“信号与系统”教学改革研究

陈爽文

摘 要 本文简要介绍了“信号与系统”课程的特点以及教学中容易出现的问题，详细介绍了目前教学过程中为提高学生学习兴趣，改善教学效果、提高学生创新能力采用的一些方法，最后提出了未来改进的方向。

关键词 信号与系统 教学方法 启发式教学 多媒体教学

中图分类号：G642文献标识码：A

0前言

信号与系统是电气信息类各专业非常重要的专业基础课程之一。该课程以“高等数学”、“电路分析”等课程为基础，重点讨论确定性信号和线性时不变系统，通过数学推导并结合实际系统分析，使学生理解这些数学知识和分析方法在电子信息领域的应用。可以说，该课程是理论与工程实际的桥梁。

1注重绪论课的讲解

学生们通常认为绪论课讲的内容不会考试，有用的相关知识点以后还会详细讲，因此可能不太重视。我在上课时特别注意通过绪论课让学生们树立整体观念，不要孤立地学习，强调本课程的实用性，引起学生的学习兴趣。

我在绪论课教学中主要介绍以下2个方面的内容：

1.1信号与系统的理论体系

本课程概念抽象、公式繁多、理论性强，知识碎片化严重，对初学者来说在有限学时内常常只知其然，不知其所以然， 难以形成知识体系，所以我在上第一堂课时就给学生建立本课程的知识结构，将各章节的琐碎知识点有机结合，强调本课程的学习思路和解决问题的方法，以保证今后教学的顺利进行。

1.2信号与系统在通信系统中的作用

学生在学习时经常问“学这些东西有什么用啊”，所以我在介绍本课程的作用时，结合我校的学科特点，例如通过介绍本课程会学到的傅里叶变换性质中的时域抽样频域卷积，使学生直观地了解即将学到的这些知识在实际生活中的应用。这样学生从第一次课就知道学有所用。

2采用启发式教学手段

启发式教学是教师在教学工作中依据学习过程的客观规律，引导学生主动、积极、自觉地掌握知识的教学方法。其实质在于正确处理教与学的相互关系，它反映了教学的客观规律。

在讲授傅里叶变换这一节内容时，首先从直角坐标系的正交分解，引出函數的正交分解，再引申出函数的傅里叶级数展开，而傅里叶级数展开式是学生在高等数学中学习过的内容，当时在学习时学生只知道形式而不了解为什么要展开成这种形式，经过这样分析，学生就不仅仅是死记硬背公式，而是深刻理解其本质。之后以常见的连续周期矩形信号为例，用动画演示让学生直观感受到利用不同频率正弦信号叠加对其的近似表示。从而引申出一个重要结论——连续周期信号可以表示为一系列不同频率信号的线性叠加。之后引出指数形式的傅里叶级数展开式，通过这样循序渐进的启发、讨论、分析，让学生更好地建立傅里叶级数的数学、物理和工程概念之间的关联。既可以使学生对所学的内容主动思考，学习不呆板，又使他们对概念有深刻理解。

3有效利用多媒体教学

多媒体教学集文本、图形图像、声音、动画和视频等于一体，因而它具有丰富的表现力。但是，在教学时一定要注意将多媒体教学与传统教学方式有机结合，才能起到良好的教学效果，而不能把多媒体课件仅仅当作一台“放像机”。

首先要制作适合本课程的多媒体教学课件，不仅可以按照教师预先的设想分步骤地出现基本概念、重要的结论以及形象的图形，而且可以利用链接的功能将动画和仿真加以演示。这样不仅节省了板书的时间，而且使同学们易于对不直观的概念有深刻的理解、易于记忆。例如在讲解卷积的计算方法时，我用动画来展示两个时域有限信号在卷积时，如何确定积分上下限和卷积函数的形式，这样不仅直观，而且学生在轻松的气氛中就理解了为什么积分上下限要随着时间t的变化而变化。其次不能完全依赖课件，尤其在公式推导、例题习题讲解时，学生们普遍反映看老师在黑板上边写边讲解效果更好。另外在课件制作时要合理设计版面，标题突出、内容简介明了、文字图形动画有机结合、注意色彩搭配。

4将基本概念与实际应用结合

本课程的许多概念与实际应用紧密相连，在课程的内容设计和教学安排上，对每一个概念、技术的阐述，我都尽可能与具体的应用实例结合起来，通过实例加深同学的认识。例如，奈奎斯特定理，数学表现为两个信号相乘，物理上是信号的数字化及调制，工程上为模数转换器。还有时域相乘、频域卷积，频域相乘、时域卷积这些性质在工程中的应用等，使学生不要忽视基本概念的学习，平时就要注意基础理论与工程实践的结合，这对今后的工作都会有帮助。

5今后的改进方向

以上介绍的这些课堂教学方法是在多年的教学过程中，在老教师的帮助和学生的鼓励下，不断探索的结果。今后在课时不断减少、新技术不断出现的情况下，还要不断适应新形势。可以从以下几个方面进行探索：

（1）在课堂上有效利用MATLAB软件，把课程中的重点以及难点问题用MATLAB进行最直接的计算机模拟，把抽象不易理解的概念可视化，便于直观理解，并为后续信号处理、通信原理以及自动控制等后续与计算机实验紧密相关的课程学习奠定基础。

（2）通过信号与系统慕课建设，梳理教学资源，完善教学体系，建设网络教学平台，丰富课件内容，增加实验案例，使线上和线下学习有机结合，提高学生自主学习能力。

参考文献

[1] 刘永祥，吴京，黎湘.面向国际一流大学的信号与系统课程教学模式研究[J].高等教育研究学报，2011，34（02）：77-79.

[2] 何继爱，蔺莹.“信号与系统”课程知识结构及教学方法研究[J].高等理科教育，2018，139（03）：107-112.

[3] 陈后金，胡健，陶丹，etal.“信号与系统”慕课建设实践[J].电气电子教学学报，2018，40（01）：29-30.