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1、信号系统教学改革的研究杜娥（电子科技大学成都学院电子与信息工程系 成都 611731）摘 要：从独立学院近年来信号系统的教学现状及存在的问题出发，结合我校的具体特点，提出各种具体切实可行的措施，通过动画演示、仿真软件 MATLAB、实验性课程的引入，强调理论与实践的结合，期望最终实现提高学生的实践能力、创新能力。关键词 信号系统；教学改革;MATLAB；The research of “Signal system“ Teaching ReformDu E (Department of electronic and information engineering of Chengdu colle
2、ge Chengdu 611731)Abstract：In recent years, from the independent Institute of Teaching and the signal system problems, combined with the specific characteristics of our school, specific practical measures proposed by animation, simulation software MATLAB, the introduction of experimental programs, e
3、mphasizing theory and practice the combination of expectations and ultimately improve their practical ability, ability to innovate.Keyword: Signal System ; education reform; MATLAB1 引言“信号与系统”是高校通信、电子类专业的核心专业基础课，也是一门理论性和系统性都很强的专业必修课，几乎所有的工程技术领域都会涉及到信号与系统问题。随着信息技术的迅速发展，信号与系统的基本概念和分析方法已经被引进到信息及相关领域的各个学
4、科，并日益成为电子学、信息技术、通信、自动化、计算机、信号处理、雷达、测量、系统工程等专业的重要技术基础课。该课程的特点是理论性强，知识点多，覆盖面较广。学生在学习的过程中，普遍反应学习难度较大。 2 存在的问题结合电子科大成都学院教学实际情况，谈谈当前独立学院在信号与系统课程教学中存在如下几方面问题：第一，从课程自身特点分析：该课程内容抽象，公式和理论推导相对较多。由于抽象、繁琐，使学生觉得课程内容枯燥，产生难学厌学情绪。第二、教学时间和内容的安排上分析：普遍存在教学内容多和教学学时少之间的矛盾，使得学生只能靠做习题来巩固和理解教学内容，更缺乏与相关课程间的整体考虑，对综合培养学生的能力和素
5、质不利。第三、从教学手段和方式上分析：传统的单一教学方式对课程中大量信号分析的结果缺乏可视化的直观表现，学生将大量的精力和时间用于繁杂的手工数学运算，而未真正理解所得结果在信号处理中的实际应用。第四、从实践环节分析：学生缺乏实际动手操作经验，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试和分析，不能学以致用。从上述四个方面的分析可以看出，独立学院的信号与系统课程教学中，传统的教学方式和手段严重影响和制约了学生的学习兴趣以及教师的教学效果；且对实践环节的忽视，只会使学生成为数学公式推导演算的手工工具，无法达到可理解、可视化、可实践化的和谐统一，教学质量大打折扣。针对这些问题，信号系统的教学
6、改革迫在眉睫。3 教学体系的改革通过以上分析，我们已经认识到，独立学院理工科学生的数学基础较差，对理工科课程的数学推导能力较弱，而且缺乏良好的抽象思维能力。但是，独立学院学生的存在是客观的，从招生、培养到推荐他们就业，作为独立学院的老师都是无法回避的难点。在这种情况下，我认为很有必要从如下几方面着手来提高信号与系统课程的教学质量。3.1 构建合理的课程体系构建合理的课程体系，就要强调课程的重要性。这不仅要求对前续课程做详细介绍，还需要将信号与系统课程对后续专业课程的基础性作用做详细说明和解释，使学生在学习信号与系统课程本身的同时，对前须课程的内容进行巩固，同时还对后续课程的教学要求等做相应了解
7、，加大对信号与系统课程的理解程度。在信号与系统课程的绪论中就应介绍该课程在各个专业领域的重要作用，并将该课程的学习和以后的就业机会、就业能力以及考研等等学生的前途联系起来，加大学生的紧迫感，提高学习的主动性。新的课程体系和内容体现以下特征：第一，改变了传统的电路分析、信号与系统课程体系，建立了“信号与系统”、“数字信号处理”的课程体系；在信号分析与系统分析中，加强信号分析；在连续与离散中，注重离散分析。体现数字化的特征，突出信号表达和系统描述。第二，将经典理论与现代理论有机结合，逐步将“数字信号处理”课程中的某些基础内容（如 DFT,DFS 等）逐步向信号与系统课程中下移，而在“数字信号处理”
8、课程中适当增加一些现代信号处理的内容（如信号的多速率处理、小波分析等），增加工程性、设计性和综合性的例题和习题，注重信号处理的理论的工程应用。第三， 以信号分析为基础、系统分析为桥梁、处理技术为手段，突出傅立叶变换、拉氏及 Z 变换的数学概念、物理概念和工程概念，淡化其数学运算技巧。3.2 选择合适的教材和教辅并根据学生实际情况作适当调整虽然通过近几十年的教育改革和教材建设，确实有一批内容精炼，取材先进适合教学的精品教材，但是仍有相当一部分教材存在不少问题。在选用教材的时候需要针对学生的对象来选取，虽然同是学习信号与系统，但是自动控制专业和通信工程专业对课程的要求不一样，而且对讲授的基础内容的
9、要求也不一样，因此选取的教材的侧重点也略有不同；同样学习信号与系统，本科院校和专科院校的要求也不同，而且目前国内没有针对独立学院本科学生而规划出版的此类教材。因此，除了要选择比较适合独立学院学生的信号与系统教材之外，还要有的放矢,正确把握教材的定位和对象，在实际教学中对教学内容和各章节学时作出一定调整。4 课堂教学手段的改革现代大学的教学应该是在传授学生基本知识和方法的同时，以知识作为能力和思维方式的载体，以学生创造性思维培养为核心目标，使学生在掌握基本知识和规律的前提下，能够灵活地，创造性地应用所学的知识。在教学过程中增加些动态的演示，增加实验类课程，帮助学生在学习过程中对知识的理解和建立。
10、这就要求教师在教学过程中不断更新教学手段，改进教学方法。4.1 可视化教学动画演示和先进的科技信息信号与系统所涉及的常为一些抽象的、微观的、描述性的内容, 按传统方式进行授课学生不易直观理解和接受。为此, 可以把一些难以理解的问题通过直观的图像信息或者是制作成动画等示意图,通过计算机播放演示出来,使学生能形成更加形象直观的认识,加深对问题的理解。另外, 许多网上和电视上介绍的先进的有关信号与系统方面的知识和信息,例如霍金的电脑是由霍金通过眼球控制红外线感应器,选定在屏幕上轮流出现的英文字母,然后像查字典一样现在词汇进入所要搜索的页面。这里红外线的光信号转换成电信号在电脑系统中输入输出。这些科技
11、信息既与学生的生活息息相关,又针对课程具有很大的启发性和创新性。把这些信息编辑整理出来,在课堂上播放给学生观看,可以很大程度上增加学生学习的兴趣,并启发学生多想、多看, 增强学生的创新能力。4.2 引入仿真软件，加强实验作用由于信号与系统是一门理论性很强的课程,借助 MATLAB 可以辅助学生完成信号与系统课程的数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试。教师可在课堂中把课程中的知识点利用 MATLAB 实现, 从而将抽象的理论可视化,提高学生的积极性和兴趣。教师通过 MATLAB 编程进行可视化建模和仿真调试这种教学手段达到培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力。此外，学生可通过实验课
12、程来加深对理论课程内容的理解和掌握。我们希望利用 MATLAB 提供的良好界面、方便的操作过程以及强大的工具包，开发和设计实验。通过设计的一些综合性实验以训练学生综合分析能力。加强学生对相关知识的掌握和理解，有力促进教学质量的提高，而且通过实验，能锻炼学生用计算机辅助计算分析解决实际工程问题的能力，将在后续的相关课程以及毕业设计中发挥很大的作用。通过开发“信号与系统”虚拟实验在教学中的应用，将是“信号与系统”课程实验的发展方向。它具有以下优点：第一，有利于克服一些缺点。实验软件系统克服了硬件模拟实验实时性差、结果不够准确等缺点，同时能完成常用电子仪器仪表不能实现的实验。第二， 经济性好。硬件实
13、验需要的仪器仪表价格昂贵，要开多少组实验就要准备多少套装置，而计算机实验不仅投资小，还可达到相同的甚至于更好的实验结果。另外可以充分利用计算机资源，达到资源共享，同时具有可扩展性，随着课程范围的扩大，可随时增加实验内容。第三，有利于调动学生学习的积极性。现在实验课的内容大多是验证和理解课堂教学内容，到实验室只是熟悉了解常用仪器仪表的使用，这一环节虽然有助于学生的动手能力，但这样单一层次的实验内容结构对能接触到大量现代信息和媒体的大学生来说已不能满足需要，学生从物理实验到电路实验走过来，对这样的实验内容感到厌倦和没有兴趣，教师普遍觉得学生来到实验室只是应付、流于形式。没有兴趣的学习不能调动学习的
14、积极性，不能挖掘学生的潜能，实验效果不理想，而计算机虚拟实验教学过程充满着新颖和新鲜感，能激发学生的求知欲，激励学生进行探究和思考，为培养创新思维奠定基础。第四， 有利于计算机的学习不断线。学生虽然已学过计算机课，但计算机操作能力并不强，问题的结症是在计算机课上主要介绍语言与结构，而上机操作练习并不多，所以后续课程实验采用计算机，不仅仅有利于本课程的学习，也可为相关学科如计算机课的学习提供实践的机会，保证学生大学四年计算机学习不断线，提高各学科的相融性，带动各学科的发展，使学生得到全方位、多样化能力的培养锻炼。5 结束语通过实验类课程的增加以及在教学手段、教学方法、教学体系的改革，使学生能系统
15、地掌握确定性连续和离散时间信号与系统的基本理论与分析方法。在将基本理论与分析方法应用于求解从通信系统和信号处理系统等工程实际问题中提取的例题方面,使学生得到基本的训练,并通过实验教学,使学生深入理解课程所学的内容,巩固信号与系统的基本概念,提高实际动手能力，为后续程的学习以及实践环节都打下了坚实的基础。参考文献1高诺;姚庆梅;谢秀颖;耿淑娟;信号与系统实验教学改革探讨A;第 6 届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）C;2009 年2陈玲玲;杨潇;张爱君;秦丽敏;信号与系统课程改革和实践探索J;吉林化工学院学报;2010 年 06 期3甘俊英;应自炉;信号与系统精品课程的建设J;实验室科学;2010 年 02 期4马云辉;陈永海;黄岚;独立学院“信号与系统”精品课程建设探索J;科教文汇(上旬刊);2010 年 01 期作者简介杜娥(1981 )，女，硕士，从事信号与系统方面的教学和科研工作。联系方式： 13438374858
