信號與系統(tǒng)課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會論文
信號與系統(tǒng)是高等工科院校通信與電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其中的概念和分析方法廣泛應(yīng)用于通信、自動控制、信號與信息處理、電路與系統(tǒng)等領(lǐng)域[1]。本課程與先修課程“電路分析基礎(chǔ)”聯(lián)系密切，電路分析基礎(chǔ)課程是從電路分析的角度研究問題，本課程則從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行分析。此外，在本課程中還涉及用到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)里的一些基礎(chǔ)知識。因此，該門課程對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，同時(shí)，需要學(xué)生具有一定的電路分析能力。該課程主要涉及信號和系統(tǒng)兩個(gè)部分，分為連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的分析和離散時(shí)間信號與系統(tǒng)分析兩大類。在分析方法中，又可以從時(shí)域和變換域兩個(gè)角度來進(jìn)行。本課程與后續(xù)課程之間存在著較為密切的聯(lián)系，如其中的離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的分析是數(shù)字信號處理這門課的基礎(chǔ)，其中的傅里葉變換分析法是通信原理，數(shù)字通信等課程的基礎(chǔ)。對于系統(tǒng)的響應(yīng)的分析方法又在后續(xù)的自動控制原理課程中得到深入地體現(xiàn)。因此，信號與系統(tǒng)這門專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)效果，對于相關(guān)專業(yè)的本科生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的作用，同時(shí)，在這門課的講解中，也可以幫助學(xué)生順帶復(fù)習(xí)先修課程的一些重要的概念，定理和方法。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為有必要對本課程教學(xué)工作認(rèn)真總結(jié)，彌補(bǔ)不足，以期取得更好的效果。
1 課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會
1.1 注重基本概念以及定理的實(shí)際意義的講解
與其他專業(yè)基礎(chǔ)課相比，信號與系統(tǒng)這門課中的公式和定理還是比較多的，一些學(xué)生在課后作業(yè)和考試中常常采用死記硬背的方式記住公式和解題過程，最終還是沒能深入地理解隱藏在公式和解題方法背后的原理和意義。因此，在實(shí)際課程的講解中，需要加強(qiáng)基本概念以及定理的實(shí)際意義的講解。具體來說，要花大力氣講清楚基本概念，特別是那些先修課程中沒有的、而信號與系統(tǒng)課中新出現(xiàn)的概念。例如，沖激函數(shù)這個(gè)概念先前沒有出現(xiàn)過，在講解中就不能只是簡單地告訴學(xué)生有這么一個(gè)函數(shù)，后面章節(jié)中要用到就結(jié)束了，而是要從沖激函數(shù)起源入手，用多媒體課件中的動畫演示或板書的方式，讓學(xué)生清楚地知道這個(gè)函數(shù)是門函數(shù)取極限得到的，有這樣直觀的演示過程，學(xué)生就可以更容易地理解、掌握沖激函數(shù)的基本性質(zhì)是怎么得到的，為什么會有這些性質(zhì)等等;此外，還需要引導(dǎo)學(xué)生要有不僅知其然，還要知其所以然的精神，也就是說要有意地去引發(fā)學(xué)生思考：這門課為什么要引入這樣的一個(gè)沖激函數(shù)，引入這樣一個(gè)具有特殊性質(zhì)的函數(shù)之后是不是給信號分析，系統(tǒng)分析過程帶來了方便。通過這個(gè)過程的引導(dǎo)和講解，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)去思考，從而使學(xué)生能夠知道重要概念的來龍去脈，更好地掌握相關(guān)內(nèi)容。以上只是舉了一個(gè)例子，在信號與系統(tǒng)這門課中，這樣的概念和定理還很多[2]，不再一一列舉。
1.2 注重各章之間相關(guān)內(nèi)容的對比講解
與其他專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課相比，信號與系統(tǒng)這門課的體系相對嚴(yán)密。現(xiàn)有的絕大部分教材都是按照先時(shí)域后頻域、先連續(xù)后離散的方式進(jìn)行編寫[3]。以系統(tǒng)分析方法為例，在教學(xué)過程中，需要帶領(lǐng)學(xué)生把握兩個(gè)角度的對比。第一個(gè)角度的對比是連續(xù)與離散之間的橫向?qū)Ρ龋簩⑦B續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法和離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法進(jìn)行對比;將連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域，復(fù)頻域分析方法和離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析方法進(jìn)行對比。在對比過程中，需要把握對比雙方的共同點(diǎn)，區(qū)分出不同點(diǎn)。第二個(gè)角度的對比是時(shí)域和變換域之間的縱向?qū)Ρ龋簩⑦B續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法和連續(xù)時(shí)間信連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域、復(fù)頻域分析方法進(jìn)行對比;將離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法和離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析方法進(jìn)行對比。又如，傅里葉變換的性質(zhì)、拉普拉斯變換的'性質(zhì)和Z變換性質(zhì)之間的對比。在每一方法的內(nèi)部，也有很多可以采用對比講解的內(nèi)容，如周期信號的傅里葉級數(shù)展開與非周期信號傅里葉變換之間的聯(lián)系與區(qū)別等。通過這樣的對比講解，不僅能夠使學(xué)生牢固掌握相關(guān)知識，還可以減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)。例如，在橫向?qū)Ρ戎校灰莆樟诉B續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域方法，以及離散系統(tǒng)分析方法中與之不同的部分，即可以輕松掌握兩部分內(nèi)容。
1.3 注重隱藏在定理、方法背后的思維方式的講解與拓展
通過一門課的教學(xué)過程，需要讓學(xué)生牢固掌握該門課的知識是最基本的目標(biāo)。除此以外，在更高層次上，需要通過相關(guān)定理、分析方法的講解，使學(xué)生掌握隱藏在該定理、方法背后的思維過程，即上升到方法論高度去講解相應(yīng)的理論。以連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法為例，對于求取通過連續(xù)系統(tǒng)的一般信號的零輸入響應(yīng)，求解系統(tǒng)的微分方程十分麻煩。這時(shí)候采用的方法是將復(fù)雜信號分解為一系列具有不同延時(shí)的簡單的沖激信號的加權(quán)求和形式，分別求出簡單沖激信號激烈下的零狀態(tài)響應(yīng)，最后將其疊加，根據(jù)線性時(shí)不變系統(tǒng)的性質(zhì)，其結(jié)果即為復(fù)雜信號激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng)。因此，在這部分的講解時(shí)，就可以提煉出隱藏在此背后的方法論，即，遇到復(fù)雜的問題時(shí)，可以將其分解為一系列簡單問題，解決簡單問題，最后加以綜合。通過這樣的講解，可以使得學(xué)生在后續(xù)課程和未來的學(xué)習(xí)，工作過程中，運(yùn)用該方法論去解決實(shí)際問題。以上只是舉了一個(gè)例子，類似的實(shí)例在信號與系統(tǒng)這門課中還有不少，筆者相信，通過這種方式的講解和升華，使得學(xué)生學(xué)完這門課之后的收獲不僅僅停留在掌握了這門課書本知識這樣的高度上。
2 結(jié)語
綜上，按照上述思路，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，我們將著力解決教學(xué)中的難點(diǎn)問題，提高信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量，取得更好的教學(xué)效果，并且爭取達(dá)到不僅使學(xué)生牢固掌握深刻理解這門課的理論，并且使學(xué)生能夠?qū)⑦@門課中介紹的分析方法背后的思維方法和過程運(yùn)用于今后的學(xué)習(xí)和工作中。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉占衛(wèi)，李金周.《信號與系統(tǒng)》理論課的啟發(fā)式教學(xué)[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，30(5)：127-128.
[2] 沈元隆，周井泉.信號與系統(tǒng)(第二版)[M].北京：人民郵電出版社，2009.
[3] 邱曉暉.“信號與線性系統(tǒng)”課程教學(xué)實(shí)踐體會[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(4)：10-11.
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