào)分解和系統(tǒng)分析兩部分，但二者又是密切相關(guān)的，根據(jù)連續(xù)信號(hào)分解為不同的基本信號(hào)，對(duì)應(yīng)推導(dǎo)出線性系統(tǒng)的分析方法分別為：時(shí)域分析、頻域分析和復(fù)頻域分析；離散信號(hào)分解和系統(tǒng)分析也是類似的過程。課程采用先連續(xù)后離散的布局安排知識(shí)，可先集中精力學(xué)好連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析的內(nèi)容，再通過類比理解離散信號(hào)與系統(tǒng)分析的概念。狀態(tài)分析方法也結(jié)合兩大塊給出，從而建立完整的信號(hào)與系統(tǒng)的概念。信號(hào)與系統(tǒng)課程研究信號(hào)與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法。初步認(rèn)識(shí)如何建立信號(hào)與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析求解，對(duì)所得結(jié)果給以物理解釋、賦予物理意義。具體課程內(nèi)容包括：連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析、傅里葉變換、拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析、傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)（濾波、調(diào)制與抽樣）、信號(hào)的矢量空間分析、離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析、Z變換及離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析、系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等。

2 信號(hào)與系統(tǒng)的課程設(shè)置知識(shí)要求

信號(hào)與系統(tǒng)課程是電子信息專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)主干必修課程，它具有自身的體系，是理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，與本科階段的許多專業(yè)課（例如通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、 通信電路、圖象處理、微波技術(shù)等）有很強(qiáng)的聯(lián)系。學(xué)習(xí)該課程前，需要學(xué)生具備一定的先修課程的相關(guān)知識(shí)技能作為基礎(chǔ)，包括《高等數(shù)學(xué)》，《大學(xué)物理》等公共課課程的自然科學(xué)知識(shí)，還應(yīng)具備《電路分析》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》等專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科課程的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，此外還應(yīng)該具備matlab、C語(yǔ)言和C++等編程語(yǔ)言類課程的相關(guān)專業(yè)知識(shí)。學(xué)習(xí)該課程后，學(xué)生應(yīng)該具備電路，信號(hào)與系統(tǒng)、通信與系統(tǒng)等領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能。為今后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用打好基礎(chǔ)，其中包括在《數(shù)字信號(hào)處理》、《通信與系統(tǒng)》、《通信原理》、《嵌入式系統(tǒng)理論及實(shí)踐》等后續(xù)專業(yè)課程中的應(yīng)用，為學(xué)生建立系統(tǒng)分析的概念，培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題和解決問題的能力，幫助學(xué)生成功地從中學(xué)階段對(duì)電壓電流的具體求解，過渡到本科階段自主進(jìn)行信號(hào)與系統(tǒng)的分析能力的培養(yǎng)，將學(xué)生中學(xué)階段的局限性思維，過渡到大學(xué)階段的開放性自主創(chuàng)新性思維模擬，并能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3 信號(hào)與系統(tǒng)的課程設(shè)置能力要求

信號(hào)與系統(tǒng)課程設(shè)置能力要求以理論基礎(chǔ)和實(shí)踐操作相結(jié)合，既保證嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系，又結(jié)合工程實(shí)踐的特點(diǎn)。通過信號(hào)與系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)能具備模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)分析能力、信號(hào)和系統(tǒng)的分析計(jì)算能力，以及電子技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的自學(xué)能力。另外通過模擬系統(tǒng)和時(shí)域離散系統(tǒng)的工程實(shí)例分析和實(shí)踐操作的相關(guān)訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)能具備信號(hào)處理與濾波方面的實(shí)踐動(dòng)手能力，通過系統(tǒng)的時(shí)頻域分析與學(xué)習(xí)，掌握系統(tǒng)認(rèn)知、設(shè)計(jì)與開發(fā)及創(chuàng)新能力。

4 信號(hào)與系統(tǒng)課程的達(dá)成目標(biāo)要求

通過信號(hào)與系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，掌握信號(hào)、線性非時(shí)變系統(tǒng)的各個(gè)部分及分析方法，內(nèi)容包括連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析、傅里葉變換、拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析、傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)（濾波、調(diào)制與抽樣）、信號(hào)的矢量空間分析、離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析、Z變換及離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析、系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等問題的分析計(jì)算能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的自主學(xué)習(xí)能力；學(xué)會(huì)在時(shí)域利用卷和與卷積積分解決 LTI 系統(tǒng)分析的問題；并通過理論學(xué)習(xí)和系統(tǒng)訓(xùn)練，掌握信號(hào)時(shí)域分析和頻域分析的專業(yè)知識(shí)；借助matlab軟件完成信號(hào)和系統(tǒng)的分析方面的程序設(shè)計(jì)，具有一定的相關(guān)專業(yè)知識(shí)；以及通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練具備處理一些實(shí)際工作問題的專業(yè)技能。能借助實(shí)際電子電路實(shí)驗(yàn)箱和軟件模擬計(jì)算仿真，實(shí)現(xiàn)不同類型系統(tǒng)的信號(hào)處理功能，通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)操作訓(xùn)練具備處理實(shí)際工作問題的相關(guān)專業(yè)技能，理論與實(shí)踐相結(jié)合，更好的理解信號(hào)與系統(tǒng)這門學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭君里.信號(hào)與系統(tǒng)（第二版）上下冊(cè).高等教育出版社.

[2]劉百芬，張利華.信號(hào)與系統(tǒng).人民郵電出版社教材.

作者簡(jiǎn)介：楊小玲（1982），女，湖北武漢人，講師，博士，研究方向：電子信息自動(dòng)化。