信號與系統課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì )論文
信號與系統是高等工科院校通信與電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，其中的概念和分析方法廣泛應用于通信、自動(dòng)控制、信號與信息處理、電路與系統等領(lǐng)域[1]。本課程與先修課程“電路分析基礎”聯(lián)系密切，電路分析基礎課程是從電路分析的角度研究問(wèn)題，本課程則從系統的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行分析。此外，在本課程中還涉及用到高等數學(xué)、線(xiàn)性代數里的一些基礎知識。因此，該門(mén)課程對學(xué)生的數學(xué)基礎要求較高，同時(shí)，需要學(xué)生具有一定的電路分析能力。該課程主要涉及信號和系統兩個(gè)部分，分為連續時(shí)間信號與系統的分析和離散時(shí)間信號與系統分析兩大類(lèi)。在分析方法中，又可以從時(shí)域和變換域兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行。本課程與后續課程之間存在著(zhù)較為密切的聯(lián)系，如其中的離散時(shí)間信號與系統的分析是數字信號處理這門(mén)課的基礎，其中的傅里葉變換分析法是通信原理，數字通信等課程的基礎。對于系統的響應的分析方法又在后續的自動(dòng)控制原理課程中得到深入地體現。因此，信號與系統這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課的教學(xué)效果，對于相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生后續課程的學(xué)習具有十分重要的作用，同時(shí)，在這門(mén)課的講解中，也可以幫助學(xué)生順帶復習先修課程的一些重要的概念，定理和方法。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認為有必要對本課程教學(xué)工作認真總結，彌補不足，以期取得更好的效果。
1 課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì )
1.1 注重基本概念以及定理的實(shí)際意義的講解
與其他專(zhuān)業(yè)基礎課相比，信號與系統這門(mén)課中的公式和定理還是比較多的，一些學(xué)生在課后作業(yè)和考試中常常采用死記硬背的方式記住公式和解題過(guò)程，最終還是沒(méi)能深入地理解隱藏在公式和解題方法背后的原理和意義。因此，在實(shí)際課程的講解中，需要加強基本概念以及定理的實(shí)際意義的講解。具體來(lái)說(shuō)，要花大力氣講清楚基本概念，特別是那些先修課程中沒(méi)有的、而信號與系統課中新出現的概念。例如，沖激函數這個(gè)概念先前沒(méi)有出現過(guò)，在講解中就不能只是簡(jiǎn)單地告訴學(xué)生有這么一個(gè)函數，后面章節中要用到就結束了，而是要從沖激函數起源入手，用多媒體課件中的動(dòng)畫(huà)演示或板書(shū)的方式，讓學(xué)生清楚地知道這個(gè)函數是門(mén)函數取極限得到的，有這樣直觀(guān)的演示過(guò)程，學(xué)生就可以更容易地理解、掌握沖激函數的基本性質(zhì)是怎么得到的，為什么會(huì )有這些性質(zhì)等等;此外，還需要引導學(xué)生要有不僅知其然，還要知其所以然的精神，也就是說(shuō)要有意地去引發(fā)學(xué)生思考：這門(mén)課為什么要引入這樣的一個(gè)沖激函數，引入這樣一個(gè)具有特殊性質(zhì)的函數之后是不是給信號分析，系統分析過(guò)程帶來(lái)了方便。通過(guò)這個(gè)過(guò)程的引導和講解，讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題去學(xué)習去思考，從而使學(xué)生能夠知道重要概念的來(lái)龍去脈，更好地掌握相關(guān)內容。以上只是舉了一個(gè)例子，在信號與系統這門(mén)課中，這樣的概念和定理還很多[2]，不再一一列舉。
1.2 注重各章之間相關(guān)內容的對比講解
與其他專(zhuān)業(yè)基礎課和專(zhuān)業(yè)課相比，信號與系統這門(mén)課的體系相對嚴密�，F有的絕大部分教材都是按照先時(shí)域后頻域、先連續后離散的方式進(jìn)行編寫(xiě)[3]。以系統分析方法為例，在教學(xué)過(guò)程中，需要帶領(lǐng)學(xué)生把握兩個(gè)角度的對比。第一個(gè)角度的對比是連續與離散之間的橫向對比：將連續時(shí)間系統的時(shí)域分析方法和離散時(shí)間系統的時(shí)域分析方法進(jìn)行對比;將連續時(shí)間系統的頻域，復頻域分析方法和離散時(shí)間系統的Z域分析方法進(jìn)行對比。在對比過(guò)程中，需要把握對比雙方的共同點(diǎn)，區分出不同點(diǎn)。第二個(gè)角度的對比是時(shí)域和變換域之間的縱向對比：將連續時(shí)間系統的時(shí)域分析方法和連續時(shí)間信連續時(shí)間系統的頻域、復頻域分析方法進(jìn)行對比;將離散時(shí)間系統的時(shí)域分析方法和離散時(shí)間系統的Z域分析方法進(jìn)行對比。又如，傅里葉變換的性質(zhì)、拉普拉斯變換的'性質(zhì)和Z變換性質(zhì)之間的對比。在每一方法的內部，也有很多可以采用對比講解的內容，如周期信號的傅里葉級數展開(kāi)與非周期信號傅里葉變換之間的聯(lián)系與區別等。通過(guò)這樣的對比講解，不僅能夠使學(xué)生牢固掌握相關(guān)知識，還可以減輕學(xué)生的記憶負擔。例如，在橫向對比中，只要掌握了連續時(shí)間系統的時(shí)域方法，以及離散系統分析方法中與之不同的部分，即可以輕松掌握兩部分內容。
1.3 注重隱藏在定理、方法背后的思維方式的講解與拓展
通過(guò)一門(mén)課的教學(xué)過(guò)程，需要讓學(xué)生牢固掌握該門(mén)課的知識是最基本的目標。除此以外，在更高層次上，需要通過(guò)相關(guān)定理、分析方法的講解，使學(xué)生掌握隱藏在該定理、方法背后的思維過(guò)程，即上升到方法論高度去講解相應的理論。以連續時(shí)間系統的時(shí)域分析方法為例，對于求取通過(guò)連續系統的一般信號的零輸入響應，求解系統的微分方程十分麻煩。這時(shí)候采用的方法是將復雜信號分解為一系列具有不同延時(shí)的簡(jiǎn)單的沖激信號的加權求和形式，分別求出簡(jiǎn)單沖激信號激烈下的零狀態(tài)響應，最后將其疊加，根據線(xiàn)性時(shí)不變系統的性質(zhì)，其結果即為復雜信號激勵下的零狀態(tài)響應。因此，在這部分的講解時(shí)，就可以提煉出隱藏在此背后的方法論，即，遇到復雜的問(wèn)題時(shí)，可以將其分解為一系列簡(jiǎn)單問(wèn)題，解決簡(jiǎn)單問(wèn)題，最后加以綜合。通過(guò)這樣的講解，可以使得學(xué)生在后續課程和未來(lái)的學(xué)習，工作過(guò)程中，運用該方法論去解決實(shí)際問(wèn)題。以上只是舉了一個(gè)例子，類(lèi)似的實(shí)例在信號與系統這門(mén)課中還有不少，筆者相信，通過(guò)這種方式的講解和升華，使得學(xué)生學(xué)完這門(mén)課之后的收獲不僅僅停留在掌握了這門(mén)課書(shū)本知識這樣的高度上。
2 結語(yǔ)
綜上，按照上述思路，結合自身的教學(xué)實(shí)踐，我們將著(zhù)力解決教學(xué)中的難點(diǎn)問(wèn)題，提高信號與系統課程的教學(xué)質(zhì)量，取得更好的教學(xué)效果，并且爭取達到不僅使學(xué)生牢固掌握深刻理解這門(mén)課的理論，并且使學(xué)生能夠將這門(mén)課中介紹的分析方法背后的思維方法和過(guò)程運用于今后的學(xué)習和工作中。
參考文獻
[1] 劉占衛，李金周.《信號與系統》理論課的啟發(fā)式教學(xué)[J].洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報，2011，30(5)：127-128.
[2] 沈元隆，周井泉.信號與系統(第二版)[M].北京：人民郵電出版社，2009.
[3] 邱曉暉.“信號與線(xiàn)性系統”課程教學(xué)實(shí)踐體會(huì )[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31(4)：10-11.
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