摘要：信号与线性系统分析是电子信息工程一门专业基础核心课，针对传统的教学方法存在的问题和不足，提出信号与系统分析课程在理论教学内容、课堂方法与手段、课程考核方面改革的措施，合理运用现代教育技术，通过改革调动学生学习积极性，提高学习效率，改善教学质量。
关键词：信号与系统；改革；现代教育技术
“信号与线性系统分析”是电子信息工程专业的一门专业基础课，也是该专业的必修课程。该课程的主要内容包括一个任务（求系统的响应）、两个系统（连续时间系统、离散时间系统）、两类求解方法（时域法、变换域法）和三大变换（傅立叶变换、拉普拉斯变换、Z变换），理论加实验共48学时，在整个课程体系中起着承前启后的作用，先修课程是高等数学、线性代数、电路，后继课程是数字信号处理、通信原理、图像处理等专业课,对该课程的理解和掌握程度直接影响专业课知识点之间的融会贯通。该课程典型的特点：知识点多，公式多，计算繁琐，概念比较抽象，在学习过程中有一定的难度，教学效果不是很好。因此对信号与系统该课程教学方法的改革具有很重要的意义与价值，一方面优化理论教学内容，进行合理的教学设计，另一方面采用多种教学方式和手段相结合，尽量结合工程背景，激发学生学习的好奇心与积极性，提高课堂效率，通过教学改革提高授课的质量和效率。
一、该课程目前存在的问题
（一）内容多，概念抽象，学生理解存在一定难度
该课程内容比较多，包括信号与系统的概念和分析方法，两类系统响应的求解方法，时域、频域、复频域的分析以及傅立叶变换，拉式变换，Z变换等内容，内容量大，概念也比较抽象。例如，“频谱、频带”的概念很多学生初次接触，对他们来讲很抽象，也理解不了为什么要进行傅立叶变换，为什么要在频域对信号进行分析。久而久之，学生便没有了学习的积极性，课堂上便不认真听讲，学习效果可想而知。
（二）涉及数学知识多，公式多，计算繁琐
信号与系统以数学推导为核心，理论性强，本课程授课对象是电子信息工程专业二年级学生，具有一定的数学知识，但数学基础相对较差，抽象的概念再加上繁琐的计算公式，给学生对本课程的的学习增加了学习难度。学生在学习该门课程的过程中，大部分的时间和精力都花在大量的数学计算中，反而没有真正理解计算结果的物理意义，难以调动学生的学习积极性。课程内容量大，课程讲解的内容太多记不住，自然影响后续相关专业课程的学习。学习了傅立叶变换，在通信原理中再次出现该种算法时，由于掌握不够又要重新讲一遍。
（三）教学方法单调
在信号与系统分析课程教学中，多数教师采用的是板书形式。传统教学方法中，大多数时间都是老师讲，学生听。这种教学方式容易使讲解内容听起枯燥乏味，而学生就是一味的听、记、写，学生以听讲代替思考，即使有自己思维参与，也是被老师架空起来的，因为要跟教师同步，这样就把学生独立思考中遇到的疑问、障碍和困难隐藏起来。结果，学生貌似听懂了，事后又说不清楚，遇到新问题便会手足无措。同时，传统的讲授法使学生不知不觉形成了依赖心理，一切问题等待老师来讲解，作业不会的就空着，特别是教师讲得越好，这种期待和依赖心理就越强烈，这种期待和依赖心理也严重削弱了学生学习的主动性和独立性。容易使他们从一开始的我要学逐步衰变成为以后的要我学，是家长，教师，和社会要他学。
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二、教学改革
（一）教学内容上
由于信号与系统分析课程内容多，概念抽象，学生理解起来有一定难度，因此应把握课程的重难点，对于每个学习该门课的专业侧重点也不一样。对于通信工程专业来说，应将侧重点放在信号与系统的这些分析在通信过程中的应用，而对于电子信息工程专业来说，应将教学内容侧重信号与系统这些分析在电路设计、修改中的应用。让学生有个直观印象，该课程在本专业的学习中还是有一定应用的。
另外，在理论教学内容讲解上，我们应简化公式的推导过程，减少不必要的公式推导，重在对结论的理解与应用。例如，在讲傅立叶变换时，重点介绍这些性质在工程中的应用。由于有些性质在时域和频域基本都是对称的，所以可将时域和频域结合起来，对比着记忆也可起到事半功倍的作用。
此外，连续时间信号与系统和离散时间信号与系统的分析基本类似，都是先时域分析，后频域分析，最后复频域分析，可将两种信号放在一前一后来进行讲解。比如，可先将连续信号的时域表达和运算，紧接着是对时域离散信号的表达和运算，由于前面讲解过，有些内容就可一带而过。
（二）课堂教学方法上
针对传统教学方法的缺点，做以下改革。
将板书与多媒体教学相结合。板书模式存在效率低，有时笔迹不公正或笔误会给学生带来困惑，影响后排坐的同学的学习效果的不足，这些不足自然影响教学效果。需要利用现代多媒体技术进行改善，通过PPT的教学，把一些信号与系统中难以理解的部分，以图像、动画的形式，生动而形象的把难点克服。如在讲解傅立叶变换的尺度变换的性质时，我们可以以一个语音信号为例，语音信号的压缩导致信号在频域内频带变宽，高频分量变多，声音变尖，语音速度变快。相反，时域内语音信号的拓展会使语音信号在频域内频带范围变窄，高频分量变少，声音变得沉闷，语音速度变慢。学生从听觉角度可感受信号尺度变换对频带的影响，更易理解该知识点。另外，在讲解习题的过程中，辅以多媒体，可繁可简，有主有次，对于学生不理解的地方，可以任意回放演示，也可以在需要讨论的地方暂停。多媒体教学可高效率的讲解习题，使学生对所学知识加深印象，同时提高了课堂效率。当然，要合理使用多媒体，大量使用多媒体，没有重难点，也会使学生感到厌烦。
授课安排上，将连续时间信号与系统和离散时间信号与系统平行教学。先讲授连续信号的表达和运算，紧接着是时域离散信号的表达和运算。然后在时域和复频域如何求零状态响应、零输入响应和单位脉冲响应，最后分析系统的稳定性。将时域和变换域进行对比，也更便于我们掌握两种信号和系统的区别和联系，同时对于连续时间系统与离散时间系统的响应的求解，在复频域分别对应什么变换，不至于弄混淆。可以把知识融合，形成一个有机的整体。
三、课程考核方面
在课程考核内容上，我们采用期末成绩和平时成绩相结合的考核方式。在期末考试中，侧重于基本原理和概念的灵活应用，对信号与系统知识点的综合应用。平时成绩包含考勤、答疑、实验以及课堂提问。增加平时成绩的比例，可以由原来的30%提高为40%，鼓励学生在平时学习中多思考，发挥其学习的主动性。
教学方法的改革是现代技术发展、教育面临挑战的结果。信号与系统分析理论教学把握整体教学思路，采用多媒体与板书相结合的形式，同时引入MATLAB软件，将信号与系统的结果直观展示给学生，使知识变得不再抽象，有效提高了课程的教学质量，改善了教学效果。
参考文献
[1]梁虹.信号与线性系统分析：基于MATLAB的方法与实现[M].高等教育出版社,2006.
[2]孙春霞.信号与系统[M].北京：西安电子科技大学出版社,2008.
论文作者:王晓惠,刘洁,李娟
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：信号论文; 时域论文; 课程论文; 傅立叶论文; 系统论文; 学生论文; 教学方法论文; 《电力设备》2020年第1期论文;