浅谈《信号与系统》课程教学改革与实践

2021-12-03沈陆

新疆农机化 2021年3期

沈陆

（新疆交通职业技术学院，新疆乌鲁木齐831401）

0 引言

《信号与系统》课程主要介绍信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，是高校电子类、电气类和轨道交通类专业一门重要的专业课程。该课程以《电路理论》、《高等数学》、《复变函数》为前修和基础课程，以《轨道交通通信与信号系统》、《数字信号处理》、《通信原理》等为后续和延伸课程，具有承上启下的地位和作用[1]。《信号与系统》课程涉及微分方程、傅里叶级数、卷积积分、拉普拉斯变换等数学知识以及信号频谱、功率谱等物理概念，其内容具有公式繁多、运算复杂的特点，基于此背景的课程要求学生具备扎实的数学功底。为此，在该课程的教学上，迫切需要从更新教学内容、改进教学方法、优化考核方式等多方面出发探索教学改革之路，旨在提升应用型本科人才培养质量。

1 课程教学现状

《信号与系统》课程具有内容繁杂、理论性强的特点，传统的课程教学模式强调以教材为载体，通过对课本例题讲解强化学生对知识点的理解和掌握，重视数学推演而忽视了对基本概念的建立和理解及实验实践环节。

1.1 教学内容繁多

《信号与系统》课程主要介绍信号和系统分析的基本理论和方法，其教学内容包含2 个部分：信号分析和系统分析。本课程从教材章节看，信号分析部分既有连续信号的时域、频域分析，也有离散信号的时域、z 域分析；系统分析部分既有连续系统的时域、变换域分析，也有离散系统的时域、z 域分析，还有系统的状态变量分析。从分析方法看，既涉及卷积、傅里叶变换、拉氏变换、z 变换等信号分析方法，也牵扯微分方程、框图、响应、信号流图、状态变量等系统分析中常用的知识和内容。由此可见，该课程教学内容抽象繁琐，使学生难以及时吸收所学，也一定程度上影响着教学效果。

1.2 教学手段单一

像《信号与系统》这样纯理论性的课程在应用型本科教学中历来呈现“学生难学，老师难教”的特点，该课程传统单一的借助板书、课件进行例题讲授的方式已无法激发学生学习的积极性和主动性[2]。因此，只有对教学方法进行改革，充分借助现代教学手段才能培养学生学习的兴趣和动力。

1.3 缺乏实验环节

实验是工科课程的重要组成部分，更是应用型本科的重要教学环节，通过实验教学手段能够帮助学生理解和掌握课程中较为抽象的概念和基本原理，提高分析和解决问题的能力。在《信号与系统》教材最后一个章节中，以MATLAB 和Python 语言为基础设计了41 个实验，以期增加读者对理论知识的感性认识，而在我校该课程的标准中并未涵盖实验环节。

2 课程改革探讨

基于以上对《信号与系统》课程教学现状的分析，本文结合我校实际提出几点改革建议，希望能够切实改善教学效果。

2.1 调整教学内容

该课程的教学从内容上需要处理好连续和离散、时域和频域、理论教学和实验课的辩证关系。本课程按照教学计划采用先连续后离散、先时域后频域的体系开展教学，鉴于各部分内容之间前后呼应、相辅相成的关系，调整之后采用连续时间系统和离散时间系统穿插的方式开展教学，培养学生归纳和类比的能力。精简教学内容，删减连续信号频域分析中周期信号的傅里叶变换、离散信号z 域分析中逆z 变换及系统的状态变量分析等部分内容，淡化数学推导。

此外要在教学设计上将思想政治教育和《信号与系统》课程的专业教育相融合，努力实现协同育人。

2.2 增设实验环节

为了加深学生对抽象理论的理解，使学习符合“实践、认识，再实践、再认识”这一普遍规律，提升对《信号与系统》课程学习的兴趣，同时加强对MATLAB 函数库、工具箱及基本指令的认知和使用，探索本课程的MATLAB 应用并开展实验课显得十分必要[3]。教材为读者提供了若干个基于MATLAB 语言的实验及源代码，改革后的课程标准将从中精选6 至8 个作为教学实验，借助于MATLAB 软件的计算和仿真功能培养学生抽象思维及运用计算机辅助分析解决问题的能力，从而提升教学效果。

2.3 改进评价机制

在考核方式上，可以改变原有的总评成绩=平时成绩（20%）＋期末成绩（80%）模式为总评成绩=平时成绩（20%）+实验成绩（20%）+期末成绩（60%）的模式，平时成绩包括日常出勤、课堂表现和平时作业，期末考试由原来的纯闭卷考试变更为半开卷。这样的考核方式有利于培养学生上机操作及归纳总结的能力，也能引导学生举一反三、触类旁通的意识[4]。