淺談《信號與系統》課程教學的幾點體會

趙建敏+常麗東+關宗安+屈樂樂

【摘要】 本文以“信號與系統”課程為例，結合生活實際，改變枯燥的理論敘述，提高學生學習興趣；改變傳統的教學手段和方法，輔以多媒體、網絡授課答疑，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學生的學習能力，提高學生的學習興趣是有一定效果的。

【關鍵詞】 信號與系統 教學手段 教學方法

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

一、以通信系統為背景，以分析系統對信號的響應為主線，先連續后離散、先時域后變換域、先確定后隨機。

《信號與系統》課程的知識結構，可以概括為一個任務，兩種系統，兩類方法，三大變換。

一個任務：分析系統對信號的響應；

兩種系統：連續時間系統，離散時間系統；

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。

從連續信號分析入手，系統介紹信號系統的基本概念和方法。與學生已經學過的知識為基礎（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分析方法緊密結合，即不同的信號分解方式引出不同的系統分析方法，以適應系統分析的不同需要。

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。

連續和離散的概念區別明確，易于學習和掌握。但不能將兩大信號與系統孤立的進行討論。離散時間信號與系統的時域分析之后，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系，特別是連續信號的頻譜與其對應的采樣序列的頻譜之間的關系。

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用，但是，必須要解決好單、雙邊變換在應用時的關系與區別。

二、在教學過程中要根據專業應用背景，調整教學內容，使之更加適合學生學習。

充分考慮到后續課程的需求，更新課程知識體系。不同的專業有著不同的應用背景：對于通信專業，加強調制解調的介紹；對于自動控制專業增加對反饋系統穩定性判據的介紹。

三、教學方式的改革。

在信號與系統教學中，應注意處理好傳授基礎理論知識與激發學生學習興趣以及培養學生創新能力的關系。課堂教學應從傳統的灌輸式向啟發式、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”轉變，充分發揮學生的主觀能動性，充分調動學生的積極性。

（1）信號與系統理論的枯燥、抽象，很容易使學生產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容時，不妨把這些內容和生活中的實際聯系起來，用“活生生”的事例來比喻那些枯燥的內容，學生就可以在輕松愉快的氣氛中接收新知識并理解。比如，在講解系統響應時域求解問題時，學生對于零輸入、零狀態、全響應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量。零狀態響應可認為地鐵2號線在起始站三臺子，開始車上一個乘客也沒有，要發車時乘客開始上車，所以乘客數量與上車人數有關；零輸入響應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；而全響應是在某些站點乘客有下有上，車上乘客實時數量與上下人數都有關。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，凡是比喻恰當的地方，學生就容易掌握，只要我們認真地去探索和聯想，課本中許多枯燥抽象的問題，都能與生活中的事情聯系起來，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。在大學階段應該擺脫學生對習題集之類的材料的過分依賴。習題應該是考察自己是否掌握相關知識點的途徑。習題解答在大學教學中的作用應該淡化，應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響應時，可以讓系統的初始狀態就是每個人學號的后兩位。

（3）正確認識電子教案和網絡教學的作用。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，引入并綜合運用現代化的教學手段。現代多媒體技術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合互動，對學生產生刺激，創設與教學內容相吻合的教學情境，激發學生學習的興趣，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中的應用時，用動畫演示調制解調的過程，學生對頻譜的變化一目了然，記憶深刻。但對于調制解調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，也不適合現代教育技術向開放化、網絡化、多媒體化發展的總體趨勢，因此有必要對信號與系統課程進行相關的網絡建設。應該在教學大綱和原教案的基礎上，通過對教學內容的補充、修改、完善，利用現代網絡多媒體技術制作出既適合多媒體教室集中講授使用，又適合網上課件點播要求的多媒體課件系統。將課程的教學大綱、多媒體課件、習題庫、現場教學錄像等網絡化，以多媒體形式在網上開放，方便學生基于Internet的遠程學習、瀏覽和下載。并可在網上設立討論區、答疑區、測試區等，使學生在具有開放性、共享性、交互性、協作性的優良環境下進行自主學習，建構自己的知識體系，從而獲得良好的學習效果。但是網絡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。

隨著現代科技的發展，各學科間呈現出互相滲透、互相融合的發展趨勢，對人才的培養提出了更高的要求。培養大批具有工程素質和創新能力的高科技人才，是社會發展的需要。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》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，而且調動了學生的主觀能動性，有效的培養了學生的創新能力和科研能力。

參 考 文 獻

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

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