浅谈《信号与系统》课程教学的几点体会

【摘要】 本文以“信号与系统”课程为例，结合生活实际，改变枯燥的理论叙述，提高学生学习兴趣；改变传统的教学手段和方法，辅以多媒体、网络授课答疑，增强授课效率等方面提出了课程教学中的几点体会。实践证明这些改进对于培养学生的学习能力，提高学生的学习兴趣是有一定效果的。

【关键词】 信号与系统 教学手段 教学方法

《信号与系统》课程在电子信息工程、通信工程等专业的地位比较特殊，它是学生学完《高等数学》、《工程数学》和《电路原理》课程之后，为了进一步学习后续专业课而设置的一门过渡课程，所以是一门重要的技术基础课，也是大多数高校电子信息类专业硕士研究生考试的必考科目之一。该课程具有较强的系统性、理论性和实践性。如何提高教学质量，实现教学过程的互动性、教学方式的启发性、教学方法的多样性和教学手段的现代化；如何激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习和创新的能力，是教学中要思考和解决的问题。本文对《信号与系统》课程进行了多方面的改革，对教学内容、教学方法和手段等方面的必要性和可行性进行了探讨。

一、以通信系统为背景，以分析系统对信号的响应为主线，先连续后离散、先时域后变换域、先确定后随机。

《信号与系统》课程的知识结构，可以概括为一个任务，两种系统，两类方法，三大变换。

一个任务：分析系统对信号的响应；

两种系统：连续时间系统，离散时间系统；

两类方法：时域法，变换域法；

三大变换：傅里叶变换，拉斯变换，z变换。

从连续信号分析入手，系统介绍信号系统的基本概念和方法。与学生已经学过的知识为基础（物理，电路分析等）；以学生熟悉的电路为例，加深理解。信号分析方法与系统分析方法紧密结合，即不同的信号分解方式引出不同的系统分析方法，以适应系统分析的不同需要。

先时域，后频域。时域表达式符合学生以往的习惯，容易入手；与微积分中的微分方程求解方法相连接。

连续和离散的概念区别明确，易于学习和掌握。但不能将两大信号与系统孤立的进行讨论。离散时间信号与系统的时域分析之后，专门安排了微分方程近似为差分方程，卷积积分近似为卷积和。在离散时间频域分析过程中，专门讨论了各种傅里叶变换之间的关系，特别是连续信号的频谱与其对应的采样序列的频谱之间的关系。

将单、双边拉普拉斯变换和Z变换并重且分开讨论，而从双边开始，这一方面可使从频域变换到变换域分析的过渡比较自然，另一方面又突出了单边变换的应用，但是，必须要解决好单、双边变换在应用时的关系与区别。

二、在教学过程中要根据专业应用背景，调整教学内容，使之更加适合学生学习。

充分考虑到后续课程的需求，更新课程知识体系。不同的专业有着不同的应用背景：对于通信专业，加强调制解调的介绍；对于自动控制专业增加对反馈系统稳定性判据的介绍。

三、教学方式的改革。

在信号与系统教学中，应注意处理好传授基础理论知识与激发学生学习兴趣以及培养学生创新能力的关系。课堂教学应从传统的灌输式向启发式、研讨式和主动式学习方式改变，增强学生学习的主动性。使教师的教学意识从“教为主导”向“学为主导”转变，充分发挥学生的主观能动性，充分调动学生的积极性。

（1）信号与系统理论的枯燥、抽象，很容易使学生产生避重就轻的畏难情绪，而基本原理部分如果不理解透彻，将会直接影响到后面内容的进一步学习和运用。所以当遇到枯燥无味、难度较大而又十分重要的内容时，不妨把这些内容和生活中的实际联系起来，用“活生生”的事例来比喻那些枯燥的内容，学生就可以在轻松愉快的气氛中接收新知识并理解。比如，在讲解系统响应时域求解问题时，学生对于零输入、零状态、全响应这几个概念没有特别印象，容易混淆。为了形象地说明这个问题，可以拿沈阳地铁举例说明，研究的目标是车上乘客的实时数量。零状态响应可认为地铁2号线在起始站三台子，开始车上一个乘客也没有，要发车时乘客开始上车，所以乘客数量与上车人数有关；零输入响应则相当于乘客到了终点站了，只下不上，没有新的乘客补充客源；而全响应是在某些站点乘客有下有上，车上乘客实时数量与上下人数都有关。再比如讲解变换域求解时，很多同学分不清时域与变换域的关系，可以将时域比喻为中国婆婆，频域认为是外国儿媳，为了婆媳二人的正常沟通，中间需要一个翻译进行沟通交流，而这个翻译就是儿子――拉氏正变换和反变换。这样一比喻，学生听起来很有趣，也容易加深理解和认识。类似的例子还有很多，实践证明，凡是比喻恰当的地方，学生就容易掌握，只要我们认真地去探索和联想，课本中许多枯燥抽象的问题，都能与生活中的事情联系起来，从而使它们变得生动形象，易于理解和接受。

（2）引导学生能够正确认识参考书和习题集的作用。在大学阶段应该摆脱学生对习题集之类的材料的过分依赖。习题应该是考察自己是否掌握相关知识点的途径。习题解答在大学教学中的作用应该淡化，应该强化参考书的作用――博览群书。为了避免学生过分的依赖参考书，每次在留作业的时候都把学生的个人信息放在里面，例如，在用单边拉氏变换求解系统响应时，可以让系统的初始状态就是每个人学号的后两位。

（3）正确认识电子教案和网络教学的作用。为了使课堂教学生动、形象、直观，在增加信息量的同时，也注重提高教学水平，引入并综合运用现代化的教学手段。现代多媒体技术可以使课堂教学图文并茂、形象感强、信息量大，可以通过视频、音频、图像、动画、文字等各个方面的结合互动，对学生产生刺激，创设与教学内容相吻合的教学情境，激发学生学习的兴趣，并使知识点更容易被学生吸收。例如在讲解傅里叶变换在通信系统中的应用时，用动画演示调制解调的过程，学生对频谱的变化一目了然，记忆深刻。但对于调制解调问题的理论分析可以采用板书教学的教学手段，虽然讲课效率较多媒体教学有所降低，但有利于集中学生的注意力，带动学生的思维，进行一步步的分析与思考，使知识点更容易被学生理解，让学生加深印象。

上课不管使用板书还是多媒体课件，都属于“讲授型”。当学生自学或课后复习时，由于没有教师的讲授和解惑，不能全面掌握知识点，所以不利于提高学生的学习积极性和主动性，也不适合现代教育技术向开放化、网络化、多媒体化发展的总体趋势，因此有必要对信号与系统课程进行相关的网络建设。应该在教学大纲和原教案的基础上，通过对教学内容的补充、修改、完善，利用现代网络多媒体技术制作出既适合多媒体教室集中讲授使用，又适合网上课件点播要求的多媒体课件系统。将课程的教学大纲、多媒体课件、习题库、现场教学录像等网络化，以多媒体形式在网上开放，方便学生基于Internet的远程学习、浏览和下载。并可在网上设立讨论区、答疑区、测试区等，使学生在具有开放性、共享性、交互性、协作性的优良环境下进行自主学习，建构自己的知识体系，从而获得良好的学习效果。但是网络教学是课堂教学的一个辅助手段――但不能够替代课程教学。课堂教学依然是大学教育的主要途径，其特有的交互性和针对性是其他教学方式不能够替代的。

随着现代科技的发展，各学科间呈现出互相渗透、互相融合的发展趋势，对人才的培养提出了更高的要求。培养大批具有工程素质和创新能力的高科技人才，是社会发展的需要。更是我们高校教师需要面对和思考的问题，通过对《信号与系统》课程的几年的教学改革与实践，不仅丰富了教学手段、提高了教学效果，而且调动了学生的主观能动性，有效的培养了学生的创新能力和科研能力。

参 考 文 献

[1] 许庆山，李秀人，常丽东. 电路、信号与系统（第二版）[M]. 航空工业出版社，2002

[2] 吴莉莉. 《通信原理》课程教学改革探索与研究[J]. 河南农业大学，2010，22（4）