信号与系统教学大纲 吴大正 四版

信号与系统教学大纲 吴大正 四版（精选3篇）

1.信号与系统教学大纲 吴大正 四版 篇一

信号与系统是电子信息类专业的一门专业基础课, 也是国内各院校相应学科专业的重点主干课程。该课程与本科生的许多专业课有很强的联系, 在电子信息类专业本科生的教学体系上起到了非常重要的作用。该课程任务是研究确定信号通过线性时不变系统传输或处理的基本理论和基本分析方法, 该课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。如何讲授好该课程, 提高教学质量, 使学生将课本上学到的一些理论方法能够灵活地运用到后续课程的学习和实际工作中, 一直是从事本课程教学教师研究的课题。下面结合信号与系统课程的特点, 在理论教学和实践教学两方面作一些探讨。

2 理论教学方面

信号与系统课程的教学内容可以简而言之地涵括为:两种系统, 两类方法, 三大变换[1]。两种系统是指本门课程研究的系统按照其处理的对象而言可以分为连续时间系统和离散时间系统两种;两类方法是指课程使用的分析方法可以分为时域分析方法和变换域分析方法两类;三大变换指其中变换域分析方法使用的傅里叶变换, 拉普拉斯变换和Z变换, 如何处理好它们之间的关系直接关系到教学质量和教学效果。

2.1 优化课程内容、突出重点

本课程的特点是理论性比较强, 内容比较多, 如何在有限的学时内完成教学任务是一个难题, 特别是在教学学时不断受到压缩的情况下, 教学内容和学时数之间的矛盾也就更加突出。

本课程几个章节的内容是循序渐进、相辅相成的, 相互之间有着非常密切的联系[2]。例如在变换域分析方法中, 傅里叶变换是一个主线, 在各种变换方法中都可以看到它的身影, 通过它可以将各个变换联系起来, 成为一个有机的整体。又如, 连续时间系统与离散时间系统的分析方法在很多地方是非常相似的, 但是也有一些不同之处。在教学中, 我们突出了这些相互之间的联系, 让学生通过比较分辨出它们之间的异同, 使得学生更快、更深入地掌握相关内容, 同时也有助于减少学时数, 启发引导学生对问题的掌握和探索。

在课程主体内容安排上, 先时域再变换域, 因为我们生活在时空中, 比较熟悉时间域, 在深刻理解时域分析的理论和方法, 了解其优缺点后, 自然就容易进入变换域分析的领域, 从而发现时域分析与变换域分析的相互关系和各自的适用范畴。在时域分析中, 突出基本信号的数学定义和性质, 以及信号分解理论和方法, 系统的描述与时域特性;在变换域分析中, 突出傅氏变换、拉氏变换和Z变换的数学概念、物理概念和工程概念, 淡化其数学技巧和运算, 建立信号频谱与系统函数的概念。先信号分析再系统分析, 因为信号分析是系统分析的基础, 只有通过信号分析, 确定信号的特征, 并对其进行有效的表达, 才可能在系统分析的基础上正确地选择和设计相应的系统, 对信号进行有效的处理。先连续后离散, 这样, 既体现了两者相对独立、内容相互并行的特点, 又遵循了先易后难、循序渐进的原则, 有利于增强学生对离散部分内容的理解, 以及对连续部分内容的深化。

2.2 针对不同专业应用背景, 适当调整教学内容

信号与系统课程的特点是不仅具有很强的理论性, 而且也同时具有很强的实用性。考虑到各个不同的专业有着不同的应用背景, 所以在教学过程中, 教师可根据专业应用背景, 调整教学内容, 使之更加适合学生学习。例如, 对于电子信息专业, 增加对调制解调的介绍;对于自动控制专业, 加强对于系统稳定性分析和状态方程等方面内容介绍。

2.3 课前认真研究教材, 精心组织教学

备好课是讲好课的前提, 也是做好课堂教书育人的开始与前期准备。课前应仔细研究教材, 精心组织教学内容, 深入掌握课程的内在联系, 找出重点、难点和容易混淆的概念。因此, 课前教师的准备工作不仅要认真细致, 而且要对教材内容反复研究、分析, 进一步整理、归纳和深化, 只有这样才能使课堂教学质量得到保证和提高。

每次新课开始, 先将上次课所讲内容的重点作简要的回顾, 接着提出新问题, 有了要解决的新问题, 学生就有了学习的目标, 就能结合已学过的专业知识进行思考, 思维自然就开始活跃起来。然后, 再引出本次课要讲的新内容, 并用它来解决前面提出的问题。这种承上启下的讲授方法保持了学生思维的连贯性, 使他们更容易接受新的概念和新的知识。

精选布置课后作业重视习题课环节, 从及时批改的作业中了解学生的情况, 实时调整教学进度和教学方法, 通过习题课将比较典型的问题带入课堂教学, 帮助学生掌握重点和难点;针对综合性较强的问题, 通过精讲开拓学生的思维和知识面, 使知识点有机联系起来, 通过比较分析, 抓住问题的实质, 渐次达到逐类旁通, 从而提高学生运用理论分析问题和解决问题的能力。

2.4 多媒体教学和传统教学有机结合

多媒体教学方式, 与传统教学方式相比能在同样时间内传授更多的知识信息, 能很好处理在课时较少的情况下完成较多的教学内容的矛盾。充分利用多媒体软件的交互式功能, 在多媒体课件中, 适当插入用MATLAB编程实现的系统时域分析, 各种变换域分析, 演示分析结果和波形, 对于课程中一些较抽象的内容, 例如卷积积分, 利用FLASH软件制作成动画来演示, 过程一目了然, 给学生以直观的认识, 让学生在课堂上从动画和图片中直接地观察到研究对象复杂的过程, 从而有效地帮助学生理解研究对象的内在规律。多媒体教学可以减少传统教学中的板书时间, 并不意味着不使用板书。对于一些逻辑推理性强, 公式推导很多的章节, 传统的“粉笔+黑板”模式的边写边讲更能让学生很好地理解和接受所学知识。

3 实践教学方面

实验教学是课程教学的重要辅助部分, 实验的目的在于帮助同学理解和掌握所学知识, 并获得实验技能的训练, 教师应充分发挥实验在教学过程中的作用。在安排上实验课内容应与理论课内容密切联系, 通过实验教学, 促使学生积极思维, 巩固所学知识。在实验教学中, 学生一般都喜欢做实验, 通常也会按照实验步骤去操作, 并把实验结果记录下来, 但对实验的分析和数据的处理普遍不到位, 大多数同学草草了事, 甚至有的同学连实验做的是什么东西都搞不清楚, 影响了实验效果。教师应下大力气引导学生学会对实验过程中出现的现象及数据的分析和处理, 并在此基础上完成实验报告, 这是培养技术应用型人才的应用能力非常重要的手段。在可能的条件下, 由教师提出一些实验要求, 让学生来设计实验, 组织实验的实施, 并对实验进行归纳总结, 效果会更好一些。

在传统硬件实验的基础上又增加了部分软件仿真实验, 利用MATLAB软件开发和设计实验, 指导学生进行了一些信号与系统方面的实践, 通过设计的一些综合性实验, 训练学生综合分析能力, 增强学生对抽象知识的理解, 有力促进了教学质量的提高。而且通过软件仿真实验, 锻炼了学生用计算机辅助计算分析解决实际工程问题的能力, 在后续的相关课程和毕业设计中也发挥了很大的作用。

摘要：针对信号与系统课程的特点, 结合教学实践与体会, 对该课程的理论教学和实践教学进行了一些有益探讨, 并提出了一些看法和建议。

关键词：信号与系统,理论教学,实践教学

参考文献

[1]郑君里, 应启珩, 杨为理.信号与系统.第二版.北京:高等教育出版社.2000

2.《信号与系统》课程的教学改革 篇二

信号与系统是国内外许多工科大学通信和电子信息类专业的专业基础课程。信号与系统课程的特点是理论性较强, 数学表达式较多, 但每一表达式有它各自的物理含义[2]。对于学习者, 不仅要有扎实的数学功底, 而且要有清晰的物理概念。现今, 我校正在往应用型转型发展。针对我校的电子类专业, 提出以培养技术应用型人才为目标。因此, 电子类专业的理论型教学也需要向应用技术型教学进行改革。为了适应应用技术型教学的需要, 我校课程的设置也进行了相应的改革。本文以我校为例, 从教学内容、教学方式、实验教学和考核方式等方面对信号与系统课程的教学进行了探索, 以适应我校向应用型大学发展的需要。

二、信号与系统教学中存在的问题

(一) 涉及数学运算和推导较多。

作为专业课, 《信号与系统》在理论研究中有着重要的作用, 但是由于《信号与系统》的特点是理论性强, 涉及的数学运算和理论推导较多。计算本来只是分析的前提, 可是学生在学习中, 往往将注意力集中在数学问题的求解上, 忽略了对其结果进行分析, 使得长期以来, 这门课给人的感觉更像数学课, 只是专注于单纯的理论学习。我校学生的理论基础较差, 尤其是多数学生的高数功底差, 在涉及理论推导的过程时, 学生不太能理解, 不能掌握其真正内容。这样对于一些数学基础不好的学生, 对这门课通常都会有先入为主的概念, 认为这个课程没用, 而且数学东西多, 没有信心学好, 会打击他们的学习积极性。

(二) 实验教学单一。

《信号与系统》是理论性和实践性都很强的课程, 尤其是实践性教学环节对学生创新能力的培养更为关键。长期以来, 我们往往重视了理论教学, 把理论教学放在首位, 实践教学处于从属的位置, 我们往往是将理论课与实践相分离, 一般实验课在理论课学完或是学了多个学时才开始。而且实践教学主要以配合理论教学, 开展的实验很多都是为了学生更容易理解理论教学内容的验证性实验为主。对于验证性实验, 学生在实验前不明白为什么要做该实验, 只是按步就搬, 多数实验流于形式, 而设计性实验和综合性实验就更少。

(三) 教学方式不足。

从教学手段上看, 我们多是单向灌输, 以传授知识为主要目的, 采取灌输式教学方法和幻灯片、黑板等传统的教学手段讲课。以往教学方式的不足表现在: (1) 在数学公式推导中, 板书量太大, 占用了大量的课堂时间, 课堂授课内容减少, 信息量降低; (2) 学生在枯燥乏味的公式推导中容易产生厌烦心理, 从而对该课程失去兴趣。

三、改革的思路

(一) 教学方法的改革。

(1) 减少课程的数学运算和推导。减少《信号与系统》课程中涉及的数学运算讲解[3], 重点讲解其物理意义, 及如何运用这些知识。至于运算方面, 可完全由计算机仿真软件实现。 (2) 安排讨论课。让同学们查阅资料, 关于信号与系统的具体应用、相关新闻等等, 让同学们展开讨论, 扩展同学们对信号与系统的知识面, 提高他们对信号与系统的兴趣。 (3) 将MATLAB软件引入课堂。利用MATLAB的信号处理工具箱和图形处理及数据可视化, 可以将结论直接用图形来演示, 从而让学生对抽象的概念和定理以及结论有直观的认识, 并加深对一些重要概念的理解, 已取得一定的效果。

(二) 实验教学的改革。

(1) 增加设计性实验和综合性实验。信号与系统是一门专业基础课, 仍然是以验证性实验为主, 但是为了加强学生对其知识的理解和应用, 需要增设设计性实验和综合性实验[3]。 (2) 实验教学与理论教学同时进行。我们往往是将理论课与实践相分离, 一般实验课在理论课学完或是学了多个学时才开始。考虑到信号与系统可用MATLAB仿真进行验证性实验, 因此, 为了更好的将理论与实践结合, 可选择在实验室教学, 如一节理论课结束, 即可让学生开始在MATLAB上进行仿真实验, 从程序及图形上加深对相关理论内容的理解, 能够深入理解所学的理论内容。

四、结论

随着通信电子的快速发展, 传统的教学内容及教学思想都已不能适应现代教学。但经过不断的研究与探索, 我们通过对该门课程进行了一系列改革, 并取得了一定的成效, 但还存在着一些问题, 有待于在今后的教学实践中进一步改进。

摘要：信号与系统课程是电子信息工程、通信工程类专业的一门核心课程。本文以培养应用型人才为目标, 分析了该课程在教学中所存在的问题。并对这门课程在教学内容、教学方法、实验教学、考核方式等方面均提出改革措施。

关键词：信号与系统,教学改革,应用型人才

参考文献

[1]陈后金.信号与系统[M].高等教育出版社

[2]徐天成.信号分析与处理类课程整合优化的研究与实践[J].高教探索.2007, (6)

3.信号与系统教学大纲 吴大正 四版 篇三

1 调整课程体系和优化教学内容

《 信号与系统》 这门课程, 在教学内容选择上会遇到不容忽视的问题, 主要表现在专业内相关课程内容间的大量重复。 例如《 电路原理》课程中已经包含了《 信号与系统》 课程中的相关内容, 重复的知识点包括傅里叶级数及变换、电路与系统复频域分析、系统函数等;而在《 自动控制原理》 课程中也有《 信号与系统》 课程中有关系统方面的内容, 如系统稳定分析、信号流图、梅逊公式等, 因而有些高校自动化专业甚至建议删除信号这门课程。因此, 如何优化教学内容, 避免重复教学是该课程教学提升的一个核心。 因此必须根据各个专业设置的特点, 重新调整《 电路原理》 、《 信号与系统》 及《 自动控制原理》 这三门课之间的关系, 建立有机联系的《 电路、信号与控制原理》 课程群。通过优化整个课程群的内容体系, 使群内各门课分工更为明确。 例如《 电路原理》 教学中突出电路的基本知识与分析方法;在《 信号与系统》 中将突出信号本质与系统概念等内容;而《 自动控制原理》 中则突出系统设计与控制等知识。而在教学内容的选择上, 将电路与系统的复频域分析、系统传输函数等内容放在电路中讲述, 在《 信号与系统》 中重点讲述傅里叶级数、傅里叶变换, 并以傅里叶变换为核心研究线性系统与信号分析等相关问题, 偏重于信号分析和信号通过线性系统的输出响应, 可以压缩拉普拉斯变换等内容, 加强离散时间分析和Z变换等知识, 同时将系统分析与控制等重点放在《 自动控制原理》 教学中进行详细讲述[3]。

2 丰富教学方法和工具

2.1 加强教师和学生互动与在线沟通

积极营造好好学习《 信号与系统》 这门课程的气氛, 大量做习题并复习先前所学的课程知识是学习好该课程的关键, 所以教师在开学第一节课需要向学生讲明该课程的特点和难点, 让他们意识到不努力学习就有可能成绩0 分。 同时也要求教师在课堂以外需要投入大量的时间和精力, 尽可能调动教学团队成员中的积极性与创造性[4]。

同时鼓励学生加强先修课程复习与巩固理解的基础之上, 加大在《 信号与系统》 这类重要的基础课程的投入, 真正激发学生的学习积极性。 随着目前学生数目的增加, 无疑会导致高校学生平均学习能力的相对下降, 信号这门课程一般都是大班制教学 ( 平均100 人以上) , 这样教学效果较差, 会影响教学质量。 如果教师在无法改变现有授课教学条件的前提下, 应从其他方面加强与学生的交流, 加大教学投入。在课内教学过程中, 教师要及时发现学生学习存在的问题及对课程内容重点和难点的把握。在课外, 针对这门课程的特点与难点, 布置大量的课后习题并重视习题课环节, 及时批改作业以了解学生的情况, 实时调整教学进度和教学方法, 通过习题课将学生错误多重要知识点的问题进行课堂讲解, 帮助学生掌握重点和难点。同时, 遇到综合知识比较强的难题, 通过给学生反复讲解, 以拓展他们的思维和知识面, 将该课程前后章的知识点充分联系起来, 通过比较记忆, 让学生抓住问题实质, 逐渐达到触类旁通的效果, 从而大大提高学生分析与解决问题的能力。 只有在教学安排和教学方式上, 授课教师都投入最多的时间与精力, 才能真正激发学生的学习能动性, 使学生无论在主观思想意识还是客观理论基础上, 都对该课程产生浓厚的学习兴趣, 使学生产生想学习、能学习、要学习思维的跳跃, 从而达到教与学的有机同步。

特别需要指出的是, 目前互联网已经广泛普及到各个领域中, 鉴于此, 授课教师可以开发《 信号与系统》 的在线作业系统、在线试题库系统与在线考试系统等, 在上述系统中上传大量的习题, 能涵盖所有的知识点与难点。然后授课教师可以通过网络随时发布与批改作业公告, 而学生也可以通过网络随时提交作业与平时测验的答案等, 这样不仅能加强教师与学生的互动, 而且也能有效提高教学与学习的整体效果。

2.2 淡化数学证明推导强化物理概念

由于《 信号与系统》 课程是门数学公式推导多、证明过程复杂的应用性基础课程, 因此应把教学重点放在由数学模型、数学公式、数学证明等体现的信号与系统理论与方法的物理内涵上, 纠正与克服学生学习时停留在数学题目的求解这一薄弱环节上。虽然《 信号与系统》 内容体系成熟完整, 其理论和方法虽然用严密的数学理论来描述与表征, 但它具有非常强的物理背景和应用。 在教学中, 一方面要利用数学工具与方法引导学生快速掌握信号与系统这门课的本质;另一方面, 将重点放在讲透由数学抽象所表现出来的物理概念和方法上。这样才能使学生由抽象概念到具体, 来理解信号与系统等相关知识的本质, 掌握这门课的精髓。

2.3 教学手段综合利用, 提高教学效果

《 信号与系统》 这门课程的重要特点之一就是公式和理论证明比较多, 虽然学生将大量的精力用于繁杂的习题求解与运算, 而未真正理解所得结果在信号处理中的实际应用。现阶段应用比较广泛的多媒体教学工具, 确实有着传统教学手段所不可比拟的优越性:形象、生动、活波、高效。 但是完全采用多媒体教学手段, 教学中也存在知识信息滞留时间短的不足, 不利于学生联想记忆与认知水平的提高。 如果老师讲课速度快且信息量过大时, 学生很难接受与吸收老师所讲授的内容。 因此目前教学需要将多媒体与板书有机结合, 也就是对于比较重要的知识点、逻辑性较强推导过程、重要例题的解答等内容采用传统的板书方式进行描述, 而在在学生建立了定性的概念之后, 再用多媒体教学手段加以强化, 如果能利用动画软件展示板书求解过程效果将会更好。会使得学生就有一种醍醐灌顶的感觉, 不但加深印象, 而且激发学生的学习兴趣。 例如, 卷积积分是《 信号与系统》 一个非常重要的概念, 而卷积求解则是相对比较难掌握的知识点, 其中图解法计算卷积是卷积积分求解的重点, 如果能先用板书进行整个过程求解, 再用动画软件在PPT上将整个过程重现一遍, 可以加深学生对卷积积分求解的理解, 取得事半功倍的效果。

3 加强研究实践性教学过程

《 信号与系统》 是门理论与实用性都较强, 涉及面较广的专业基础课程, 课程教学对于理论与实践两个体系都有很高的要求。 例如时移是信号课中一个比较重要的概念, 目前课题组教师从事时延控制研究, 在授课时就可以把时移概念与学术研究结合起来, 能够有效拓展学生视野, 激发他们学习兴趣。另一方面, 如何把课程中的几个重点概念 ( 卷积积分、傅里叶变换、拉氏变换等) 、基本理论与最新信息科技前沿中的应用紧密结合起来, 使学生在学习理论知识同时, 并建立与实际工程应用的联系, 是该课程实践体系的核心要求。 《 信号与系统》 实验中, Matlab软件具有强大的数值分析与计算结果可视化功能, 为《 信号与系统》 这门课程的成功实践提供了强大的技术支持。 其中工具箱Simulink能支持线性与非线性系统、连续时间系统、离散时间系统等, 且系统可以是多进程的[5]。

学生可以借助Matlab进行学习这门课程, 可以简化求解并快速分析, 获得有助于理解的且形象逼真的图形, 从而可以把概课程的学习重点放到抽象概念、重点原理的理解上, 减少理论推导与运算。因此在实验教学过程中, 可采用软硬结合的实验模式。在软件实验方面, 通过采用Matlab等软件工具, 学生不仅可以随意修改系统参数, 比较获得实验结果, 且还可所设计系统进行模拟, 提高了学生的综合设计能力。而在硬件实验中, 学生的动手与分析问题的能力也得到提高。通过软件仿真实验与硬件实验的有机结合, 不仅充分实现了软件实验结果的直观性、实时性、逼真性、操作灵活性等优点, 而且与以往只完成实际电路装调的实验方式相比, 大大提高学生做实验的兴趣, 取得了更好的教学效果。 通过这种软硬结合的实验模式, 不但提高了学生的实践能力, 加深了理论知识的理解, 而且使学生尽早地接触先进的设计工具, 调动学生学习的积极性和创造性, 激发他们的学习兴趣与欲望。

4 结论

课程组通过近年《 信号与系统》 课程的教学改革与实践表明, 在教学过程中采用上述教学方法和理念, 动态完善教学手段, 可以有效提高教学效果, 激发学生的学习兴趣。由于《 信号与系统》 理论涉及面广, 该学科领域的理论与实践研究发展迅速, 分析方法不断更新, 技术应用范围日益扩展。 因此, 如何在教学过程中更好发挥学生的学习主动性, 培养学生独立获取知识的能力, 提高本课程的教学效果, 有待进一步研究和实践。

摘要：《信号与系统》这门课程是电子信息类专业极其重要的专业基础课, 整个教学过程中起着至关重要的作用, 其教学质量会影响到学生对信号及系统等概念的理解与分析解实际决问题的能力, 也关系到后继课程的教学质量与学习效果。针对该课程的特点, 并结合本人实际教学经验, 在调整课程教学体系、优化教学内容、丰富教学手段、突出理论与实际相结合、加强研究性实践教学等方面进行了一些思考与改进, 使学生能够有效掌握信号与系统的基本理论, 提高学生综合分析与解决问题的能力。学生网络评教与后继课程的结果表明, 针对《信号与系统》教学手段所做的实践与改进取得了良好的教学效果。

关键词：信号与系统,教学过程,思考与改进

参考文献

[1]李远禄.“信号与系统”课程教学改革的思考与实践[J].中国电力教育, 2009, 131 (2) :42-43.

[2]樊超, 傅洪亮, 杨铁军.“信号与系统”课程教学方法改革与探索[J].绿色质量与管理, 2011, 5 (3) :54-56.

[3]李逶, 张小美, 周晖, 李蕴华, 曹张华, 邹丽.“信号与系统”研究型教学方法的研究与应用[J].科技视界, 2015, 16 (1) :35-36.

[4]任力颖, 卢孟夏, 杨萍.应用性本科“信号与系统”课程改革探索[J].北京联合大学学报 (自然科学版) , 2010, 24 (1) :89-93.