淺談《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

沈陸

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊831401）

0 引言

《信號(hào)與系統(tǒng)》課程主要介紹信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法，是高校電子類、電氣類和軌道交通類專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)課程。該課程以《電路理論》、《高等數(shù)學(xué)》、《復(fù)變函數(shù)》為前修和基礎(chǔ)課程，以《軌道交通通信與信號(hào)系統(tǒng)》、《數(shù)字信號(hào)處理》、《通信原理》等為后續(xù)和延伸課程，具有承上啟下的地位和作用[1]。《信號(hào)與系統(tǒng)》課程涉及微分方程、傅里葉級(jí)數(shù)、卷積積分、拉普拉斯變換等數(shù)學(xué)知識(shí)以及信號(hào)頻譜、功率譜等物理概念，其內(nèi)容具有公式繁多、運(yùn)算復(fù)雜的特點(diǎn)，基于此背景的課程要求學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底。為此，在該課程的教學(xué)上，迫切需要從更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化考核方式等多方面出發(fā)探索教學(xué)改革之路，旨在提升應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

《信號(hào)與系統(tǒng)》課程具有內(nèi)容繁雜、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以教材為載體，通過(guò)對(duì)課本例題講解強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，重視數(shù)學(xué)推演而忽視了對(duì)基本概念的建立和理解及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1.1 教學(xué)內(nèi)容繁多

《信號(hào)與系統(tǒng)》課程主要介紹信號(hào)和系統(tǒng)分析的基本理論和方法，其教學(xué)內(nèi)容包含2 個(gè)部分：信號(hào)分析和系統(tǒng)分析。本課程從教材章節(jié)看，信號(hào)分析部分既有連續(xù)信號(hào)的時(shí)域、頻域分析，也有離散信號(hào)的時(shí)域、z 域分析；系統(tǒng)分析部分既有連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域、變換域分析，也有離散系統(tǒng)的時(shí)域、z 域分析，還有系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。從分析方法看，既涉及卷積、傅里葉變換、拉氏變換、z 變換等信號(hào)分析方法，也牽扯微分方程、框圖、響應(yīng)、信號(hào)流圖、狀態(tài)變量等系統(tǒng)分析中常用的知識(shí)和內(nèi)容。由此可見(jiàn)，該課程教學(xué)內(nèi)容抽象繁瑣，使學(xué)生難以及時(shí)吸收所學(xué)，也一定程度上影響著教學(xué)效果。

1.2 教學(xué)手段單一

像《信號(hào)與系統(tǒng)》這樣純理論性的課程在應(yīng)用型本科教學(xué)中歷來(lái)呈現(xiàn)“學(xué)生難學(xué)，老師難教”的特點(diǎn)，該課程傳統(tǒng)單一的借助板書(shū)、課件進(jìn)行例題講授的方式已無(wú)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性[2]。因此，只有對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革，充分借助現(xiàn)代教學(xué)手段才能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

1.3 缺乏實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)是工科課程的重要組成部分，更是應(yīng)用型本科的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段能夠幫助學(xué)生理解和掌握課程中較為抽象的概念和基本原理，提高分析和解決問(wèn)題的能力。在《信號(hào)與系統(tǒng)》教材最后一個(gè)章節(jié)中，以MATLAB 和Python 語(yǔ)言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了41 個(gè)實(shí)驗(yàn)，以期增加讀者對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，而在我校該課程的標(biāo)準(zhǔn)中并未涵蓋實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

2 課程改革探討

基于以上對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)現(xiàn)狀的分析，本文結(jié)合我校實(shí)際提出幾點(diǎn)改革建議，希望能夠切實(shí)改善教學(xué)效果。

2.1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

該課程的教學(xué)從內(nèi)容上需要處理好連續(xù)和離散、時(shí)域和頻域、理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課的辯證關(guān)系。本課程按照教學(xué)計(jì)劃采用先連續(xù)后離散、先時(shí)域后頻域的體系開(kāi)展教學(xué)，鑒于各部分內(nèi)容之間前后呼應(yīng)、相輔相成的關(guān)系，調(diào)整之后采用連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)穿插的方式開(kāi)展教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生歸納和類比的能力。精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容，刪減連續(xù)信號(hào)頻域分析中周期信號(hào)的傅里葉變換、離散信號(hào)z 域分析中逆z 變換及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等部分內(nèi)容，淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

此外要在教學(xué)設(shè)計(jì)上將思想政治教育和《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的專業(yè)教育相融合，努力實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人。

2.2 增設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

為了加深學(xué)生對(duì)抽象理論的理解，使學(xué)習(xí)符合“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”這一普遍規(guī)律，提升對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)MATLAB 函數(shù)庫(kù)、工具箱及基本指令的認(rèn)知和使用，探索本課程的MATLAB 應(yīng)用并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課顯得十分必要[3]。教材為讀者提供了若干個(gè)基于MATLAB 語(yǔ)言的實(shí)驗(yàn)及源代碼，改革后的課程標(biāo)準(zhǔn)將從中精選6 至8 個(gè)作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，借助于MATLAB 軟件的計(jì)算和仿真功能培養(yǎng)學(xué)生抽象思維及運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助分析解決問(wèn)題的能力，從而提升教學(xué)效果。

2.3 改進(jìn)評(píng)價(jià)機(jī)制

在考核方式上，可以改變?cè)械目傇u(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（20%）＋期末成績(jī)（80%）模式為總評(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（20%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）+期末成績(jī)（60%）的模式，平時(shí)成績(jī)包括日常出勤、課堂表現(xiàn)和平時(shí)作業(yè)，期末考試由原來(lái)的純閉卷考試變更為半開(kāi)卷。這樣的考核方式有利于培養(yǎng)學(xué)生上機(jī)操作及歸納總結(jié)的能力，也能引導(dǎo)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的意識(shí)[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)需要常教常新，對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的改革需要與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)，應(yīng)注重情感教育，在教書(shū)的同時(shí)育人，加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育，處理好教書(shū)和育人的關(guān)系。