《信號與係統》教學改革思考與實踐
教學園地
作者：蔡衛菊
【摘要】《信號與係統》是電子信息類的專業基礎課，針對《信號與係統》課程的特點，本文從教學方法和手段、討論課的教學、課程實驗環節等方麵進行思考與實踐，將MATLAB軟件引入教學和實驗中，更好地培養了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力，取得了良好的教學效果。
【關鍵詞】信號與係統；MATLAB；教學改革
《信號與係統》是電子信息類等相關專業的一門重要專業基礎課，所涉及的概念和分析方法已經在眾多領域和學科中有所應用。該課程以高等數學、工程數學等課程為基礎，是後繼的數字信號處理、通信原理、自動控製原理等專業課程的先修課程，在教學環節中起著承上啟下的作用，由於該課程理論性很強，內容比較抽象，公式和理論推導多，具有一定的教學難度。同時《信號與係統》是一門理論與實踐相結合、應用性極強的課程。因此，將抽象的理論變為學生可接受的感性認識，如何與實際工程應用相結合，是《信號與係統》課程麵臨的挑戰之一[1]。本文針對《信號與係統》課程的特點，從教學方法和手段、討論課的教學、課程實驗環節等方麵進行思考與實踐，將MATLAB軟件引入教學和實驗中，更好地培養了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力。
一、改進教學方法和手段，實現知識傳授與能力培養結合
1.把握教學的核心內容
信號與係統課程的特點是理論性比較強，內容比較多，但課程內容之間有著非常密切的聯係。例如在變換域分析方法中，可以將傅裏葉變換和傅裏葉級數以及拉普拉斯變化聯係起來，同時係統的傅裏葉分析與係統的拉普拉斯變化分析也有相似和不同的地方，通過比較分析，使其成為一個有機的整體。又如，連續時間係統與離散時間係統的分析方法在很多地方是非常相似的，但是又有各自的特點。在教學中，突出了這些相互之間的聯係，使得學生可以從更高層麵上整體把握課程的核心內容[2]。
2.對教學內容的授課順序進行改革
針對以往學生的學習效果，學生普遍反映傅裏葉變化較難接受，而拉普拉斯變化更容易接受，因此在教學過程首先講授拉普拉斯變換以及連續係統的拉普拉斯變化分析，其次是傅裏葉變化以及係統的分析，這樣讓原本複雜的過程變得更加循序漸進，學生學起來更加輕鬆。
3.采用多種教學形式結合
本課程對每一節課的授課方案作出詳細的安排。如授課方式、主要知識點、課堂小結、課堂提問與練習等。由於教學教學對象的個體差異和多樣性，不存在單一的最佳的教學方法和手段，所以在教學的過程中，要勇於創新。我校在信號與係統的教學過程中主要采用講授、演示、討論相結合的方法。研製了信號與係統實驗演示係統，把MATLAB引入到教學中。例如講解卷積積分計算過程，采用多媒體動畫演示卷積積分的計算過程，使原本枯燥乏味的計算過程變得生動直觀，學生就會明白卷積的圖解含義。又如在Z變化和拉普拉斯變化的關係中，利用動畫演示其Z平麵和S平麵的映射關係圖，可以讓學生清楚兩者之間的關係。
4.重視習題課的教學
習題是對課堂教學內容的延伸和拓展，能夠幫助學生消化和鞏固所學知識，培養學生運用理論知識解決實際問題的能力。在習題的挑選上主要分五個部分：自測題，每節課完成之後進行自我檢測的題目；基本習題，要求絕大多數學生都會做的習題；複習提高題，針對學有餘力的學生，特別是要考研的學生，為此本課程配備了考研指導書；學習指導書中的階段自測題，在一階段的相關課程完成之後要求學生進行階段性測試；MATLAB練習題；主要用於鍛煉學生利用MATLAB對課程中主要知識點進行仿真分析，加深對理論的理解，同時本書還配套了《信號與係統》的實驗教程供學生參考。在習題課教學過程中，注重理論與實踐相結合，讓學生掌握分析問題解決問題的方法，從而進一步理解和掌握知識難點，拓寬知識麵，鍛煉思維能力[3][4]。
5.重視網絡教學資源的利用
在長江大學精品課程網站上，《信號與係統》作為省級精品課程，一直致力於給學生提供更完善的教學資源，從理論課的課件到課後習題解答，從理論講解到實驗演示，以及在線答疑等等多方麵的內容，有利於提高學生的學習積極性，幫助學生實時解決學習中疑問。