夏峻，彭飛，孫玲

摘要：本文首先分析了獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學所面臨的困難，在此基礎上結合本人實際教學經(jīng)歷提出了一些個人的建議，以期能夠達到提高獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學質量的目的。

關鍵詞：獨立學院；信號與系統(tǒng)；教學研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）30-0137-02

自從各高校逐步擴大招生規(guī)模以來，我國高等教育已從精英教育走向了大眾教育，高校入學人數(shù)大幅度增加。學生人數(shù)的增加帶來一個較大問題就是學生整體素質的下降。特別是作為第三批次錄取的獨立學院本科學生，其基礎更為薄弱，在思維理解能力、學習習慣等方面與一本或二本學生相比差距較為明顯。這必然要求各高校，尤其是獨立學院，在課程教學方面進行必要調(diào)整，以適應新的形勢。對于一些理論性強、知識點多、覆蓋面較廣的課程尤其如此。“信號與系統(tǒng)”就是這樣一門課程。下面筆者結合近幾年來在獨立學院講授“信號與系統(tǒng)”課程的感受談幾點關于獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學的想法。

一、“信號與系統(tǒng)”課程的研究范圍及定位

從20世紀70年代末期開始，在管致中、常迥、馮秉銓及黃席椿等著名前輩學者的推動下，我國高等院校在主要借鑒美歐課程改革經(jīng)驗的基礎上，結合國情陸續(xù)開設了“信號與系統(tǒng)”這門課程。此后，我國大多數(shù)院校形成共識，逐步確定了“信號與系統(tǒng)”課程的研究范圍和基本教學要求[1]：研究確定性信號經(jīng)線性、非時變系統(tǒng)傳輸與處理的基本概念和基本分析方法；介紹從時域到變換域、從連續(xù)到離散和從輸入輸出描述到狀態(tài)空間描述。“信號與系統(tǒng)”是電子、通信、信息等相關專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，也是國內(nèi)眾多院校相應學科專業(yè)的重點主干課程，同時該課程也是相關專業(yè)招收攻讀碩士學位研究生的必考課程之一。它以“高等數(shù)學”、“復變函數(shù)”及“電路分析”等課程為基礎，是數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、隨機過程、通信原理及自控原理等后續(xù)課程的理論基礎，在教學環(huán)節(jié)中起著承上啟下的作用。該課程的基本分析方法和系統(tǒng)原理廣泛應用于通信、自動控制、信號與信息處理、電路與系統(tǒng)等領域。因此，如何有效地提高“信號與系統(tǒng)”課程的教學質量，改進教學效果，培養(yǎng)和提高學生獨立分析、解決問題的能力，對于電子、通信及信息等類專業(yè)人才培養(yǎng)是一項具有重要意義的工作。

二、獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學的困難

由于“信號與系統(tǒng)”課程理論性極強且較為抽象，即便是對于一、二本院校而言，“信號與系統(tǒng)”也向來是一門教師難教、學生難學的課程。從筆者近幾年來在獨立學院從事該門課程實際教學的情況來看，獨立學院“信號與系統(tǒng)”教學的主要困難在于：

1.課程自身因素：“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容過于抽象，數(shù)學能力要求比較高，很多重要公式、定理和性質涉及微分方程、積分變換、差分方程、無窮級數(shù)、復變函數(shù)和線性代數(shù)等眾多數(shù)學知識，容易使學生覺得該門課程內(nèi)容枯燥，從而產(chǎn)生放棄學習該門課程的心理。

2.學時因素：一方面由于“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容多、定義多、概念多、性質多、推導多，學時本就比較緊張；另一方面，目前國內(nèi)各高?！靶盘柵c系統(tǒng)”課時數(shù)普遍被壓縮，基本上都是從原先72或64學時被壓縮到48學時甚至32學時。這使得教學內(nèi)容多與學時少的矛盾更加突出，給教師授課帶來更大的困難。

3.生源因素：獨立學院作為我國高等教育的一種新模式，招收的學生除少數(shù)因偏科外，大部分高考成績較低，學習基礎差，尤其是數(shù)學基礎較為薄弱，學習方法不當且缺乏自我調(diào)控能力，對理論學習缺乏興趣。當看到教材中充滿數(shù)學公式時心中立刻就會產(chǎn)生畏難情緒。

4.教材因素：教材是否合適對于教學質量的影響也是不可忽視的。目前，市面上可選用的“信號與系統(tǒng)”課程相關教材可謂繁多。其中，國內(nèi)教材以東南大學管致中等編《信號與線性系統(tǒng)》、清華大學鄭君里等編《信號與系統(tǒng)》及西安電子科技大學吳大正等編《信號與線性系統(tǒng)分析》等最為著名。而國外教材則以麻省理工奧本海姆教授所著《信號與系統(tǒng)》（中譯本：西安交通大學出版社，劉樹棠譯）最為經(jīng)典。以上各教材內(nèi)容豐富、論述詳盡，幾乎涵蓋了該門課程所有知識點，教材的理論體系架構也非常完整。對于基礎較好的本科生而言選用上述這些教材進行學習非常合適，但是，對于基礎較差的獨立學院學生，若選用以上教材進行學習會感覺壓力倍增，加重他們的畏懼心理，導致學習效果更差。

三、獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學方法的改進

以上我們從課程自身、學時、生源及教材等各方面分析了獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學中所面臨的困難。從中，我們可以看出獨立學院“信號與系統(tǒng)”的教學不能照搬一、二本高校的教學模式，必須從實際出發(fā)，針對以上的困難，從教學內(nèi)容的安排、教學方法以及加強理論聯(lián)系實際等方面進行改革，建立適應獨立學院學生的“信號與系統(tǒng)”教學體系和教學模式，提高本課程教學質量，從而有利于學生更好地完成各自專業(yè)后續(xù)課程的學習。以下是筆者的幾點建議：

1.選擇合適教材：前文提到的“信號與系統(tǒng)”課程各經(jīng)典教材雖然很好，但并不適合獨立學院學生選用。從教學角度看，教材的選擇完全可以依據(jù)“必需”、“夠用”原則[2]?！氨匦琛本褪菫閷I(yè)課程學習所要打好的必需的基礎；“夠用”就是掌握了該課程的基本知識和基本分析方法，突出專業(yè)基礎。對于條件較好的獨立學院完全可以考慮自編教材。對于條件有限的獨立學院，各任課教師可以依據(jù)上述原則選擇教材。

2.合理編排教學內(nèi)容：教材選定后，還需要對教學內(nèi)容進行合理的編排。首先，由于“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容太多，而學時數(shù)有限，可以結合各專業(yè)特點合理安排教學內(nèi)容。例如，對于電子信息各相關專業(yè)，狀態(tài)空間分析就可以不講。有些過于強調(diào)數(shù)學的內(nèi)容也可以舍去，例如，在逆Z變換一節(jié)，冪級數(shù)展開法及留數(shù)法等內(nèi)容就可以不講，而只講部分分式展開法。其次，對于教學內(nèi)容的講授順序不必完全拘泥于教材。我們知道，幾乎所有國內(nèi)“信號與系統(tǒng)”教材都遵循從連續(xù)到離散的編寫順序。而時域分析的核心卷積分析的實質是將信號分解為簡單信號的和，分別求出簡單信號的響應進而根據(jù)系統(tǒng)線性時不變性質對簡單信號響應進行疊加。這里，如果按教材順序先講連續(xù)時間信號的卷積，學生對于將有限信號分解為沖激信號這一涉及無窮大概念且包含積分的分解方式感到很難接受。而如果先講離散部分，學生對于任意離散序列分解為單位樣值信號的加權和接受起來就容易很多，從而能夠很快抓住卷積分析的本質。在此基礎上，再去理解連續(xù)時間卷積積分就會變得比較容易。endprint

3.適度弱化數(shù)學，突出物理含義：由于獨立學院學生的數(shù)學基礎較一、二本學生薄弱，在“信號與系統(tǒng)”課堂教學中進行繁瑣的數(shù)學推演已不適應獨立學院學生的實際情況?！靶盘柵c系統(tǒng)”課程自身特點決定了在教學中不可能完全摒棄數(shù)學，只是對教師的教學方法提出了更高的要求。在教學中，更重要的是對數(shù)學公式給出相應的物理解釋。例如，在時域分析中，介紹卷積性質的時候，對于卷積運算的微積分性質，可以完全不做數(shù)學上的推導而描繪出其物理圖像。以微分為例，參與卷積運算的兩個信號，一個表示輸入，一個表征了系統(tǒng)的特性。對卷積結果做微分，就是在系統(tǒng)后再增加一個微分電路。而在電路中，這個微分電路可以加到系統(tǒng)的輸入端，或者移到系統(tǒng)中。加到系統(tǒng)輸入端，實際就是對輸入信號進行微分。移到系統(tǒng)中就是在系統(tǒng)中增加了一個微分電路，那么就是對系統(tǒng)沖激響應做微分，顯然從物理上看這三種情況是完全等價的，這其實就是卷積的微分性質。類似的，這種方法還可以解釋卷積的延時性質。又如，三大變換的性質基本都是通過數(shù)學公式表示，對于這些性質，在講課時完全可以不做數(shù)學上的推演，把這留給學有余力的同學自行推導。而講清楚這些性質背后的物理含義才是關鍵。

4.采用合適的方法進行教學：“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容多，但實際各個部分并不各自獨立，而是一個有機的整體。因此在教學中采用合適的教學方法講解有利于在有限的學時內(nèi)讓學生掌握更多內(nèi)容。采用比較法就是一個非常好的想法。在時域分析中，連續(xù)與離散的很多內(nèi)容非常相近，在教學中進行比較教學可以讓學生溫故知新。而對于三大變換，由于其內(nèi)在的關聯(lián)性，雖然各變換性質較多，但是讓學生采用比較方法非常有利于學生記憶。此外，在課堂上采用板書推導結合多媒體動畫演示，利用MAT LAB軟件輔助教學，多舉實例、“舉三反一”等其他效果很好的教學方法已有其他老師專文介紹[3]，在此不再贅述。

四、結語

隨著高等教育改革的不斷深入，獨立學院“信號與系統(tǒng)”的教學改革也是一個需要不斷探索的過程。在教學中，必須圍繞獨立學院的人才培養(yǎng)目標，根據(jù)“信號與系統(tǒng)”的研究范圍及課程定位，針對獨立學院“信號與系統(tǒng)”教學中面臨的困難，以工程應用為中心選擇合適的教材，對教學內(nèi)容進行合理編排，重點講清公式背后的物理含義，結合合適的教學方法有利于提高獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程教學質量。當然，本文僅是引玉之磚，如何更好地激發(fā)學生學習主動性和積極性，進一步改善教學效果，強化學生獨立分析問題和解決問題的能力值得在今后的教學實踐中進一步研究。

參考文獻：

[1]鄭君里，等.信號與系統(tǒng)課程歷史變革與進展[J].電氣電子教學學報，2012，（2）.

[2]江鳳兵.關于獨立學院《信號與系統(tǒng)》課程教學改革的思考與探析[J].福建電腦，2012，（5）.

[3]馬逸新.獨立學院“信號與系統(tǒng)”課程的教學探討[J].中國電力教育，2009，（8）.

基金項目：本文系南通大學校級教學研究立項課題，編號2010B23、2011B93。

作者簡介：夏峻（1971-），男，江蘇南京人，博士，助理研究員，研究方向：“電路”、“信號與系統(tǒng)”等課程教學工作。endprint