高职学院信号与系统课程的教学研究

□ 海南软件职业技术学院 韩宝如 覃学峰 张春霞

高职学院信号与系统课程的教学研究

□ 海南软件职业技术学院 韩宝如 覃学峰 张春霞

信号与系统是高职电子信息专业重要的专业课程。针对该课程的教学现状和存在的问题，结合学生的特点，本文对该课程的教学进行了研究，提出了一些有效措施。实践表明：这些措施激发了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果，提高了课程教学质量。

信号与系统；高职学院；教学研究

信号与系统课程是我院为电子信息工程、计算机通信等专业二年级专科生开设的一门核心基础课，其任务是使学生获得信号与系统分析方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为深入学习现代通信技术、移动通信技术等后续课程及为以后从事专业工作打下良好的基础。我院现在每年有120多名学生必修这门课程，授课面极为广泛，课程教学尤为重要。

信号与系统历来是一门理论性非常强的课程，由于该课程对数学基础要求高，理论概念抽象，学生又缺乏对实际系统的感性认识，且我院是从事高等职业教育的高职院校，学生数学基础水平不高，学生喜欢实践性比较强的课程，对于理论性课程不感兴趣。学生不喜欢学，教师也感到难教，教学效果不好。因此提高信号与系统课程教学质量是任课教师所面临的迫切任务。

为了培养学生学习信号与系统的基本理论和基本分析方法的兴趣，进一步提高教学水平，激发学生学习信号与系统课程的积极性，加深学生对理论内容的理解，提高教学质量［1］。针对信号与系统课程教学过程中所存在的问题，笔者从以下几方面对该课程的教学进行了研究。

一、选用教材［2］

教材是教学的重要工具，是教师讲授知识的载体，是教学内容的具体化，也是深化教育教学改革、全面推进素质教育、实现高素质人才培养目标的重要保证。所以选用高质量的教材是信号与系统课程建设的重要组成部分，也是提高教学质量的基础。

根据课程教学的要求，信号与系统课程教材的选用依据以下基本原则。

一是优先选用高职高专规划教材和省部级以上获奖的优秀教材。

二是选用的教材要符合教学大纲的要求，适用性强，有利于培养学生的创新精神和实践能力，符合我院的人才培养模式。

三是选用的教材必须具备正确的教学指导思想，体现专业的先进性、科学性和系统性。

四是选用的教材内容尽量反映课程建设最新成果，并且文字简练，基本内容与学时对应，通俗易懂，做到易教易学。

根据以上基本原则，经过多次到兄弟院校的调研，我院信号与系统课程教材最终选用的是江南大学燕庆明教授主编的《信号与系统》（第四版）。本书由高等教育出版社出版，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材（高职高专教育）。本书对课程体系和内容进行了优化和提炼，引入了MATLAB方法，注重概念，突出应用，文理渗透，图文并茂，适于教学。在此基础上，有取舍、有整合地调整了教学内容，压缩过时、使用效率低的内容，弱化某些数学推导，增加适应新技术发展需要的知识点。

二、整合教学内容［3－4］

针对不同专业的学生对知识要求的侧重不同，拟定合理的教学大纲。根据教学大纲的要求，以打好基础、面向应用、满足高职人才培养目标为原则，对信号与系统课程的教学内容进行了整合。整合后的基本教学内容可以概括为：两种系统，两类方法，三大变换。即连续时间系统和离散时间系统；时域分析方法和变换域分析方法；傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。

由于本课程教学内容比较多，学时有限，需要重构“少而精”的教学计划，并考虑学时的分配，统筹安排理论教学内容和实验内容，着重提高学生的自学能力。例如：第一章基础知识部分作为后续章节的基础，课堂上要作详细的讲解；连续时间系统的时域分析应重点讲解；傅里叶变换、拉普拉斯变换等是信号与系统课程的核心内容，要分配较多的学时。在不影响课程内容的连续性和完整性的前提下，按照先时域后变换域，先信号后系统，先连续后离散，由浅入深，由简单到复杂循序渐进，突出重点进行教学，使得学生可以更快、更深入地理解和掌握相关内容。同时尽量避免烦琐和枯燥的数学推导，通过对具体系统的分析（例如滤波电路，一阶电路、二阶电路），把理论内容和实验内容结合起来，通过该实验课的基本训练，增强必要的感性认识，巩固并加深学生对信号与系统课程抽象基本理论的理解。

在实际教学中，也要针对各个不同专业的特点对教学内容进行合理安排，既要保证课程内容的完整性，又要遵循各个专业各自侧重点不同的特点，力求覆盖面宽，而在教学重点和难点上不强求一律。例如，在计算机控制专业中，加强对于系统稳定性分析和状态方程等方面内容的介绍，满足后续自动控制理论学习的需要；对电子信息工程、计算机通信专业则要求与后续课程数字信号处理，通信原理更好地结合，减少不必要的内容重合；而在实验课程方面各专业也应该根据各专业特点合理选择实验内容。

三、采用 MATLAB 仿真［5－6］

由于该课程是一门理论课程，在教学方法上以课堂教学为主。为了加强学生对内容的理解，除了在课堂教学中采用多媒体手段向学生动态展示相关知识点外，我们还将MATLAB应用于信号与系统课程教学中。MATLAB是一个全开放性的仿真实验软件，它给我们提供了一个实验室所具备的完备的信号处理等工具箱，使用者使用MATLAB进行仿真，既无需购买高档信号仪器，又避免了仪器损坏等不利因素。改变学生在传统实验中把大量的精力花在电路调试上，效果不好，很多复杂系统的实验无法实现的困境。

在理论教学中，教师利用MATLAB的TOOLBOX工具箱和图形处理及数据可视化，可以将结论直接用图形演示，从而让学生对抽象的概念和定理以及结论有直观的认识，并加深对一些重要概念和定理的理解。

在实践教学中，淡化软件实验与硬件实验界限，采用“软硬结合，以软为主”的方法。利用MATLAB中的TOOLBOX箱以及SIMULINK进行软件实验、系统仿真，让学生亲自动手进行实验设计，从而激发学习的兴趣，增强学生借助计算机解决实际问题的能力。与以往只完成实际电路接线、调试、观测现象、记录数据的实验相比，这种教学方法提高了学生做实验的兴趣，取得了更好的教学效果。通过信号与系统虚拟实验及其在教学中的应用，我们体会到这种虚拟实验有很多优点，它将是信号与系统课程实验的发展方向。

通过MATLAB使学生把实验与理论有机地结合起来，加深了学生对理论知识的认识，使学生在学习信号与系统课程的过程中，感到教学内容言之有物、真实可信，提高了学生学习的兴趣。

四、改革教学方法

对于高职院校学生而言，学习信号与系统理论是有一定困难的。所以教师在教学过程中，一定要以学生为中心，改变学生被动学习的局面，使学生变被动学习为主动学习，充分重视学生的主体地位，积极实践启发式、互动式、理论结合实际等生动活泼的教学方法。这样才有利于激发学生的学习兴趣，提高学生的学习热情，能够充分调动学生的学习积极性，挖掘学生的创造潜能，提高学生分析问题和解决实际问题的能力。

在教学过程中，教师应加大启发式教学的力度，以调动学生的参与性，实现师生之间教与学的互动。在信号与系统的教学中，我们力求从生活中的实际问题引入新课。所以在课前，教师应认真设计教学中向学生提出的启发性问题，引起学生兴趣，激发学生思考。例如：在讲信号的概念时，我们先讲实际生活中包括手机铃声、汽车的笛声等这些学生十分熟悉，经常听到的信号。学生带着这种好奇心和兴趣听课，然后教师再讲具体信号抽象的概念，效果就非常好，激发了学生的积极思维。教师在讲授系统的概念，信号与系统的关系以及系统的特性时，应尽量多运用学生在实际生活中接触到的例子，如电视机、卫星、手机通讯等来进行阐述，这样有助于学生对于一些抽象概念的理解。

五、选择教学手段

将多媒体教学手段与传统教学手段相结合，灵活运用多种先进的教学手段，以调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，提高其认知能力。在教学过程中，大量应用电子课件，通过Word、PowerPoint等软件使教师从原来大量的板书中解脱出来，节省了教师和学生的时间，而且电子课件的图象和画面比较形象直观，更容易调动学生的学习兴趣，使教学效果不断走上新的台阶。例如卷积积分和抽样定理，利用FLASH软件制作成动画来演示，过程一目了然，给学生以直观的认识，让学生在课堂上从动画和图片中直接地观察到研究对象复杂的过程，从而有效地帮助学生理解研究对象的内在规律。多媒体教学可以减少传统教学中的板书时间，并不意味着不使用板书。对于一些逻辑推理性强，公式的讲解、例题的解答等内容则适于采用传统的板书方式，教师可以根据实际情况灵活调整教学手段，促进教和学之间的双向交流。

根据高职教育人才培养目标的要求，结合信号与系统课程的特点，笔者对信号与系统课程教学进行了一些探索。在实际教学中，加深了学生对概念、理论和公式的理解，提高了学生对信号与系统的学习兴趣，能更好地掌握和应用信号与系统知识去处理实际问题，取得了较好的教学效果。

[1]高等学校工科电工课程教学指导委员会.关于面向21世纪电工电子系列课程和教学内容改革的几点建议[J].电气电子教学学报，1998（4）.

[2]燕庆明.信号与系统教程[M].北京:高等教育出版社，2004.

[3]张敏.信号与系统课程教学改革与研究[J].北京城市学院学报，2008（3）.

[4]郝慧艳，郝利华，王明泉.“信号与系统”课程的教学改革与实践[J].机械管理开发，2008，23（2）.

[5]楼顺天.基于MATLAB的系统分析与设计—信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

[6]梁虹.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2002.

G712

项目名称：海南省教育厅高等学校科学研究资助性项目。项目号：Hjsk2010－82。