信号与系统课程教学改革方法探索

刘俊霞

摘要：针对信号与系统课程理论性较强，公式推导繁琐，难以理解和记忆，以及传统的教学方法和实验设配老旧等一系列问题，提出了适合我校师生的教学改革方案，在教学方法上运用多媒体及Matlab软件与理论教学相结合，在教学方式上利用师生互动活跃课堂氛围，并加强实践教学环节，在实践中夯实理论知识。新的教学改革方案，取得了良好的教学效果。

关键词：信号与系统；教学改革；教学方式

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）37-0265-02

信号与系统是电子、信息、通讯类以及自动化的基本专业课程，也是在校电子工程系大学生报考硕士研究生时必须要通过的课程。信号与系统是一门理论性、应用性、实用性都非常强的学科，并且由于信号与教学的专业面非常广，涉及到的内容包括了电子技术、通信、数字信号处理、数字图像处理、数字信号分析、信息传输与编码等领域。而传统的信号与系统单一的“黑板式”教学方式很难取得良好的教学效果，并且由于这一项教学需要将理论与实践相结合，需要不断地对公式和概念进行推断和演算，这就会在很大的程度上减少学生的实践时间，并在一定程度上挫伤了学生的学习积极性。因此，信号与系统课程改革势在必行。

一、MATLAB引入信号与系统教学的必要性与可行性

（一）必要性

首先，由于信号与系统课程中，数学公式的推导过程都比较复杂，导致学生难于理解，因此，为了提高教学的简易性，可以选择用波形图的方式进行授课。但由于课时有限，教师不可能做到每个计算结论都使用手工在黑板上画波形图，所以，这时就可以使用相关的软件来进行展示。其次，虽然有很多学生的数学计算功底也很不错，但长时间的计算推导，使学生感到枯燥的同时也导致课堂的学习效率低下，所以，教学中可以选择相关的工具软件进行计算，例如Matlab。经过科学调查证明，很多大中型的企业都要求职员掌握MATLAB软件的使用，所以，让学生更好地掌握MATLAB软件，不仅可以使信号与系统学习更加轻松，也能为毕业后更好地就业奠定基础。

（二）可行性

MATLAB在教学过程中的可行性包括两个方面，一方面，MATLAB软件有着多个强大的功能，其中包括图形的处理功能、符号的计算功能、计算结果的简洁可观性功能等。MATLAB软件可以对多个复杂抽象的计算结果转化为简易的动态图或是比率图，保证学生在学习的过程当中更容易理解和掌握学习的主要内容。另一方面，目前对在校大学生都开设相关的计算机课程，例如C语言等，这些相关的计算机课程都为学生学习MATLAB软件奠定了基础。总之，MATLAB软件與系统教学的有效结合，对教师而言，有效地传授有关知识的同时，也促使课堂内容的简易化和高效率化，而对学生来说，既避免了推导复杂的计算公式，又锻炼了学生使用软件解决实际问题的能力。

二、MATLAB在信号与系统教学的实际应用

在信号与系统教学中，主要是对信号与系统的分析进行教学，所以，在信号与系统教学中合理地应用MATLAB软件是必要的，也是至关重要的。使用MATLAB软件可以把较复杂的数据转化为较易懂的图像，其中的计算分析方法包括信号的运算和对信号频谱的分析。在信号的运算方式中，卷积是最重要的学习分析内容，但由于这部分内容需要学习许多复杂的计算推导，如果教师只是利用讲授和在黑板上手工描写的教学方式，学生是难以理解的。而利用MATLAB软件可以更好地利用相关的公式进行编辑和分析，与此同时，学生也可以利用MATLAB软件对计算结果的监测并对结果的分析，促使学生更加形象地认识信号的分析和处理。信号频谱的分析，在信号分析处理中占据了关键的地位，但信号频谱的计算是相对复杂的，而授课的时候，教师可以利用MATLAB软件对信号的频谱进行形象的分析，有助于学生在学习过程中利用仿真软件进行计算结果的监测和验证，并促使学生更加形象地理解信号的频谱周期运行规律和现象。

三、MATLAB软件在信号与系统实验教学的有效应用

（一）信号与系统实验教学的现状

在信号与系统教学过程中，学生对概念的理解是难点，所以说，信号与系统的实验教学是相当有必要的，有助于理论与实践相结合。而随着现代化媒体的迅速发展，单一的实验课程已经不能满足于学生需求，以至于学生对于实验课有厌学心理，从教师方面而言，实验课程的课时安排较少，导致授课的效果不佳。而近几年来的教育改革与实践，更是提倡教师使用实验硬件与媒体的有效结合，例如MATLAB仿真软件与实验硬件的有效结合，MATLAB仿真软件在很大程度上可以更形象地分析信号，并使学生更好地理解系统的概念。

（二）硬软件相结合与传统实验教学相比所具有的优势

硬软件相结合的实验教学方式与传统单一的实验教学方式相比较，具有明显的教学优势，其中包括三个方面：第一，从软件和硬件特点上来说，在实验教学过程中，一些较难实现的实验教学，例如研究一些价格较高，实验面积较大的现象及其规律实验，可以适当地使用MATLAB仿真软件进行分析和处理。第二，软硬件相结合的教学，可以有效提高学生的不同能力，其中的硬件教学可以帮助学生熟练掌握实验仪器的使用和动手测量的方法，促使学生的动手能力得到进一步的加强，而软件教程可以提高学生对结果参数的仿真模拟，提高学生对软件的编辑和使用。第三，通过硬软件的有效结合，可以提高学生的学习积极性和学习主动性，也促使了课堂的活跃性和趣味性。

四、理论系统改革

由于信号与系统课程的特殊性，教师若一直采用传统的教学模式，很难让学生更好地掌握这一门课程。现代化教学需要不断将传统的“黑板式”教学和多媒体教学相结合，并运用新的教学方式，让学生能够更加高效地掌握信号与系统的理论与实践知识。在教学过程中，需要教师将多媒体教学运用到进信号与系统的教学中，充分理解理论知识和实际操作间的关系，培养学生较强的实践操作能力，让学生在实际的操作过程中更加明确理论知识和公式的实际运用。

五、教学方式改革

在新时代教学要求的改革下，对信号与系统教学模式进行改革是为了能让这一学科能更好地被学生理解和应用，使学生们更充分地了解信号与系统在电子业发展的过程中所具有的重要作用，并为日后的工作和学习奠定基础。

（一）实行多种教学模式相结合

在教学过程中，教师需要不断将新的教学方式运用进信号与系统教学模式中，并且在施教的过程中可以改变传统的教师讲、学生被动接收的现象，在课堂中采用提问、互动、谈话及检查等方式了解学生对知识的吸收情况，保证在教学过程中能让学生跟着教师的引导进行学习，让学生在课堂上不仅能收获到知识，还能培养出良好的学习能力。要注意合理地运用多媒体教学方式。教师在开始上课之前，准备好适当的课件，在教学过程中带领着学生跟着教师的思路一起进行分析和验算，能让学生在自己动手的过程中加深对理论知识的了解。

（二）合理运用作业

在我国长期形成的教学模式中，课后作业一直是一种能够有效检测学生学习程度的手段。在进行信号与系统教学的学科教学中，合理地安排适当的课后作业也是能够让教师有效掌握学生在学习的过程中有哪些难点与不足。通过学生的课后作业完成程度来及时地进行集体或者单独性的讲解，让学生都能够对每节课的知识进行完全的吸收和消化，从而能保证教学质量。

（三）排除学生学习的畏难及抵触情绪

由于信号与系统这门学科的特殊性和重要性，需要在这门课程中掌握较多的知识，并不断加强学生自身的知识面。这就会让一些基础较为薄弱、知识面涉及不广的学生产生畏难情绪，对学好这门学科产生不自信的心理。信号与系统这一学科在进行学习的过程中有着较多并且极为复杂的公式，若是不能对这些公式有着充分的理解，那么对学生来说，准确记忆和运用也是非常困难的。在这种状况下，就需要不断对传统的教学模式进行改变和创新。教师需要在教学的过程中引用较为简单易懂的实例，做到由易到难，通俗易懂，帮助学生在学习过程中逐渐提升兴趣。在进行章节复习的过程中，需要教师对难点进行归纳总结，化繁为简，让繁琐复杂的课程变得通俗易懂，让学生能更好地了解和明确教学内容。

（四）将實践和理论相结合

信号与系统这一学科中所设计的知识面较广，理论性知识较多，在教学过程中，很多理论知识需要不断地与实际实践相结合，让学生在学习过程中明确理论在实际操作中的作用。帮助学生能自主地进行一些科学的实践活动，例如在讲授一些较为难懂的知识时，将有关的理论结合起来，放在一起统一讲解，在理论知识基础打好之后，带领学生进行必要的实际操作，让学生能在实践中夯实理论知识。

六、结语

在我国教育事业不断发展和完善的现今社会，需要不断地对所有的科目进行系统性的改革，关于信号与系统这一学科的改革更是极有必要的。在不断发展的过程中，信号与系统在现代电子化教学中的地位逐渐提高，这就从根本上要求教师和教育体系在不断发展的过程改变传统教学方式，积极为电子教育发展提供基础，树立起新的教学理念，将培养全方面发展的人才作为最终的教育目标。

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