《信号与系统》在非电类专业中的教学探讨

黄波

摘 要：在大信息环境下，《信号与系统》课程已从电类相关专业的专业基础课，发展到与信息相关的其它非电类专业的必修课，课程的教学对象和目的发生了根本的变化。为达到理想的教学目标，必须对原来的教学内容、方法和过程进行改变。本文结合笔者在该课程中的教学实践和经验，对《信号与系统》课程在非电类相关专业的教学进行了探索、研究和讨论，给出了一些建议。

关键词：信号与系统；教学方法；教学改革

随着社会大信息时代的到来，很多通信类院校，比如南京邮电大学，将《信号与系统》课程从原来的电类专业基础课转变成了全校信息类相关专业的必修课。而在信息相关专业中，有较大一部分专业的学生不具备《电路分析》、《复变函数》等先修基础课程。如何在这类专业中开展《信号与系统》课程的教学工作，是值得我们教学工作者研究和探讨的问题。

1 教学对象研究

在电类相关专业中，《信号与系统》课程的学习需要具备《高等数学》、《复变函数》以及《电路分析》等课程。但是对于非电类的信息类专业，比如信息管理专业的，却不具备《电路分析》、《复变函数》等工程数学专业知识。但是即使是非电类专业的学生，《高等数学》中的基本的微分方程求解方法和能力是具备的。正是在这个基础条件下，《信号与系统》课程才有可能得以开展。

2 教学目的和内容要求

对非电类专业的学生，通过本课程的学习，要求学生能够学习和掌握：⑴典型确定性信号的时域和频域特性，包括正弦、余弦信号、方波信号、周期信号和非周期信号，以及阶跃信号和冲击信号；⑵线性时不变连续系统的基本分析方法，包括时域分析法、频域分析方法和复频域变换域分析法（也就是拉普拉斯变化方法）；⑶由典型信号通过典型系统引出的一些基本概念和分析方法。

通过本课程的学习，学生能掌握信号与系统中的基本概念、基本理论和基本分析方法，并具备一定的分析问题与解决实际问题的能力。

对非电类学科而言，要求的是他们信号与系统分析的掌握基本的概念、思想和方法，要求不同，教学内容的取舍也就会完全不同。

3 教学内容取舍

针对只有《高等数学》基础课程的非电类专业，教学内容限制在连续系统是合理的。因为无论是离散的还是连续的系统，其基本的分析思想和方法是一致的，无非是差分方程和微分方程求解方法的差别。

针对连续时间系统教学，涉及时域分析、频域分析和复频域分析三部分。其中零输入响应部分在这里可以去掉，教学重点可以放在零状态响应之上。

此外，涉及到与电类相专业的部分也可以去掉不讲，而转换成大家容易接受和理解的物理知识，便于大家理解课程的内容。

教学内容确定之后，授课计划便可以制定出来了。

4 授课计划安排建议

对保留连续时间信号与连续时间线性系统的教学内容，建议安排32个学时，2个学分的授课计划较为合适。推荐的授课计划如下所示（2节课/每课时）：

教学内容 课时

第一章 信号与系统的基本概念。包括：信号描述、分类与运算；系统的描述与分类等等。 6

第二章 连续时间系统时域分析。包括：经典微分方程求解方法、信号的奇异函数分解、卷积及其性质以及零状态响应时域分析方法等等。 6

第三章 连续时间与信号的频域分析。包括信号正交分解的基本原理、周期信号的三角函数分解及频谱描述；非周期信号的傅里叶变换；采样定理的描述等等。 12

第四章 连续时间与信号的复频域分析。包括：拉普拉斯变换、拉普拉斯反变换及其它们的性质；线性系统拉普拉斯变换域分析方法；连续时间系统的模拟等等。 8

合 计： 32

5 教材及参考书目建议

确定了授课计划，我们来看看如何选择教材。目前，关于《信号与系统》课程的教材数不胜数，但是很难找到一本全部内容都适合非电类专业的合适教材。

参考文献[1-3]是目前电类专业所流行的教材，每本教材里面都涉及大量的电路、通信专业相关的内容，笔者根据教學经验，从参考文献[1-2]中选取合适的章节，构成适合非电类专业学习的参考教学材料。

第一章 信号与系统的基本概念，可取参考文献[1]中的第一章，纵观所有的教材，参考文献[1]的第一部分对《信号与系统》课程总体描述非常完美。

第二章 连续时间系统时域分析，仍然取参考文献[1]的第二章，去掉2.9节，并弱化零输入响应部分，重点讲述零状态响应。

第三章 连续时间与信号的频域分析，将参考文献[2]中的第三、四章合二为一，从信号正交分解引入周期信号三角函数分解。从周期信号三角函数分解引入非周期信号傅里叶变换。

第四章 连续时间与信号的复频域分析，取参考文献[2]中的第五章，去掉5.8和5.10节中的内容。

对照授课计划，以上的选取完全覆盖要求的教学内容。其它文献[3]可用着参考书目供参考。

[参考文献]

[1]郑君里，应启，杨为理.信号与系统[M].第三版，上册.北京：高等教育出版社.2011.

[2]管致中，孟桥，夏恭恪.信号与线性系统[M].第五版.北京：高等教育出版社.2011.

[3]A.V奥本海姆.信号与系统[M].第2版，英文版.北京：电子工业出版社.2009.