以创新人才培养为驱动的信号与系统课程改革研究

高燕

摘 要 信号与系统课程是一门理论性很强的专业基础课，其内容可概括为两大系统、三大变换，主要以时域和频域的信号分析为基础，从而分析系统中的信息处理。公式繁多、推理复杂、概念抽象等特点使学生存在一定的学习难度。在分析课程特点的基础上，分别从教学资料建设、课程管理、MATLAB及网络技术应用、师资建设等方面，对信号与系统课程体系进行深入剖析和研究；同时结合创新型人才的培养目标，提出具体可行的改革措施。

关键词 创新型人才；信号与系统课程；教材；MATLAB

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）22-0115-03

A Study on Curriculum Reform of Signal and System based on Cultivation of Innovative Talents//GAO Yan

Abstract The signal and system course is a very theoretical profe-ssional basic course， its contents can be classified into two major sys-

tems， three transform. Mainly based on the signal analysis of time

domain and frequency domain， it analysises the information pro-cessing in the system. The formula has many characteristics， such as

complex reasoning， abstract concept， and so on. Based on the analy-

sis of the features of the course， from the teaching materials construc-

tion， curriculum management， MATLAB and network technology application， the construction of teachers， the signal and system course system carried on thorough analysis and research； at the same

time combined with the training goal of innovative talents， this ar-ticle also puts forward some concrete measures to reform.

Key words innovative talents； signal and system； teaching material； MATLAB

1 引言

信號与系统是一门理论性很强的课程，其中抽象的理论知识以及公式推导造成其教授过程中存在诸多问题。扎实的理论功底固然重要，此外，考虑到该课程与后续的数字信号处理、通信原理等诸多重要专业课息息相关，并结合现今社会对应用型、创新型人才培养的重视，课程教学改革势在必行。

2 信号与系统课程介绍

信号与系统课程的概念 信号与系统是针对现代通信以及信息自动化处理的基础性学科，其主要研究对象为：基于时间域和频率域的时间函数及其离散序列的相关表现形式，同时在时间域及频率域中系统的使用形式[1]，以及相关信号在经过系统时所获得的回应。这门课程在电子通信以及现代电子信息科技相关领域都起着基础作用，信号与系统的概念在诸如通信以及电子电路等学科中也有广泛应用。

从理论上讲，这一课程被分成两个主要的内容：其一是信号的分解，其二是系统的分析。这两个部分之间有着密不可分的关系。在进行系统分析过程中，需要以信号分解作为根据，包括对时域、频域以及复频域的分析理论，也涵盖了离散信号与系统的分析等[2]。

信号与系统课程的特点 信号与系统课程是一门理论性相对强的课程，其主要内容是对信号与系统的分析以及研究。这门课程包含通信领域、信号与系统的处理以及自动化控制系统等多个领域的专业知识。同时，信号与系统课程对于电学电路等内容也有一定涉及。在学习这门课程之前，需要学习高等数学、电路等课程。在全部相关知识中，信号与系统课程教学属于过渡环节，为之后的数字化信号以及通信原理等专业课教学打下基础。因此，信号与系统课程的教学对于接下来的课程教学具有相当重要的作用[3]。

这门课程对数学专业分析能力有着较高的要求，经常会在信号及系统的分析中使用一些复杂的公式进行推理和解析，所以许多学生将这门课程当成数学课程进行学习，在学习过程中只是死记硬背一些公式定理等，对于其中的科学规律没有真正把握到位。这样的学习方式很难将信号与系统这门课真正学好，造成学生出现厌烦心理。同时，在进行课程教学时，经常会有教学内容比较多但课时不够用的情况，基于这种情况，许多教师会选择大量习题让学生进行强化学习，但是这样的教学方式对于学生学习信号与系统课程是很不科学的[4]。

3 基于创新型人才培养的信号与系统课程教学资源建设

教材资源 要培养出创新型人才，就必须将现有的教材进行改革创新，在进行教材内容的选择时，必须要体现出这一学科在未来发展以及应用中的可观前景，同时要将创新理念融入教材内容中去。只有符合创新要求的教材内容，才能在教学过程中激发学生的创新能力，提高教学质量。因此，在进行教学之前确定好正确、科学、合理的教学内容，是课程改革的基础。endprint

许多高等院校已具有独自编纂教材的能力，这些根据学生上课实际情况编写的教材，结合人才创新的需要，有很多可以借鉴的地方。信号与系统课程内容包括两大系统、三个变换，在进行教材选定时，应当围绕这一知识体系，先将连续时间系统以及离散时间系统优先进行讲解，之后进行三个变换的讲解，这样的学习流程安排可以有效地将两个系统区别开来[5]。

同时，学生可以根据以前学习过的电子电路的分析知识，先将连续时间系统掌握扎实，等将这一知识点学习清楚之后再进行其他知识学习，相对来说要轻松许多。接着进行时域和其变换域的知识学习，学生在详细学习了时域之后，再学习变换域会更加容易理解。最后，将离散内容与Z变换的部分传授给学生。

在进行信号与系统课程教材选择时，应当科学地将创新理念融入其中，使得信号与系统这一学科可以真正培养出勇于创新的学生[6]。

教案编写 在编写教案时，也应当将培养创新人才的理念融入进去。信号与系统是一门专业基础课，所以通常是根据教材进行统一的教案编写，这样虽然能够满足教学大纲的要求，但是难免太过于死板，同时也没有考虑实际情况。一方面，许多教师教课时会有自己独特的风格，而在进行统一的教案编写时，自身风格将很难全部发挥出来，限制了教师上课时的发挥；另一方面，不同班级有着不同的学习进度，学生学习的实际情况也会有所不同，如果全部按照同一种教案进行教课，则难免出现有的学生学得好，而有的学生没有理解到位的情况。同时，在传统教案中通常是一些理论的重点、难点，用什么去讲，如何练习习题，等等。

传统教案太过陈旧，首先是模式相对固化，缺少了信号与系统课程教学应有的创新性；其次，更多是根据习题进行教学，这样培养出来的只能是应试型人才，而并非创新型人才。一旦学生在学习中只注意到一些答题或者解题的技巧，将忽视对于信号与系统课程应用与实验方面的思考[7]。所以在进行教案编写时，应当充分发挥每个教师的教学特点，让每个教师独立完成教案编写。同时要求教师在教案编写中加入创新性内容，提高学生在信号与系统课程中对于理论知识的活学活用。

4 基于创新型人才培养的信号与系统课程管理与应用

科学仿真工具的引入 信号与系统课程应用了许多数学计算，这些计算部分往往会涉及极其复杂的运算，导致学生在学习过程中经常会出现只关注数学计算，却忽视了对于信号与系统课程中物理方面知识的运用。因此，学生在学习时一旦出现问题就无从下手，无法将物理与数学知识很好地结合起来，没能及时深刻理解一些物理知识的重要内涵。

MATLAB是一种有着极其强大计算能力以及绘图功能的软件工具，教师可以将这一软件运用到信号与系统课程的教学中，如让学生使用MATLAB完成信号与系统课程中的数学函数计算。软件中通常有相应的工具模块[8]。如在进行时间域学习时，针对这一知识直接进行数学运算是很难的，但是通过MATLAB就可以有效解决这一难题，同时可以将其中的频率图以及相关的资料显示出来，使学生清楚地将这一知识形象地消化理解。再如，对于离散时间在Z域中的解析环节，需要对系统的稳定性及因果性进行分析，如果在课堂中使用MATLAB进行辅助，就能使原本枯燥乏味的课堂教学变得更加直观、更加形象，使学生加深对于这一知识点的印象。

计算机网络技术的应用 信号与系统课程是一门相对较难的学科，除了课堂教学外，还应当要求学生在课余时间进行巩固学习，通过必要的习题对疑难知识点进行不断练习。在这种情况下，就应当发挥现代科技的力量，将课堂搬到下课后，通过一些网络工具，学生可以在课下依然进行巩固学习。教师可以录制一些简短视频，采用慕课形式，对一些难点、重点进行特别讲解。这些短小精练的视频富有针对性，能有效帮助学生进行课下的巩固学习[9]。并且这些视频可以反复观看，学生可以一直对同一个知识点进行学习，直到彻底掌握理解为止。这种方式具有极大的自主性和灵活性，方便学生课下及时补充，避免教师在一个知识点上进行反复讲解，避免浪费课堂时间，很好地提高了课堂教学效率。

另一种方式是使用线上教学。在当今社会，各种聊天工具以及线上互动软件的使用越来越普及。在信号与系统课程教学中，同样可以运用网络聊天工具进行课下教学。教师可以通过微信、QQ等聊天工具与学生展开课下的视频教学，根据学生在课堂上出现的疑问进行答疑。这种线上的教学模式灵活自由，可以根据教师与学生的时间自行安排，既可以展开多人的视频教学，也可以与单个学生进行专门的答疑解惑。教学实践表明，课下聊天工具的使用是让学生对所学知识进行巩固以及加深印象的最好方式[10]。

理论与实践结合 信号与系统课程虽然是一门理论性相对强的学科，但其应用以及实践非常广泛，因此在课程教学中应当将理论与实践联系起来。如将案例教学模式引入课程教学中，挑选一些与理论知识结合比较紧密的实际应用，使得学生在课堂学习中真实感觉到所学知识的实践意义和重要性，以此提高学习积极性。同时，在进行案例教学时，可以加入适当的问题，通过问题激发学生的想象力，提高学生的创新思维和创新意识。

5 信号与系统课程教学改革对师资队伍建设要求

在进行信号与系统课程教学改革时，要对这一学科的教师团队进行培养建设。一方面要求教师在以培养创新型人才为驱动的改革中不断改变自己，适应新的教学理念，熟练使用新的教学工具，并主动培养学生对于理论知识的实践能力；另一方面要求教师提升教学能力，不断提高学科专业素养，提高信号与系统课程的教学效率。

6 面向创新型人才培养的信号与系统课程群体系构建

课程群是指在教学过程中将多个学科进行整合，融合成一个学科进行学习，可以使众多学科相互联系、相互影响，在学生进行学习时构成一个知识的整体模型，对学习的内容印象更加深刻。

在建立信号与系统课程群时，首先要修改教学大纲，应当把课程群中重复的内容进行删减，同时将与信号与系统课程相关的其他学科的知识进行连接，形成一个整体。建立信号与系统课程群，还需要不断更新课程群的内容，使之符合以培养创新型人才为驱动这一改革核心。在课程群中增加与之相关的实验内容，增加发散性、启发性教学内容，增强学生的动手能力，提高学生的学习质量。

7 结论

总而言之，坚持以培养创新型人才为驱动，可以有效提高学生在这一学科中的学习积极性和效率。在信号与系统课程教学中，应当不断革新教学模式，积极将先进的教学工具和教学方式引進课程中，加强对教师团队的培养建设，构建科学合理的信号与系统课程群体系，为培养出更多的创新型人才而不断努力。

参考文献

[1]肖林，周文辉，金杰.西部地区信号与系统实验教学改革与探索[J].亚太教育，2016（5）：38-39.

[2]曲娜.信号与系统实验教学的改革与探索[J].通讯世界，2016（19）：254-255.

[3]沈莉丽.信号与系统实验课程的教学思考与探讨[J].实验室科学，2016（2）：238-240.

[4]贾霞，王小明.应用型大学信号与系统实验教学改革探索[J].轻工科技，2016（9）：150-151.

[5]曲娜.信号与系统实验教学的改革与探索[J].通讯世界，2016（19）：254-255.

[6]尹霄丽，尹鹏，林泊安，等.多课程融合的“信号与系统”实验教学改革[J].实验室研究与探索，2016（10）：192-195.

[7]张小青，李照泉.基于NIELVES的信号与系统课程实验改革与实践[J].科技视界，2015（23）：112-113.

[8]林红，陈雪勤，孙兵，等.电路与信号系统实验过程化教学改革[J].实验科学与技术，2015（4）：96-98.

[9]温彬彬.信号与系统实验综合管理系统的研究与设计[D].天津：河北工业大学，2015.

[10]廖永忠.《信号与系统》课程教学改革探索[J].长江大学学报：自科版，2014（19）：114-115，118.endprint