“信号与系统”课程教学改革趋势探究

陈从颜，费树岷，柴 琳

(东南大学自动化学院，江苏南京 210096)

0 引言

“信号与系统”课程是高等院校电子信息类本科专业基础课程，与本科生的“自控原理”、“数字信号处理”、“DSP技术”、“通信原理”和“图像处理”等后续专业课有着很强的联系。该课程主要讲授信号变换与线性系统分析的基本原理和方法，涉及到大量的数学知识，同时又延伸到一些最新发展的信号变换理论和应用知识［1-3］。该课程引导学生应用数学的方法描述和解决包括信号和系统两类实际物理问题，并将二者有机结合在一起。“信号与系统”课程是本科生进一步学习通信、电子、自动化、计算机方面各课程不可或缺的基础，越来越受到教师、学生和教学管理部门的重视。

近20年来，“信号与系统”课程教学一直在发生变化，理论与实践研究不断发展［4-6］。一方面，各种分析方法不断更新，应用对象日益拓展。另一方面，采用国际教材和双语教学成为该课程发展变化的一种趋势。为了培养学生的实践应用能力，我们将课程教学和应用实践紧密结合起来。

我们长期跟踪国际同类课程的教材更新和教学模式变化，不断把握国内外该课程的发展趋势，并在实际教学中逐渐将这些新颖的教学理念和研究成果融汇进去。本文对这些变化趋势进行了归纳，希望有助于推动该课程的改革发展。

1 “信号与系统”课程改革

1.1 课程内容融合最新研究成果

“信号与系统”课程涉及面宽广，概念和技术不断更新和进步。教学除了讲授基本内容外，还要将最新科研成果与课程中的一些重要概念和习题相关联起来;在课后习题中举例说明数字通信和滤波等方面的新概念新算法，例如在傅立叶变换习题中用少许篇幅简介小波变换的应用［1］。使用的教材还结合到具体的最新应用对象，举例说明信号变换和系统分析方法。在实际的教学过程中，教师还可以联系自身的课题研究成果讨论应用实例。

1.2 重视培养实际应用能力

在教学过程中不仅要重视理论分析，更需要强调培养学生的分析问题和实践动手能力。这是当今“信号与系统”课程教学发展趋势的一个重要特征。例如，我们将课程中建立的信号与系统概念与实际中的对象联系起来，这是建模的逆过程，以前是常常被忽略的。授课教师在教学过程中可借助Matlab等工具配以大量的实例并强调与实际结果的验证，采用不同的方法和途径来核实最后分析结果，简洁明了将数学模型和实际对象联系起来［5］。

1.3 注重教与学的交互性

“信号与系统”课程教学过程中越来越重视教与学的交互性。体现在课堂上教师与学生交流在增加，甚至安排类似研讨班课程，这有利于师生随时把握知识点吸收的进程。在课外，交互式教学网站能够提供包括信号与系统构成、卷积、采样和混叠在内的各种概念的动画演示，学生可以与教师在线交流并下载文件等［6］。有些教学网站可以进一步建成开放式实验平台，由学生自己设计实验内容在平台上进行演示。例如把傅立叶变换直接应用到音频信号，即将不同采样频率采集到的语音信号数据作傅立叶变换，从而展现信号频谱与时域波形，学生可以由此建立数据采集、采样定理、混叠和信号重建等概念，并初步认识不确定性原理和短时傅立叶变换等时频分析方法。

2 双语教学的发展趋势

“信号与系统”课程越来越重视拓展本科生的国际视野和培养其国际交流能力。国外教材的引入和推广能够使我们深入了解该课程在国际上的教学理念，而双语教学更对国内“信号与系统”课程的教学和科研起到积极推动作用。很多大学已经开展多年的双语教学改革，有些学校甚至开始聘请外籍学者进行全英文授课。

从近年来的国内双语教学发展趋势来看，双语教学开始由半外型教学模式向混合型教学模式转变。根据这种渐进式教学模式，在课程教学的初始阶段用汉语和英语交叉的形式授课，而后逐渐减少汉语使用比例，形成一个循序渐进的语言过渡阶段。从实际教学情况来看，这要比纯外语上课效果好些，学生可以缩减语言适应的周期。参与双语教学的教师可以课前把学生会遇到专业词汇罗列出来，以供学生课前预习。课堂上教师用汉语稍加解释，使学生不会感到太陌生和难于理解，将学生的课堂注意力放在知识体系的接收和思维过程的训练上。在学生逐渐习惯英语教学的方式后，可以有计划地增加用英语授课、课堂问答的时间比例。这种教学方式称为混合型双语教学模式。

3 结语

本文分析了“信号与系统”课程的变化趋势。这些趋势表现为:课程内容融合最新的研究成果和拓展应用对象，教学目标更注重实际分析和应用能力的培养，教学方式开始强调多方式的互动体验，双语教学则由半外型教学模式向混合型教学模式推进。了解这些将有利于我们进一步将“信号与系统”课程的知识和理念灵活有机地应用于实际教学中，能更好地培养学生解决实际问题的能力。

［1］ Charles L.Philips，Jonh M.Parr，Eve A.Riskin.Signals，systems，and transforms(Fourth Edition)［M］.USA:Pearson Education.2008.

［2］ Alan V.Oppenheim，Alan S.Willsky，S.Hamid.Signals and Systems(Second Edition)［M］.USA:Prentice Hall.1996.

［3］ 管致中，夏恭恪，孟桥.信号与线性系统(第4版)［M］.北京:高等教育出版社.2004.

［4］ 刘永样，吴京，黎湘.面向国际一流大学的信号与系统课程教学模式研究［J］.长沙:高等教育研究学报.2011.34(2):77-79.

［5］ 王秀清.MATLAB软件在信号与系统教学中的应用［J］.通辽:内蒙古民族大学学报.2010.16(2):187-189.

［6］ 解培中，吕瑞兰.基于网站的信号与系统课程网络辅助教学研究［J］.秦皇岛:教学研究.2012.35(5):62-64.