1.電路、信號與系統課程整合的背景
“電路分析”與“信號與系統”課程是兩門獨立的傳統課程,但是這兩門課程有著相同的地方,它們都是方法的研究,電路分析從電路的角度研究其中的規律,信號與系統進一步從電路的系統研究其中的分析方法,所以信號與系統是電路分析的繼續與深化。正因如此,兩門課程在具體內容上有很多重合之處。因此將兩門課程進行有機的整合,從分析方法的角度學習電路與電路的系統,從電路系統的角度學習電路的分析方法,把“電路”的內容作為“信號與系統”的基礎,把“信號與系統”的內容作為“電路”的繼續與延伸,在內容上兩者不再重復,而是基礎與深化。特別是針對計算機專業的特點,電路課程的學時少,比起電子專業要求略弱,因此更有必要將這兩門課程整合在一起,最大限度地提高課堂教學的效率。
2.當前課程改革的狀態
根據調研,西安電子科技大學教授張永瑞率先面向計算機科學與技術專業在西安電子科技大學建設了電路、信號與系統課程,并于2010年在機械工業出版社出版了《電路、信號與系統》教材。北京郵電大學“電路、信號與系統”教研室面向通信與信息管理專業出版了《電路與信號》北京市精品課程教材及其相關實驗教材,這些有益的嘗試為我院面向計算機專業整合電路、信號與系統課程,建設院平臺課“電路、信號與系統”提供了學習研究的好材料,我們將予以認真的研讀與借鑒。
3.電路、信號與系統課程大綱建設總結
電路信號與系統大綱按照電路三分之二,信號與系統三分之一分配學時,即總學時48,其中電路分析32,信號與系統16。
電路分析包含直流電路、動態電路和交流電路三部分,涵蓋了電路分析的最主要的內容。電路分析還有一塊屬于運算電路,這部分內容這次安排在“信號與系統”的連續時間信號與系統的復頻域分析之中,如此這門課程將包括電路分析的全部基本內容。電路分析部分章節還設計了電路仿真的內容及實際或工程應用的內容,教師可以指導學生作為課外了解內容完成。電路分析各章節基本均安排了實驗內容,部分章節還設計了電路仿真實驗。
信號與系統部分包括了連續系統的主要內容,即連續時間信號與系統的時域、頻域和復頻域分析。這三部分內容作為電路分析內容的延伸,與電路分析內容相輔相成,能夠較好地完成針對計算機專業的電路、信號與系統的主要內容的講解。由于學時較少,沒有安排離散時間信號與系統的分析內容,但對于計算機專業重點掌握連續時間信號與系統的分析也夠用了。
實驗部分共16學時,全部安排在電路分析部分之中,以保證學生較全面地掌握電路分析的主要內容。信號與系統部分由于學時較少,征求了一下其他教師的意見,大綱這次暫時沒有安排。實驗以硬件實驗為主,安排6次,重要內容均有實驗,要求學生全面掌握;軟件部分準備2次實驗,安排在直流電路和動態電路之中。交流部分由于學時較少,軟、硬件均未安排實驗,教師可以讓學生作為課外實踐來完成。另外,信號與系統部分的MATLAB仿真應用作為了解內容,教師可以靈活掌握。
考核:按照校教務處的要求卷面成績占總成績的50%或以上。平時成績占總成績的50%或以下。平時成績主要培養和考核學生的自主學習能力和實驗動手能力,因此自主學習考核內容包含自主學習報告、自主實驗報告、發現性學習論文等,占總成績的20%,實驗成績占總成績的20%,其他出勤、課外作業等占總成績的10%。
學時分配:下表為各部分教學內容學時分配表
4.教材建設的設想
電路分析、信號與系統兩門課整合后的課程名為“電路、信號與系統”,教材內容包含正文、實際應用或工程應用、仿真應用和實驗幾部分。
正文部分的內容主要為:第1章電路、信號與系統概論;第2章電路模型與電路定律;第3章電阻電路的等效變換;第4章電阻電路的一般分析,第5章電路定理;第6章一階動態電路的分析;第7章正弦穩態電路的分析;第8章基本交流穩態電路的分析;第9章信號與系統的基本概念;第10章連續時間信號與系統的時域分析;第11章連續時間信號與系統的頻域分析;第12章連續時間信號與系統的復頻域分析。
實際應用或工程應用部分是在重點章節中加入電路分析的應用范例。
仿真應用部分是在重點章節中加入電路仿真應用的范例。主要使用作為美國國家準工業標準的集成電路仿真軟件PSP