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【摘要】《信号与系统》是电子信息类的专业基础课，针对《信号与系统》课程的特点，本文从教学方法和手段、讨论课的教学、课程实验环节等方面进行思考与实践，将MATLAB软件引入教学和实验中，更好地培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，取得了良好的教学效果。
【关键词】信号与系统；MATLAB；教学改革
《信号与系统》是电子信息类等相关专业的一门重要专业基础课，所涉及的概念和分析方法已经在众多领域和学科中有所应用。该课程以高等数学、工程数学等课程为基础，是后继的数字信号处理、通信原理、自动控制原理等专业课程的先修课程，在教学环节中起着承上启下的作用，由于该课程理论性很强，内容比较抽象，公式和理论推导多，具有一定的教学难度。同时《信号与系统》是一门理论与实践相结合、应用性极强的课程。因此，将抽象的理论变为学生可接受的感性认识，如何与实际工程应用相结合，是《信号与系统》课程面临的挑战之一[1]。本文针对《信号与系统》课程的特点，从教学方法和手段、讨论课的教学、课程实验环节等方面进行思考与实践，将MATLAB软件引入教学和实验中，更好地培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。
一、改进教学方法和手段，实现知识传授与能力培养结合
1.把握教学的核心内容
信号与系统课程的特点是理论性比较强，内容比较多，但课程内容之间有着非常密切的联系。例如在变换域分析方法中，可以将傅里叶变换和傅里叶级数以及拉普拉斯变化联系起来，同时系统的傅里叶分析与系统的拉普拉斯变化分析也有相似和不同的地方，通过比较分析，使其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，但是又有各自的特点。在教学中，突出了这些相互之间的联系，使得学生可以从更高层面上整体把握课程的核心内容[2]。
2.对教学内容的授课顺序进行改革
针对以往学生的学习效果，学生普遍反映傅里叶变化较难接受，而拉普拉斯变化更容易接受，因此在教学过程首先讲授拉普拉斯变换以及连续系统的拉普拉斯变化分析，其次是傅里叶变化以及系统的分析，这样让原本复杂的过程变得更加循序渐进，学生学起来更加轻松。
3.采用多种教学形式结合
本课程对每一节课的授课方案作出详细的安排。如授课方式、主要知识点、课堂小结、课堂提问与练习等。由于教学教学对象的个体差异和多样性，不存在单一的最佳的教学方法和手段，所以在教学的过程中，要勇于创新。我校在信号与系统的教学过程中主要采用讲授、演示、讨论相结合的方法。研制了信号与系统实验演示系统，把MATLAB引入到教学中。例如讲解卷积积分计算过程，采用多媒体动画演示卷积积分的计算过程，使原本枯燥乏味的计算过程变得生动直观，学生就会明白卷积的图解含义。又如在Z变化和拉普拉斯变化的关系中，利用动画演示其Z平面和S平面的映射关系图，可以让学生清楚两者之间的关系。
4.重视习题课的教学
习题是对课堂教学内容的延伸和拓展，能够帮助学生消化和巩固所学知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。在习题的挑选上主要分五个部分：自测题，每节课完成之后进行自我检测的题目；基本习题，要求绝大多数学生都会做的习题；复习提高题，针对学有余力的学生，特别是要考研的学生，为此本课程配备了考研指导书；学习指导书中的阶段自测题，在一阶段的相关课程完成之后要求学生进行阶段性测试；MATLAB练习题；主要用于锻炼学生利用MATLAB对课程中主要知识点进行仿真分析，加深对理论的理解，同时本书还配套了《信号与系统》的实验教程供学生参考。在习题课教学过程中，注重理论与实践相结合，让学生掌握分析问题解决问题的方法，从而进一步理解和掌握知识难点，拓宽知识面，锻炼思维能力[3][4]。
5.重视网络教学资源的利用
在长江大学精品课程网站上，《信号与系统》作为省级精品课程，一直致力于给学生提供更完善的教学资源，从理论课的课件到课后习题解答，从理论讲解到实验演示，以及在线答疑等等多方面的内容，有利于提高学生的学习积极性，帮助学生实时解决学习中疑问。
二、加强信号与系统讨论课的教学
针对多数学生该课程究竟有何用处很茫然的情况，以及学习该门课程的困难展开讨论，意在激发学生的积极性，讨论了信号与系统与前续课程及与后续主要课程之间的关系，让学生了解到学习《信号与系统》课程的重要性和专业知识的应用情况。讨论课对《信号与系统》课程中涉及的频域分析方法作了简单的总结，包括对信号的表示和系统的分析方法，其中对重要的公式作了简单的回顾和总结，旨在让学生从整体上认识频域分析方法[5]。并对频域分析的应用进行举例，通过频域分析的实例加深学生对频域分析的概念和应用认识，引导学生将这些分析问题的方法应用到实际中，并给出每个实例相应的MATLAB程序，通过仿真实验可加让学生更加直观的认识信号与系统的理论知识与实践工程有何关联等。对《信号与系统》课程中涉及的复频域分析方法作了简单的总结，并将其与频域进行比较分析其联系与区别，加深了学生对复频域的理解。同时，对复频域的应用进行举例，通过仿真实验让学生更好地理解理论与实践之间的联系。
讨论课是师生互动的主要方式，通过讨论课可以解决学习过程中的疑问，帮助学生更好完成后续课程的学习，提高了学生的学习兴趣，调动了学生的积极性，同时讨论课程的开展扩展了本课程的应用，培养学生分析问题、解决问题的能力[6]。
三、加强信号与系统仿真实验环节
MATLAB软件是由MathWork公司于1984年推出的数学软件，如今已成为各种系统仿真信号处理和可视化的标准语言，它能够直观地得到可视化计算机模拟与仿真，实现最佳教学效果。因此，将MATLAB引入《信号与系统》课程的实验环节中，可以将抽象的信号与系统理论具体化，让学生直观地感受信号与系统的概念和分析方法。 为了促进知识的深化和培养学生的动手能力，在课程负责人金波老师的带领下，该课程配套了相应的实验教材，可以帮助学生更好了参考实验内容，针对课程的内容从理论分析到实验验证进行了有机结合，设计了7个实验项目。这些实验覆盖了《信号与系统》的主要内容。为了实行开放式实验管理，其中4个指定的必做实验，其余的为3选1，同时鼓励有兴趣、有时间的同学选做其余实验。例如在完成了周期信号频谱理论课程学习之后，实验课要求用Matlab编程观察周期信号的合成过程，有利于学生进一步理解周期信号的傅里叶级数分解特性；利用MATLAB绘制周期信号频谱的方法，观测周期信号频谱的离散性、谐波性和收敛性；用Matlab研究周期矩形波的频谱，观察周期变化或脉冲宽度变化对频谱的影响。通过这样的实验，有助于学生理解深奥抽象的理论，调动的学习积极性。经过实验课程的改革尝试，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，不仅大大提高学生的动手能力，而且为后续的相关课程的学习以及毕业设计奠定。
四、结束语
通过教学改革实践，不仅能够提高学生对该门课程的学习积极性，而且提高了课堂及实验教学效果，同时增强了学生知识应用和解决问题的能力。然而改革是一个长期的过程，需要在教学过程中不断完善，不断积累经验，这样才能更好地提高教学效果，真正达到培养应用型本科人才的目标。在我校国家电工电子实验教学示范中心的良好环境下，经过课题组教师多年来的努力和探索下，《信号与系统》课程被评为省级精品课程。
参考文献
[1]陈后金，胡健，薛健，郑琼林，郝晓莉，钱满义.我校“信号与系统”课程的改革与建设[J].电气电子教学学报，2004（6）：30-32.
[2]赵远东，徐冬冬.“信号与系统”精品课程建设[J].福建电脑2008（2）.
[3]李香林.“信号与系统”课程教学改革的探讨[J].高教论坛，2005（6）.
[4]金波，张正炳.信号与系统分析[M].北京：高等教育出版社，2011.
[5]江安凤，吴锵.讨论式教学及其操作过程[J].四川教育学院学院2005，21（12）：14-16.
[6]任蕾，张韵农，薄华，金欣磊，陈红亮.“信号与系统”课程的讨论课教学[J].中国电力教育.
【关键词】信号与系统；MATLAB；教学改革
《信号与系统》是电子信息类等相关专业的一门重要专业基础课，所涉及的概念和分析方法已经在众多领域和学科中有所应用。该课程以高等数学、工程数学等课程为基础，是后继的数字信号处理、通信原理、自动控制原理等专业课程的先修课程，在教学环节中起着承上启下的作用，由于该课程理论性很强，内容比较抽象，公式和理论推导多，具有一定的教学难度。同时《信号与系统》是一门理论与实践相结合、应用性极强的课程。因此，将抽象的理论变为学生可接受的感性认识，如何与实际工程应用相结合，是《信号与系统》课程面临的挑战之一[1]。本文针对《信号与系统》课程的特点，从教学方法和手段、讨论课的教学、课程实验环节等方面进行思考与实践，将MATLAB软件引入教学和实验中，更好地培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。
一、改进教学方法和手段，实现知识传授与能力培养结合
1.把握教学的核心内容
信号与系统课程的特点是理论性比较强，内容比较多，但课程内容之间有着非常密切的联系。例如在变换域分析方法中，可以将傅里叶变换和傅里叶级数以及拉普拉斯变化联系起来，同时系统的傅里叶分析与系统的拉普拉斯变化分析也有相似和不同的地方，通过比较分析，使其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，但是又有各自的特点。在教学中，突出了这些相互之间的联系，使得学生可以从更高层面上整体把握课程的核心内容[2]。
2.对教学内容的授课顺序进行改革
针对以往学生的学习效果，学生普遍反映傅里叶变化较难接受，而拉普拉斯变化更容易接受，因此在教学过程首先讲授拉普拉斯变换以及连续系统的拉普拉斯变化分析，其次是傅里叶变化以及系统的分析，这样让原本复杂的过程变得更加循序渐进，学生学起来更加轻松。
3.采用多种教学形式结合
本课程对每一节课的授课方案作出详细的安排。如授课方式、主要知识点、课堂小结、课堂提问与练习等。由于教学教学对象的个体差异和多样性，不存在单一的最佳的教学方法和手段，所以在教学的过程中，要勇于创新。我校在信号与系统的教学过程中主要采用讲授、演示、讨论相结合的方法。研制了信号与系统实验演示系统，把MATLAB引入到教学中。例如讲解卷积积分计算过程，采用多媒体动画演示卷积积分的计算过程，使原本枯燥乏味的计算过程变得生动直观，学生就会明白卷积的图解含义。又如在Z变化和拉普拉斯变化的关系中，利用动画演示其Z平面和S平面的映射关系图，可以让学生清楚两者之间的关系。
4.重视习题课的教学
习题是对课堂教学内容的延伸和拓展，能够帮助学生消化和巩固所学知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。在习题的挑选上主要分五个部分：自测题，每节课完成之后进行自我检测的题目；基本习题，要求绝大多数学生都会做的习题；复习提高题，针对学有余力的学生，特别是要考研的学生，为此本课程配备了考研指导书；学习指导书中的阶段自测题，在一阶段的相关课程完成之后要求学生进行阶段性测试；MATLAB练习题；主要用于锻炼学生利用MATLAB对课程中主要知识点进行仿真分析，加深对理论的理解，同时本书还配套了《信号与系统》的实验教程供学生参考。在习题课教学过程中，注重理论与实践相结合，让学生掌握分析问题解决问题的方法，从而进一步理解和掌握知识难点，拓宽知识面，锻炼思维能力[3][4]。
5.重视网络教学资源的利用
在长江大学精品课程网站上，《信号与系统》作为省级精品课程，一直致力于给学生提供更完善的教学资源，从理论课的课件到课后习题解答，从理论讲解到实验演示，以及在线答疑等等多方面的内容，有利于提高学生的学习积极性，帮助学生实时解决学习中疑问。
二、加强信号与系统讨论课的教学
针对多数学生该课程究竟有何用处很茫然的情况，以及学习该门课程的困难展开讨论，意在激发学生的积极性，讨论了信号与系统与前续课程及与后续主要课程之间的关系，让学生了解到学习《信号与系统》课程的重要性和专业知识的应用情况。讨论课对《信号与系统》课程中涉及的频域分析方法作了简单的总结，包括对信号的表示和系统的分析方法，其中对重要的公式作了简单的回顾和总结，旨在让学生从整体上认识频域分析方法[5]。并对频域分析的应用进行举例，通过频域分析的实例加深学生对频域分析的概念和应用认识，引导学生将这些分析问题的方法应用到实际中，并给出每个实例相应的MATLAB程序，通过仿真实验可加让学生更加直观的认识信号与系统的理论知识与实践工程有何关联等。对《信号与系统》课程中涉及的复频域分析方法作了简单的总结，并将其与频域进行比较分析其联系与区别，加深了学生对复频域的理解。同时，对复频域的应用进行举例，通过仿真实验让学生更好地理解理论与实践之间的联系。
讨论课是师生互动的主要方式，通过讨论课可以解决学习过程中的疑问，帮助学生更好完成后续课程的学习，提高了学生的学习兴趣，调动了学生的积极性，同时讨论课程的开展扩展了本课程的应用，培养学生分析问题、解决问题的能力[6]。
三、加强信号与系统仿真实验环节
MATLAB软件是由MathWork公司于1984年推出的数学软件，如今已成为各种系统仿真信号处理和可视化的标准语言，它能够直观地得到可视化计算机模拟与仿真，实现最佳教学效果。因此，将MATLAB引入《信号与系统》课程的实验环节中，可以将抽象的信号与系统理论具体化，让学生直观地感受信号与系统的概念和分析方法。 为了促进知识的深化和培养学生的动手能力，在课程负责人金波老师的带领下，该课程配套了相应的实验教材，可以帮助学生更好了参考实验内容，针对课程的内容从理论分析到实验验证进行了有机结合，设计了7个实验项目。这些实验覆盖了《信号与系统》的主要内容。为了实行开放式实验管理，其中4个指定的必做实验，其余的为3选1，同时鼓励有兴趣、有时间的同学选做其余实验。例如在完成了周期信号频谱理论课程学习之后，实验课要求用Matlab编程观察周期信号的合成过程，有利于学生进一步理解周期信号的傅里叶级数分解特性；利用MATLAB绘制周期信号频谱的方法，观测周期信号频谱的离散性、谐波性和收敛性；用Matlab研究周期矩形波的频谱，观察周期变化或脉冲宽度变化对频谱的影响。通过这样的实验，有助于学生理解深奥抽象的理论，调动的学习积极性。经过实验课程的改革尝试，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，不仅大大提高学生的动手能力，而且为后续的相关课程的学习以及毕业设计奠定。
四、结束语
通过教学改革实践，不仅能够提高学生对该门课程的学习积极性，而且提高了课堂及实验教学效果，同时增强了学生知识应用和解决问题的能力。然而改革是一个长期的过程，需要在教学过程中不断完善，不断积累经验，这样才能更好地提高教学效果，真正达到培养应用型本科人才的目标。在我校国家电工电子实验教学示范中心的良好环境下，经过课题组教师多年来的努力和探索下，《信号与系统》课程被评为省级精品课程。
参考文献
[1]陈后金，胡健，薛健，郑琼林，郝晓莉，钱满义.我校“信号与系统”课程的改革与建设[J].电气电子教学学报，2004（6）：30-32.
[2]赵远东，徐冬冬.“信号与系统”精品课程建设[J].福建电脑2008（2）.
[3]李香林.“信号与系统”课程教学改革的探讨[J].高教论坛，2005（6）.
[4]金波，张正炳.信号与系统分析[M].北京：高等教育出版社，2011.
[5]江安凤，吴锵.讨论式教学及其操作过程[J].四川教育学院学院2005，21（12）：14-16.
[6]任蕾，张韵农，薄华，金欣磊，陈红亮.“信号与系统”课程的讨论课教学[J].中国电力教育.