“信號與系統”教學改革研究

陳爽文

摘 要 本文簡要介紹了“信號與系統”課程的特點以及教學中容易出現的問題，詳細介紹了目前教學過程中為提高學生學習興趣，改善教學效果、提高學生創新能力采用的一些方法，最后提出了未來改進的方向。

關鍵詞 信號與系統 教學方法 啟發式教學 多媒體教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0前言

信號與系統是電氣信息類各專業非常重要的專業基礎課程之一。該課程以“高等數學”、“電路分析”等課程為基礎，重點討論確定性信號和線性時不變系統，通過數學推導并結合實際系統分析，使學生理解這些數學知識和分析方法在電子信息領域的應用。可以說，該課程是理論與工程實際的橋梁。

1注重緒論課的講解

學生們通常認為緒論課講的內容不會考試，有用的相關知識點以后還會詳細講，因此可能不太重視。我在上課時特別注意通過緒論課讓學生們樹立整體觀念，不要孤立地學習，強調本課程的實用性，引起學生的學習興趣。

我在緒論課教學中主要介紹以下2個方面的內容：

1.1信號與系統的理論體系

本課程概念抽象、公式繁多、理論性強，知識碎片化嚴重，對初學者來說在有限學時內常常只知其然，不知其所以然， 難以形成知識體系，所以我在上第一堂課時就給學生建立本課程的知識結構，將各章節的瑣碎知識點有機結合，強調本課程的學習思路和解決問題的方法，以保證今后教學的順利進行。

1.2信號與系統在通信系統中的作用

學生在學習時經常問“學這些東西有什么用啊”，所以我在介紹本課程的作用時，結合我校的學科特點，例如通過介紹本課程會學到的傅里葉變換性質中的時域抽樣頻域卷積，使學生直觀地了解即將學到的這些知識在實際生活中的應用。這樣學生從第一次課就知道學有所用。

2采用啟發式教學手段

啟發式教學是教師在教學工作中依據學習過程的客觀規律，引導學生主動、積極、自覺地掌握知識的教學方法。其實質在于正確處理教與學的相互關系，它反映了教學的客觀規律。

在講授傅里葉變換這一節內容時，首先從直角坐標系的正交分解，引出函數的正交分解，再引申出函數的傅里葉級數展開，而傅里葉級數展開式是學生在高等數學中學習過的內容，當時在學習時學生只知道形式而不了解為什么要展開成這種形式，經過這樣分析，學生就不僅僅是死記硬背公式，而是深刻理解其本質。之后以常見的連續周期矩形信號為例，用動畫演示讓學生直觀感受到利用不同頻率正弦信號疊加對其的近似表示。從而引申出一個重要結論——連續周期信號可以表示為一系列不同頻率信號的線性疊加。之后引出指數形式的傅里葉級數展開式，通過這樣循序漸進的啟發、討論、分析，讓學生更好地建立傅里葉級數的數學、物理和工程概念之間的關聯。既可以使學生對所學的內容主動思考，學習不呆板，又使他們對概念有深刻理解。

3有效利用多媒體教學

多媒體教學集文本、圖形圖像、聲音、動畫和視頻等于一體，因而它具有豐富的表現力。但是，在教學時一定要注意將多媒體教學與傳統教學方式有機結合，才能起到良好的教學效果，而不能把多媒體課件僅僅當作一臺“放像機”。

首先要制作適合本課程的多媒體教學課件，不僅可以按照教師預先的設想分步驟地出現基本概念、重要的結論以及形象的圖形，而且可以利用鏈接的功能將動畫和仿真加以演示。這樣不僅節省了板書的時間，而且使同學們易于對不直觀的概念有深刻的理解、易于記憶。例如在講解卷積的計算方法時，我用動畫來展示兩個時域有限信號在卷積時，如何確定積分上下限和卷積函數的形式，這樣不僅直觀，而且學生在輕松的氣氛中就理解了為什么積分上下限要隨著時間t的變化而變化。其次不能完全依賴課件，尤其在公式推導、例題習題講解時，學生們普遍反映看老師在黑板上邊寫邊講解效果更好。另外在課件制作時要合理設計版面，標題突出、內容簡介明了、文字圖形動畫有機結合、注意色彩搭配。

4將基本概念與實際應用結合

本課程的許多概念與實際應用緊密相連，在課程的內容設計和教學安排上，對每一個概念、技術的闡述，我都盡可能與具體的應用實例結合起來，通過實例加深同學的認識。例如，奈奎斯特定理，數學表現為兩個信號相乘，物理上是信號的數字化及調制，工程上為模數轉換器。還有時域相乘、頻域卷積，頻域相乘、時域卷積這些性質在工程中的應用等，使學生不要忽視基本概念的學習，平時就要注意基礎理論與工程實踐的結合，這對今后的工作都會有幫助。

5今后的改進方向

以上介紹的這些課堂教學方法是在多年的教學過程中，在老教師的幫助和學生的鼓勵下，不斷探索的結果。今后在課時不斷減少、新技術不斷出現的情況下，還要不斷適應新形勢。可以從以下幾個方面進行探索：

（1）在課堂上有效利用MATLAB軟件，把課程中的重點以及難點問題用MATLAB進行最直接的計算機模擬，把抽象不易理解的概念可視化，便于直觀理解，并為后續信號處理、通信原理以及自動控制等后續與計算機實驗緊密相關的課程學習奠定基礎。

（2）通過信號與系統慕課建設，梳理教學資源，完善教學體系，建設網絡教學平臺，豐富課件內容，增加實驗案例，使線上和線下學習有機結合，提高學生自主學習能力。

參考文獻

[1] 劉永祥，吳京，黎湘.面向國際一流大學的信號與系統課程教學模式研究[J].高等教育研究學報，2011，34（02）：77-79.

[2] 何繼愛，藺瑩.“信號與系統”課程知識結構及教學方法研究[J].高等理科教育，2018，139（03）：107-112.

[3] 陳后金，胡健，陶丹，etal.“信號與系統”慕課建設實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（01）：29-30.