袁泉

摘要：針對(duì)目前各高?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)實(shí)踐的基本情況，結(jié)合21世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)和我校該課程的實(shí)際情況，提出“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的具體措施，包括建立“信號(hào)與系統(tǒng)”課程群、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、啟發(fā)式教學(xué)、根據(jù)學(xué)科專業(yè)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容方式，旨在完善“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的理論與實(shí)踐教學(xué)方法和手段，積極探索更加適合于工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。

· 【中圖分類號(hào)】TN911.7

一、 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程已經(jīng)從電子信息工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程擴(kuò)展成電子信息、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、電氣工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等眾多電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，甚至在很多非電專業(yè)中也設(shè)置了這門課程，所適用專業(yè)非常廣泛，而其內(nèi)容也從單一的電系統(tǒng)分析擴(kuò)展到許多非電系統(tǒng)分析[1-3]。

本課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握信號(hào)和線性系統(tǒng)分析的基本理論、基本原理和基本方法，能夠在后續(xù)課程（如通信原理、自動(dòng)控制原理等）的學(xué)習(xí)和工作中靈活應(yīng)用這些方法解決遇到的問(wèn)題。長(zhǎng)期的教學(xué)時(shí)間證明，本課程的教學(xué)內(nèi)容安排是否合理，與前后各門課程的聯(lián)系是否緊密，學(xué)生是否具有動(dòng)手實(shí)踐的能力，在本科生的教學(xué)體系上將起到非常重要的作用；而且這門課程一直是電子信息類研究生入學(xué)考試的必考課程之一，其重要性是其它課程不可替代的。

由于“信號(hào)與系統(tǒng)”課程不但具有很強(qiáng)的理論性，而且也同時(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，這造成了教師難教、學(xué)生難學(xué)的局面。該課程教學(xué)內(nèi)容多，理論性強(qiáng)而且抽象，它還應(yīng)用到高等數(shù)學(xué)和電路分析等多門課程的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生感覺(jué)難學(xué)；規(guī)定的學(xué)時(shí)較少，勢(shì)必很多內(nèi)容只能一筆帶過(guò)，且不能對(duì)整個(gè)課群進(jìn)行全面考慮。實(shí)踐中，由于缺乏通過(guò)具體的工程項(xiàng)目來(lái)融會(huì)信號(hào)與系統(tǒng)知識(shí)，不利于對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng) [4]。針對(duì)以上情況，根據(jù)不同的專業(yè)進(jìn)行修訂教學(xué)大綱、優(yōu)化課程內(nèi)容，只有打破單一的實(shí)驗(yàn)的方式，利用計(jì)算機(jī)軟件和試驗(yàn)箱相結(jié)合的方式，才能把理論更好的應(yīng)用到實(shí)踐中去，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)。

二、教學(xué)改革思路

1、建立“信號(hào)與系統(tǒng)”課程群

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程群應(yīng)該至少包含“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”和“DSP技術(shù)及應(yīng)用”三門課程。其中“信號(hào)與系統(tǒng)”是電類各專業(yè)一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，以高等數(shù)學(xué)和積分變換為工具，信號(hào)的時(shí)域、頻域、復(fù)頻域及離散域變換，連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)特性分析與推導(dǎo)都比較抽象和繁瑣，其特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)，是“自動(dòng)控制原理”、“數(shù)字信號(hào)處理”等課程的前導(dǎo)課，也是連接信息處理領(lǐng)域理論與應(yīng)用的重要基礎(chǔ)課程。而“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)內(nèi)容為離散信號(hào)處理與離散系統(tǒng)，是對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展，也是“DSP技術(shù)與應(yīng)用”的前導(dǎo)課，該課程的特點(diǎn)和“信號(hào)與系統(tǒng)”相似，抽象而不易掌握?！癉SP技術(shù)與應(yīng)用”是電氣、自動(dòng)化、導(dǎo)航等專業(yè)的選修課程，這門課程以應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，系統(tǒng)地介紹了DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。通過(guò)學(xué)習(xí)DSP系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法，可以將“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課程內(nèi)容有機(jī)地融合，從理論學(xué)習(xí)上升到實(shí)際應(yīng)用，形成完整的系統(tǒng)概念、掌握便捷的分析與設(shè)計(jì)方法。

因此，考慮到該課程群的性質(zhì)，目的和要求，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的內(nèi)容不宜過(guò)廣過(guò)深；許多內(nèi)容還可以再后續(xù)課程中進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，在本課程中要適可而止。例如，離散時(shí)間系統(tǒng)的變換域分析，系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等內(nèi)容都是這樣。至于非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)的分析，是加深加寬的內(nèi)容，如果選用，亦只能介紹一點(diǎn)概念以開(kāi)闊學(xué)生的眼界。

2、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

對(duì)于“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面保留了傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)。利用“信號(hào)與系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生親自進(jìn)行電路連線和儀器調(diào)試，從中鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。另一方面開(kāi)辟新的虛擬軟件實(shí)驗(yàn)，將Matlab軟件引入“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)中。這種虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉了學(xué)生用計(jì)算機(jī)輔助分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，而且還為后續(xù)的相關(guān)課程以及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

在加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，增開(kāi)了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用以訓(xùn)練學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)式教學(xué)

在理論教學(xué)中，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教學(xué)過(guò)程注重啟發(fā)和交流，來(lái)鍛煉學(xué)生的認(rèn)知能力?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程除了每周的正課以后，還可以考慮開(kāi)設(shè)每周1學(xué)時(shí)的討論課，都是針對(duì)每周理論課程內(nèi)容的討論，主要以學(xué)生為主，教師進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生通過(guò)工程和生活實(shí)例來(lái)理解所教授的課程內(nèi)容。這樣解析性演示動(dòng)畫既生動(dòng)又形象的證明了時(shí)間和頻率之間是相反的關(guān)系這一理論，同時(shí)又啟發(fā)了學(xué)生的思考，通過(guò)引起學(xué)生思維的共鳴能觸發(fā)學(xué)生的空間想像能力，幫助學(xué)生完成知識(shí)構(gòu)建，學(xué)生也會(huì)更深刻的理解所學(xué)理論知識(shí)；之后再進(jìn)行總結(jié)一段時(shí)間內(nèi)所學(xué)的理論知識(shí)，使學(xué)生的知識(shí)體系完整、脈絡(luò)清晰。

教師通過(guò)選取例題、習(xí)題，給學(xué)生布置作業(yè)的方式來(lái)強(qiáng)化對(duì)課內(nèi)所講內(nèi)容的理解與消化是具有重要意義的。但在選取例題和習(xí)題過(guò)程中，教師應(yīng)該在工程應(yīng)用背景下充分考慮到與專業(yè)方面的結(jié)合，注重基本概念、基本方法的訓(xùn)練，避開(kāi)那些難度大且對(duì)于該專業(yè)的學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用不明顯的一些題目。所以選題時(shí)也要有所側(cè)重。

4、根據(jù)學(xué)科專業(yè)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

由于“信號(hào)與系統(tǒng)”課程具有很強(qiáng)的實(shí)用性，各個(gè)工科相關(guān)專業(yè)都會(huì)開(kāi)設(shè)該課程。但由于不同的應(yīng)用背景，統(tǒng)一的教學(xué)基本要求和教學(xué)體系對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)工作并不適用。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該根據(jù)專業(yè)應(yīng)用背景，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使之更加適合學(xué)生學(xué)習(xí)。例如，對(duì)于通信專業(yè)，增加了對(duì)調(diào)制解調(diào)的介紹；對(duì)于自動(dòng)控制專業(yè)增加對(duì)反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的介紹；而對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)，則減少連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)方面內(nèi)容的介紹，加強(qiáng)離散部分內(nèi)容。這種既統(tǒng)一又各具特色的教學(xué)方式滿足了各個(gè)專業(yè)教學(xué)的需要，深受學(xué)生和教師的歡迎。

三、總結(jié)

教學(xué)改革是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，以上是作者在“信號(hào)與系統(tǒng)”日常教學(xué)過(guò)程中的一些想法和改革實(shí)踐，雖然在提高教學(xué)質(zhì)量上取得一定的進(jìn)展，但還需繼續(xù)不斷的積極探索和實(shí)踐以及各方面支持和配合才能達(dá)到最佳效果，才能為培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代、理論基礎(chǔ)扎實(shí)、具有創(chuàng)新激情的高素質(zhì)人才做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 奧本海姆.信號(hào)與系統(tǒng).西安：西安交通大學(xué)出版社，1999.

[2] 鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng).北京：高等教育出版社，2000.

[3] 鄭君里.教與寫的記憶-信號(hào)與系統(tǒng)評(píng)注.北京：高等教育出版社，2005.

[4] 陳后金.信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社，2006.endprint