高職學院信號與系統課程的教學研究

□ 海南軟件職業技術學院 韓寶如 覃學峰 張春霞

高職學院信號與系統課程的教學研究

□ 海南軟件職業技術學院 韓寶如 覃學峰 張春霞

信號與系統是高職電子信息專業重要的專業課程。針對該課程的教學現狀和存在的問題，結合學生的特點，本文對該課程的教學進行了研究，提出了一些有效措施。實踐表明：這些措施激發了學生的學習興趣，取得了良好的教學效果，提高了課程教學質量。

信號與系統；高職學院；教學研究

信號與系統課程是我院為電子信息工程、計算機通信等專業二年級?？粕_設的一門核心基礎課，其任務是使學生獲得信號與系統分析方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為深入學習現代通信技術、移動通信技術等后續課程及為以后從事專業工作打下良好的基礎。我院現在每年有120多名學生必修這門課程，授課面極為廣泛，課程教學尤為重要。

信號與系統歷來是一門理論性非常強的課程，由于該課程對數學基礎要求高，理論概念抽象，學生又缺乏對實際系統的感性認識，且我院是從事高等職業教育的高職院校，學生數學基礎水平不高，學生喜歡實踐性比較強的課程，對于理論性課程不感興趣。學生不喜歡學，教師也感到難教，教學效果不好。因此提高信號與系統課程教學質量是任課教師所面臨的迫切任務。

為了培養學生學習信號與系統的基本理論和基本分析方法的興趣，進一步提高教學水平，激發學生學習信號與系統課程的積極性，加深學生對理論內容的理解，提高教學質量［1］。針對信號與系統課程教學過程中所存在的問題，筆者從以下幾方面對該課程的教學進行了研究。

一、選用教材［2］

教材是教學的重要工具，是教師講授知識的載體，是教學內容的具體化，也是深化教育教學改革、全面推進素質教育、實現高素質人才培養目標的重要保證。所以選用高質量的教材是信號與系統課程建設的重要組成部分，也是提高教學質量的基礎。

根據課程教學的要求，信號與系統課程教材的選用依據以下基本原則。

一是優先選用高職高專規劃教材和省部級以上獲獎的優秀教材。

二是選用的教材要符合教學大綱的要求，適用性強，有利于培養學生的創新精神和實踐能力，符合我院的人才培養模式。

三是選用的教材必須具備正確的教學指導思想，體現專業的先進性、科學性和系統性。

四是選用的教材內容盡量反映課程建設最新成果，并且文字簡練，基本內容與學時對應，通俗易懂，做到易教易學。

根據以上基本原則，經過多次到兄弟院校的調研，我院信號與系統課程教材最終選用的是江南大學燕慶明教授主編的《信號與系統》（第四版）。本書由高等教育出版社出版，是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材（高職高專教育）。本書對課程體系和內容進行了優化和提煉，引入了MATLAB方法，注重概念，突出應用，文理滲透，圖文并茂，適于教學。在此基礎上，有取舍、有整合地調整了教學內容，壓縮過時、使用效率低的內容，弱化某些數學推導，增加適應新技術發展需要的知識點。

二、整合教學內容［3－4］

針對不同專業的學生對知識要求的側重不同，擬定合理的教學大綱。根據教學大綱的要求，以打好基礎、面向應用、滿足高職人才培養目標為原則，對信號與系統課程的教學內容進行了整合。整合后的基本教學內容可以概括為：兩種系統，兩類方法，三大變換。即連續時間系統和離散時間系統；時域分析方法和變換域分析方法；傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換。

由于本課程教學內容比較多，學時有限，需要重構“少而精”的教學計劃，并考慮學時的分配，統籌安排理論教學內容和實驗內容，著重提高學生的自學能力。例如：第一章基礎知識部分作為后續章節的基礎，課堂上要作詳細的講解；連續時間系統的時域分析應重點講解；傅里葉變換、拉普拉斯變換等是信號與系統課程的核心內容，要分配較多的學時。在不影響課程內容的連續性和完整性的前提下，按照先時域后變換域，先信號后系統，先連續后離散，由淺入深，由簡單到復雜循序漸進，突出重點進行教學，使得學生可以更快、更深入地理解和掌握相關內容。同時盡量避免煩瑣和枯燥的數學推導，通過對具體系統的分析（例如濾波電路，一階電路、二階電路），把理論內容和實驗內容結合起來，通過該實驗課的基本訓練，增強必要的感性認識，鞏固并加深學生對信號與系統課程抽象基本理論的理解。

在實際教學中，也要針對各個不同專業的特點對教學內容進行合理安排，既要保證課程內容的完整性，又要遵循各個專業各自側重點不同的特點，力求覆蓋面寬，而在教學重點和難點上不強求一律。例如，在計算機控制專業中，加強對于系統穩定性分析和狀態方程等方面內容的介紹，滿足后續自動控制理論學習的需要；對電子信息工程、計算機通信專業則要求與后續課程數字信號處理，通信原理更好地結合，減少不必要的內容重合；而在實驗課程方面各專業也應該根據各專業特點合理選擇實驗內容。

三、采用 MATLAB 仿真［5－6］

由于該課程是一門理論課程，在教學方法上以課堂教學為主。為了加強學生對內容的理解，除了在課堂教學中采用多媒體手段向學生動態展示相關知識點外，我們還將MATLAB應用于信號與系統課程教學中。MATLAB是一個全開放性的仿真實驗軟件，它給我們提供了一個實驗室所具備的完備的信號處理等工具箱，使用者使用MATLAB進行仿真，既無需購買高檔信號儀器，又避免了儀器損壞等不利因素。改變學生在傳統實驗中把大量的精力花在電路調試上，效果不好，很多復雜系統的實驗無法實現的困境。

在理論教學中，教師利用MATLAB的TOOLBOX工具箱和圖形處理及數據可視化，可以將結論直接用圖形演示，從而讓學生對抽象的概念和定理以及結論有直觀的認識，并加深對一些重要概念和定理的理解。

在實踐教學中，淡化軟件實驗與硬件實驗界限，采用“軟硬結合，以軟為主”的方法。利用MATLAB中的TOOLBOX箱以及SIMULINK進行軟件實驗、系統仿真，讓學生親自動手進行實驗設計，從而激發學習的興趣，增強學生借助計算機解決實際問題的能力。與以往只完成實際電路接線、調試、觀測現象、記錄數據的實驗相比，這種教學方法提高了學生做實驗的興趣，取得了更好的教學效果。通過信號與系統虛擬實驗及其在教學中的應用，我們體會到這種虛擬實驗有很多優點，它將是信號與系統課程實驗的發展方向。

通過MATLAB使學生把實驗與理論有機地結合起來，加深了學生對理論知識的認識，使學生在學習信號與系統課程的過程中，感到教學內容言之有物、真實可信，提高了學生學習的興趣。

四、改革教學方法

對于高職院校學生而言，學習信號與系統理論是有一定困難的。所以教師在教學過程中，一定要以學生為中心，改變學生被動學習的局面，使學生變被動學習為主動學習，充分重視學生的主體地位，積極實踐啟發式、互動式、理論結合實際等生動活潑的教學方法。這樣才有利于激發學生的學習興趣，提高學生的學習熱情，能夠充分調動學生的學習積極性，挖掘學生的創造潛能，提高學生分析問題和解決實際問題的能力。

在教學過程中，教師應加大啟發式教學的力度，以調動學生的參與性，實現師生之間教與學的互動。在信號與系統的教學中，我們力求從生活中的實際問題引入新課。所以在課前，教師應認真設計教學中向學生提出的啟發性問題，引起學生興趣，激發學生思考。例如：在講信號的概念時，我們先講實際生活中包括手機鈴聲、汽車的笛聲等這些學生十分熟悉，經常聽到的信號。學生帶著這種好奇心和興趣聽課，然后教師再講具體信號抽象的概念，效果就非常好，激發了學生的積極思維。教師在講授系統的概念，信號與系統的關系以及系統的特性時，應盡量多運用學生在實際生活中接觸到的例子，如電視機、衛星、手機通訊等來進行闡述，這樣有助于學生對于一些抽象概念的理解。

五、選擇教學手段

將多媒體教學手段與傳統教學手段相結合，靈活運用多種先進的教學手段，以調動學生的學習積極性，促進學生積極思考，提高其認知能力。在教學過程中，大量應用電子課件，通過Word、PowerPoint等軟件使教師從原來大量的板書中解脫出來，節省了教師和學生的時間，而且電子課件的圖象和畫面比較形象直觀，更容易調動學生的學習興趣，使教學效果不斷走上新的臺階。例如卷積積分和抽樣定理，利用FLASH軟件制作成動畫來演示，過程一目了然，給學生以直觀的認識，讓學生在課堂上從動畫和圖片中直接地觀察到研究對象復雜的過程，從而有效地幫助學生理解研究對象的內在規律。多媒體教學可以減少傳統教學中的板書時間，并不意味著不使用板書。對于一些邏輯推理性強，公式的講解、例題的解答等內容則適于采用傳統的板書方式，教師可以根據實際情況靈活調整教學手段，促進教和學之間的雙向交流。

根據高職教育人才培養目標的要求，結合信號與系統課程的特點，筆者對信號與系統課程教學進行了一些探索。在實際教學中，加深了學生對概念、理論和公式的理解，提高了學生對信號與系統的學習興趣，能更好地掌握和應用信號與系統知識去處理實際問題，取得了較好的教學效果。

[1]高等學校工科電工課程教學指導委員會.關于面向21世紀電工電子系列課程和教學內容改革的幾點建議[J].電氣電子教學學報，1998（4）.

[2]燕慶明.信號與系統教程[M].北京:高等教育出版社，2004.

[3]張敏.信號與系統課程教學改革與研究[J].北京城市學院學報，2008（3）.

[4]郝慧艷，郝利華，王明泉.“信號與系統”課程的教學改革與實踐[J].機械管理開發，2008，23（2）.

[5]樓順天.基于MATLAB的系統分析與設計—信號處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001.

[6]梁虹.信號與系統分析及MATLAB實現[M].北京：電子工業出版社，2002.

G712

項目名稱：海南省教育廳高等學校科學研究資助性項目。項目號：Hjsk2010－82。