劉文紅

摘 要 《信號與系統(tǒng)》是電子信息工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課。本文在對該課程研究的基礎上，給出了教學改革研究路線，對教學和實驗內容、教學方法、教學手段及考核方法等方面提出了一些改革措施，并在教學過程中加以實踐。本研究可以提升《信號與系統(tǒng)》授課教師的教學水平，促進學生對《信號與系統(tǒng)》核心內容的理解和掌握，提高學生理論與實際結合的能力；有利于《信號與系統(tǒng)》課程在應用技術性院校的教學。

關鍵詞 信號與系統(tǒng) 改革 實踐

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）24-0012-02

一、前言

《信號與系統(tǒng)》是信息類本科專業(yè)的專業(yè)基礎課，信息技術的迅猛發(fā)展與日益廣泛的應用是信息時代的主要特征。信息的獲取、存儲、傳遞、處理、識別與綜合是信息技術研究的主要內容。信號是信息的載體，系統(tǒng)是信息的處理手段。因此，以研究信號與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法為目的的《信號與系統(tǒng)》課程是通信技術、電子信息技術和自控技術各專業(yè)必修的主干基礎課之一，是電子信息工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，也是碩士研究生入學考試的必考科目。

本課程是一門理論性很強的課程，通過這門課的學習，使學生理解信息的基本處理過程，能運用基本分析方法理解系統(tǒng)對信號所起的作用，為以后的設計系統(tǒng)打下理論基礎。與大部分工科課程相同，《信號與系統(tǒng)》課程作為面向電子信息類專業(yè)的基礎課程，也起源于歐美。在二十世紀五十年代，美國麻省理工學院總結二戰(zhàn)以來在通信、雷達和控制等領域廣泛應用的基礎理論，開設《信號與系統(tǒng)》課程，講授卷積、傅里葉變換、拉普拉斯變換、反饋分析等專業(yè)知識，我國在改革開放之后才開設《信號與系統(tǒng)》課程。

當前，信息技術飛速發(fā)展，新理論和新技術不斷涌現(xiàn)，學科交叉融合日益密切，《信號與系統(tǒng)》不僅是電子信息類專業(yè)核心基礎課程，也成為自動控制、汽車、車輛、網絡等相關專業(yè)的比較重要的專業(yè)基礎課。因此，《信號與系統(tǒng)》課程的教學也與時俱進，教學主體根據(jù)不斷發(fā)展的技術形勢，及時調整培養(yǎng)目標，在課程體系、教學內容、實驗手段、教學方法和考核方法等方面進行改革和實踐。

二、教學改革研究路線

雖然《電路分析基礎》《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》課程的教學核心，在國內已達成共識，但按照何種順序講解、附加在何種背景下講解、如何進行教學實踐環(huán)節(jié)等方面，不同的教材仍有不同的側重甚至完全相異的教學觀點，學生在學習這些課程時感到概念好懂，但如何用概念、理論來解決問題就比較難掌握。針對本課題的研究內容，本課題的研究工作采取理論——實踐——調研——再理論——再實踐的方案。

具體過程如下：

（一）理論

梳理核心內容的邏輯關系：關于連續(xù)變換和離散變換的講課順序。

挑選核心內容的側重點：拉氏變換講解的側重點。

實驗的內容、時機的考慮：學好信號與系統(tǒng)，實踐是必不可少的環(huán)節(jié)，實踐中，MATLAB軟件又是最重要的工具，針對此軟件是單獨開實驗課還是安排在課后習題中。

（二）實踐

在2015至2016學年第二學期開設相關課程的班級進行教學實踐，在不同專業(yè)的應用案例中融入本專業(yè)的特色，本學期已經考慮基于MALBA軟件進行實驗教學。

（三）調研

在2016年暑期，在上海本地相關院校和南京、北京、西安、武漢等有關院校，對相關課程的教學大綱、教學方法和手段、實驗內容等，以及開設專業(yè)、授課教師等情況的實地考察和學習。

（四）再理論

總結調研內容、取長補短，結合本校的教學實踐和相關院校的教學理論和實踐經驗，對之前的理論研究進行修正。中期成果為在撰寫調研報告的基礎上投稿至少一篇教研教改論文。

（五）再實踐

總結在2015至2016學年第二學期開設《信號與系統(tǒng)》課程的班級進行的教學實踐，在2016至2017學年第一學期開設《信號與系統(tǒng)》課程的班級進行進一步的教學實踐，撰寫教學教改論文。

通過對多個學校、多種教材的考察、多篇教學文章的學習，本課題組已經對如下問題進行了思考和預研究：連續(xù)變換和離散變換的講課順序；拉氏變換講解側重點；MATLAB軟件的使用：學好信號與系統(tǒng)，實踐是必不可少的環(huán)節(jié)，實踐中，MATLAB軟件又是最重要的工具，針對此軟件本學期主要以單獨開實驗課為主，安排在課后習題中為輔。經典例題的應用：以經典例題為主，輔以課堂講解，并更新一部分符合現(xiàn)代背景的例題，在興趣中講解，并在講解中產生興趣。實驗形式選取：實驗是教學中必不可少的環(huán)節(jié)，演示性實驗偏重原理講解，研究性實驗偏重提高學生分析問題和解決問題的能力。二者有機結合。

《電路分析基礎》《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》是理論與實踐緊密結合、應用廣泛、交叉滲透了許多學科的課程。其中《信號與系統(tǒng)》是以信號與系統(tǒng)特性以及信號處理等工程問題為背景，經數(shù)學抽象及理論概括而形成的一門課程，任何事物都可以看做是一個系統(tǒng)，用系統(tǒng)模型的建立和系統(tǒng)分析的理論，對其進行定量分析。因此，本課程所采用的分析概念是許多工程學科的組成部分，尤其重要。

了解相關大學，包括985、211院校的有關課程的培養(yǎng)目標、教學大綱、教學內容、實驗內容等；交流對于不同學科專業(yè)有關課程的基本教學要求；了解對于以培養(yǎng)應用能力為主要目標的學校，該課程教學中的側重點。學習和交流有關課程對學生學習效果的評價方式、課堂教學方法、教學內容中重點和難點的處理方式。了解相關大學有關課程教學教師的情況以及團隊建設的措施；了解其學校對教師教學能力、教學效果的評價方法。

外文教材與中文教材的選用：外文教材具有幫助閱讀和寫作的優(yōu)勢，中文教材具有幫助理解的優(yōu)勢。大班教學與小組討論：教學過程中，以大班教學為主，以小組討論形式為輔。

相關院校調研，有關課程的教學大綱、教學方法和手段、實驗內容等，以及開設專業(yè)、授課教師等情況的實地考察和學習。調研軟件實驗與硬件實驗，目前有多所學校在MATLAB基礎上增加FPGA實驗更進一步驗證真實環(huán)境下的理論知識，也有多所學校仍堅持軟件驗證為主。

將新的教學理念、方法、案例等應用于實際教學。對核心教學內容進行整合?？紤]到學生前序課程復變函數(shù)理解可能不夠透徹，將三個變換并行講解模式改為串行講解模式，即先讓學生切實掌握傅里葉變換，然后以傅里葉變換為基礎，讓學生理解其它變換。也同樣由于前序課程復變函數(shù)課程學生可能理解不夠透徹，加重零極點內容教學，因為這個方面的分析對后續(xù)課程有很大幫助，如數(shù)字信號處理等。

對練習內容進行調整和加強?？紤]到學生目前對公式推導更多在于形式上的理解而不是概念上的理解，所以在作業(yè)中布置MATLAB編程和畫圖的題目，學生通過MATLAB畫圖，可以直觀的理解公式所表達的物理含義。例題的使用考慮到《信號與系》這門基礎課對后續(xù)課程的鋪墊作用，以不同專業(yè)后續(xù)課程中的實際應用為基礎，講解對應的例題。

三、教學方法、手段及考核方法

采用多種教學方法和手段，如講授法、談論法、演示法、練習法、課堂討論法、實驗法等。實驗法是學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。而本門課程的特殊性，采用的實驗法是指通過計算機進行仿真實驗，所采用的軟件為MATLAB，利用該軟件，學生在教師的指導下，可對所學的理論進行仿真驗證，對深刻理解所學知識大有裨益。

建立多專業(yè)授課教師合作工作室。為了深入探討各個專業(yè)的特色，并根據(jù)特色突出相應的理論重點，實現(xiàn)本門課程和專業(yè)的無縫對接，本項目擬定建立多專業(yè)授課教師合作工作室。該工作室的建立面向學生及講授該門課程的教師。在工作室環(huán)境下，以項目為依托，便于學生與教師及教師之間的交流、溝通，并使學生充分認識到“理論用于指導實踐，實踐可用于驗證理論”，從而避免以往的理論教學與實踐相脫離的現(xiàn)象，縮小理論與實踐的距離，充分有效利用高校資源。在該平臺上，可結合各專業(yè)的技術需求情況，制定授課計劃，實際項目，在課程的整個學習過程中，可使學生與教師零距離接觸，便于專業(yè)知識的吸收和轉化，既可以提高學生的理論，又可以培養(yǎng)實踐能力。

對于課程的考核方式，基于學校對考查課的要求，可采取試卷考核、大作業(yè)、小論文、調研報告、上機操作、現(xiàn)場技能操作、答辯、實驗測試等方式與日常表現(xiàn)結合的考核方式。

關于評價體系，課程的評價體系采用學生評價、教師評價、學校評價，三者結合的方式，對該課程的教學進行評定。所評定的內容包括教學方式，教學方法，教學態(tài)度，教學效果。

四、結束語

對《信號與系統(tǒng)》課程的研究、改革與實踐，可以提升《信號與系統(tǒng)》授課教師的教學水平，促進學生對《信號與系統(tǒng)》核心內容的理解和掌握，提高學生理論與實際結合的能力；有利于《信號與系統(tǒng)》課程在應用技術性院校多專業(yè)的教學。

參考文獻：

[1]鄭君里.教與寫的記憶：信號與系統(tǒng)評注[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李建華，馬曉紅，邱天爽.“信號與系統(tǒng)”課程體系剖析[J].電氣電子教學學報，2010，（04）.

[3]張小虹.信號與系統(tǒng)（第三版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2014.

[4]鄭君里.信號與系統(tǒng)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]陳后金等.我?！靶盘柵c系統(tǒng)”課程的改革與建設[J].電氣電子教學學報，2004，（12）.

[基金項目：上海電機學院2016年校級重點教研教改項目（項目名稱：寬領域專業(yè)基礎課程群教學的研究改革與實踐）；上海電機學院2016年校級重點課程建設項目（課程名稱：信號與系統(tǒng)）。]

（責任編輯 劉 馨）