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信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)的論文
摘 要:本文介紹了信號(hào)與系統(tǒng)課程的特點(diǎn),結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐情況,探討了如何改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)方式和方法,旨在幫助學(xué)生更好地掌握信號(hào)與系統(tǒng)這門課中的原理和分析方法,提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
關(guān)鍵詞:信號(hào)與系統(tǒng) 教學(xué)體會(huì) 課程教學(xué)
信號(hào)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(dòng)控制、信號(hào)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(shí)。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(hào)和系統(tǒng)兩個(gè)部分,分為連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析和離散時(shí)間信號(hào)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(hào)與系統(tǒng)的分析是數(shù)字信號(hào)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(dòng)控制原理課程中得到深入地體現(xiàn)。因此,信號(hào)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(huì)
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(hào)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(hào)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(dòng)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(huì)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(hào)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(hào)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(hào)與系統(tǒng)這門課的體系相對嚴(yán)密,F(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(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開與非周期信號(hào)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(shí),還可以減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)。例如,在橫向?qū)Ρ戎,只要掌握了連續(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(shí)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(hào)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(hào)分解為一系列具有不同延時(shí)的簡單的沖激信號(hào)的加權(quán)求和形式,分別求出簡單沖激信號(hào)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(hào)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(hào)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(shí)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(hào)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(hào)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(hào)與系統(tǒng)(第二版)[m]、北京:人民郵電出版社,2009
[3] 邱曉暉、“信號(hào)與線性系統(tǒng)”課程教學(xué)實(shí)踐體會(huì)[j]、電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(4):10—11
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