“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程一體化改革

李昌利

(廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院,廣東湛江 524088)

“信號(hào)與系統(tǒng)”作為電氣、電子信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,它是信息與通信工程和控制科學(xué)與工程兩個(gè)一級(jí)學(xué)科、電路與系統(tǒng)二級(jí)學(xué)科碩士研究生入學(xué)考試必考的基礎(chǔ)課程。本文討論“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程——“電路分析”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“高頻電子線路”、“自動(dòng)控制原理”和“通信原理”等的一體化教學(xué)改革。

1 回歸特定課程的教學(xué)規(guī)律

當(dāng)前各高校針對(duì)單門課程的教改項(xiàng)目和精品課程建設(shè)項(xiàng)目非常多,本文充分考慮“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的歷史淵源和教學(xué)現(xiàn)狀,討論一體化的教學(xué)改革。

1983年美國麻省理工學(xué)院的奧本海姆編著的《信號(hào)與系統(tǒng)》是經(jīng)典的優(yōu)秀教材[1],1979年南京工學(xué)院(東南大學(xué)前身)的《電路信號(hào)與系統(tǒng)》[2]和1982年清華大學(xué)的《信號(hào)與系統(tǒng)》[3]是國內(nèi)教材的杰出代表。那時(shí)的“信號(hào)與系統(tǒng)”和“電路分析”很多的內(nèi)容融合在一起。而如今的“信號(hào)與系統(tǒng)”和“電路分析”已分為兩門相對(duì)獨(dú)立的課程。我們可以改變傳統(tǒng)的開課次序,把“信號(hào)與系統(tǒng)”安排在“電路分析”之前,因?yàn)椤靶盘?hào)與系統(tǒng)”中的拉氏變換可為“電路分析”中的復(fù)頻域模型奠定理論基礎(chǔ)。這樣處理的一個(gè)顯著效果是:培養(yǎng)計(jì)劃中“信號(hào)與系統(tǒng)”和“電路分析”各自的教學(xué)重點(diǎn)突出,彼此有效銜接且基本上沒有重復(fù)。

“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程內(nèi)容和歷史淵源決定了本課程及相關(guān)課程的教學(xué)改革不能孤立地進(jìn)行。而必須進(jìn)行一體化的教學(xué)改革,并且一體化改革的首要任務(wù)是對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”進(jìn)行教學(xué)改革。具體來說,要對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”和“電路分析”、對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”、對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”和“自動(dòng)控制原理”、對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”和“通信原理”及“高頻電子線路”分別進(jìn)行同步的一體化教學(xué)改革。

我校信息學(xué)院在全校較早開展課程組建設(shè),我院在如何合理劃分課程組,有效整合教學(xué)資源和師資力量有待進(jìn)一步探索。本項(xiàng)目通過整合“信號(hào)與系統(tǒng)”及其相關(guān)課程,并進(jìn)行一體化教學(xué)改革,選題合乎教學(xué)規(guī)律,層面適中,易于組織實(shí)施,因而是一個(gè)有益的嘗試,對(duì)課程組建設(shè)是一個(gè)極大的促進(jìn),具有很好的借鑒意義。近年來第一作者撰寫了許多的學(xué)術(shù)論文,不斷提升教學(xué)水平。通過“傳-幫-帶”,在本項(xiàng)目完成后能帶動(dòng)10余位青年教師進(jìn)行深層次的教學(xué)改革,大大提升青年教師的教學(xué)水平,必將發(fā)揮很好的示范效應(yīng)[4]。

2 專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的修訂

我院電子工程專業(yè)和通信工程專業(yè)在“信號(hào)與系統(tǒng)”開課之前開設(shè)了“Matlab語言”課程。考慮到電氣和電子信息類專業(yè)課程設(shè)置的不同,應(yīng)該采用不同的方案。

(1)通信工程類專業(yè),開設(shè)課程為:“信號(hào)與系統(tǒng)”、“電路分析”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“高頻電子線路”及“通信原理”。

(2)電子信息工程專業(yè),開設(shè)課程為:“信號(hào)與系統(tǒng)”、“電路分析”、“數(shù)字信號(hào)處理”及“高頻電子線路”。

(3)電氣自動(dòng)化專業(yè),開設(shè)課程為:“信號(hào)與系統(tǒng)”、“電路分析”、“數(shù)字信號(hào)處理”及“自動(dòng)控制原理”。

我們應(yīng)在充分了解“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容、要求和重點(diǎn)的前提下,修訂相關(guān)課程的教學(xué)大綱和相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃,合理安排學(xué)時(shí)。這不僅有利于學(xué)時(shí)的有效使用,又有利于各門課程教學(xué)內(nèi)容的無縫銜接和減少重復(fù)。

3 一體化改革的實(shí)施方案

(1)對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)改革是一體化改革的首要任務(wù)。對(duì)該課程中理論性和應(yīng)用性的內(nèi)容組織成專題,每個(gè)專題用2學(xué)時(shí)講解,同時(shí)安排綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

(2)整合“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容,合理安排教學(xué)課時(shí)數(shù)。

(3)“通信原理”課程需要“高頻電子線路”課程的一些基礎(chǔ)知識(shí),兩門課程的教學(xué)內(nèi)容也要銜接好。

(4)由于我校部分專業(yè)沒有開設(shè)“Matlab語言”課程,所以建議在“信號(hào)與系統(tǒng)”前補(bǔ)開這門課程;“積分變換”課程的內(nèi)容在“信號(hào)與系統(tǒng)”中都有涉及,建議取消該課程。

(5)從創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才的需要出發(fā),安排綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

(6)實(shí)施方案分為三個(gè)步驟:①項(xiàng)目主持人召集各門課程的負(fù)責(zé)人把各門課程的教學(xué)要求和教學(xué)重點(diǎn)確定下來,合理分配課時(shí),修訂教學(xué)計(jì)劃,修訂專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃;②課程負(fù)責(zé)人召集學(xué)院該課程的全體任課教師討論課程的教學(xué)改革方案并組織實(shí)施,繼續(xù)建設(shè)好已獲批的三門精品課程;把“信號(hào)與系統(tǒng)”建成校級(jí)精品課程,編寫出版省部級(jí)“十二五”規(guī)劃教材;③項(xiàng)目主持人根據(jù)各課程負(fù)責(zé)人反饋意見,調(diào)整實(shí)施方案。

4 結(jié)語

2006年秋季開始,我們針對(duì)本項(xiàng)目涉及到的三門課程——“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”和“通信原理”進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐,逐步形成了一體化改革的思路。“信號(hào)與系統(tǒng)”及相關(guān)課程的一體化改革在我院已經(jīng)實(shí)施,并已取得了顯著成效和階段性成果。項(xiàng)目受益的學(xué)生為我校信息學(xué)院一半的教學(xué)系,還惠及我校理學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)、信息與計(jì)算科學(xué)兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生,每年的總?cè)藬?shù)達(dá)1200人以上。本項(xiàng)目的整體思路對(duì)全國地方院校的電氣、電子信息類專業(yè)都會(huì)有借鑒意義。

[1] 奧本海姆等箸,劉樹棠譯.信號(hào)與系統(tǒng)(第二版)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1998

[2] 管致中,夏恭恪.信號(hào)與線性系統(tǒng)(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1992

[3] 鄭君里,應(yīng)啟珩,楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2000

[4] 李昌利.有限長序列卷積和求解法[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(1):63-65