地方二三本院校信号与系统有效管理和教学思路探索屠礼芬

地方二三本院校信号与系统有效管理和教学思路探索屠礼芬 第39卷第2-3期广西物理GUANGXI PHYSICSVol.39No.2-3201850地方二三本院校“信号与系统”有效管理和教学思路探索*屠礼芬，彭祺?(湖北工程学院物理与电子信息工程学院，湖北孝感432000)摘要针对地方二三本院校“信号与系统”教与学的困难性问题，分别从有效管理和教学思路的改进方面进行了探索。 管理上，采用学生分类管理的思路，因材施教。 教学上，采用形象举例法讲授抽象概念，采用对比和启发教学法改善教学效果。 教学实践表明该管理和教学思路既可以激发学生的学习兴趣，又可以显著提高教学效果。 关键词信号与系统；分类管理；形象举例法；对比和启发教学法TN911.6-4A1003-7551 (2018)14-0050-031引言“信号与系统”俗称“工科数学”，一方面指重要性“信号与系统”本身是电子信息类专业的主干课，又是一门承前启后的连接课程。 本门课学不好，既拉低了学生的总体专业素质，又会对其他课程的学习造成不良影响。 另一方面指困难性“信号与系统”公式、基本理论较多，也较为复杂，需要较强的数学基础才能理解数学演绎过程。 并且内容较为枯燥，难以激发学生的学习兴趣1。 重要性和困难性形成了矛盾，并且在地方 二、三本院校体现地尤其强烈由于毕业生的层次较低，学生必须具备更强的专业素质才有可能继续深造或者找到满意的工作。 但受生源的影响，学生的基础较差，自身的学习能力和学习动力也较差，学习“信号与系统”这种较难的课程就更吃力2。 因此，如何在有限的基本条件下，提出有效的管理和教学思路，让学生真正学好“信号与系统”，是值得广大从教人员去探索的问题。 2管理思路以笔者从教的湖北工程学院和新技术学院为例，开设信号与系统的专业有五个，按常规的管理方法，通常是以行政班级为单位开设课程班。 该方法管理较容易，但对于讲授“信号与系统”这门课就带来了困难。 地方 二、三本院校的学生，大部分毕业后就会就业，对于“信号与系统”课程的学习，在有限的学时内，要重点从应用的角度来讲解，有些晦涩难懂的数学推导，可以不在课堂讲授。 但每个班都会有少数考研究生继续深造的学生，而“信号与系统”这门课正是大部分学校的考研专业课，研究生考试又要注重基本理论和公式的深刻理解，要求教师授课时注重公式的演绎和理论知识的深刻剖析。 目前传统的分班方式，适用于基础知识扎实、学习认真的一本院校学生，教师授课基本上按照大纲要求，全面讲解各种知识，重点讲解理论知识即可。 但对于基础较差、学习自觉性又不强的地方 二、三本院校的学生而言，对知识的接受能力较差，教师只能根据学生自身的职业规划，按需授课。 而传统的分班方式，会使教师的授课方式面临两难。 所以笔者提出学生分类管理3的思路首先分为考研与不考研的学生，然后对于不考研的学生，又可以分为从事本专业工作和不从事本专业工作的学生，共分为三类。 考研的学生自觉性通常较高，即便基础较差，也可以在教师的引导下较深入和较全面地学习“信号与系统”的各种知识；从事本专业工作的学生，重点从应用的角度，理论联系实际讲解，注重培养学生的实际动手能力，提高学生的兴趣，2018-09-11*基金项目湖北工程学院教学研究项目(2018C21)?通讯作者13163xx05163.地方二三本院校“信号与系统”有效管理和教学思路探索51达到主动学习的目的；不从事本专业工作的学生，要引导学生理解本课程的主线，与其他课程之间的关联，要求掌握基本概念即可。 3教学思路“信号与系统”课程偏理论，内容不仅难，而且较为枯燥，那么，如何能将枯燥的理论课讲解生动，激发学生对本门课的兴趣，也是需要深刻探索的问题。 笔者根据多年在二三本院校讲授此课的经验，列举两种学生反映较好的教学思路。 3.1形象举例法实例一阶跃函数的性质阶跃信号是“信号与系统”中贯穿整本教材的重要信号，其性质应用也非常广泛，比如，他可以方便地表示某些信号，如图1中的波形，可以表示为“2(t)-3(t-1)+(t-2)”。 传统的教学思路，一般是分别画出2(t)、3(t-1)、(t-2)的波形，再进行加减运算，或者用分段函数表示。 笔者将图1描述的信号类型称为阶梯状信号，阶梯状信号的表示方法可以这样理解把波形理解为铺在有上有下楼梯上的红毯，想象自己从坐标轴的最左边走到最右边。 按照以下规则列表达式 （1）每遇到一个转折点就有一个基础(t)函数，图1中有三个转折，所以表达式有三项“(t)(t)(t)”； （2）要体现转折点的坐标，直接在(t)的括号中，用减法实现，如图1中的三个转折点横坐标分别是“ 0、 1、2”，那么表达式修正为“(t-0)(t-1)(t-2)”； （3）在转折点处，你要继续前进的话，接下来你要上楼，就取“+”号，下楼就取“-”号，比如，在三个转折点处，从左往右分别是“+、-、+”，即表达式修正为“+(t-0)-(t-1)+(t-2)”； （4）上下楼的高度在阶跃函数的系数中体现，如第一个转折点，纵坐标从0变为2，故第一项系数为2，第二个转折点纵坐标从2变为-1，系数为3，第三个转折点纵坐标从-1变为0，系数为1，故表达式修正为“+2(t-0)-3(t-1)+1(t-2)”； （5）最后将表达式写成我们习惯的方式，即“2(t)-3(t-1)+(t-2)”。 f(t)o2t12-1图1阶梯状波形实例二系统时不变性的判断系统的时不变特性比较重要，一般来说，要求学生会判断，传统教学模式下，一般用概念结合公式讲解，概念是输入延迟多少时间，其零状态响应也延迟多少时间，时不变系统需要满足如下条件(t)=T(t),0zsy f （1）d d(t-t)=T(t-t),0zsy f （2）对于二三本院校的学生而言，需要深刻理解公式比较困难，无法激发其学习兴趣，授课效果也不佳。 根据笔者教学经验，总有学生疑惑公式 （2）应该是一定成立的，于是笔者结合学生的先修课程，采用如下方式讲解输入延迟和输出延迟的区别当系统输入为()f t时，零状态输出为()zsy t，如图2（a）所示。 然后将信号进行两种延时处理图2（b）是先输入信号()f t，经系统处理后，输出为()zsy t，然后经过一个延时系统，输出变为()zs dyt t?；图2（c）是先将信号()f t经过一个延时系统，变为()df t t?，再将延时后的信号作为系统的输入，输出用()g t表示，显然二者对信号的处理方式是不一样的。 那么时不变系统的判断条件就是()()zs dyttg t?。 经过这样的讲解，学生大都能深刻领会时不变特性的本质，也能较好地指导其对数学公式的理解。 与时不变特性的讲解类似，线性性质也可以用这种思路讲解，同样可以显著提高学生的理解程度。 第39卷第2-3期广西物理GUANGXI PHYSICSVol.39No.2-3201852（a）原系统（b）输出延时（c）输入延时图2时不变特性图解3.2对比和启发教学法“信号与系统”中有傅里叶、拉普拉斯和Z三种变换域分析方法，从篇幅和知识量来讲，占了整本教材的一半4，由于内容较难，从学时的分配来讲，通常要占总学时的2/3以上。 但实际上，三大变换并不是独立的，相互之间关联很大，有许多重复和相似的知识，所以在授课时，可以采用对比和启发教学法，提高教学效率和质量5。 学生最先接触傅里叶变换，他把连续信号从时域变换到频域分析，物理意义清晰。 由于学生之前的知识结构中，主要在时域中分析信号，要完成到频域的跨度，需要较为详细的分析和讲解，所以这一章通常需要分配较多的课时。 但是一旦掌握了傅里叶变换，拉普拉斯变换的讲解就要轻松很多，原因如下拉普拉斯变换本身是为了解决傅里叶变换所不能解决的问题，他仅仅在傅里叶变换的基础上加入了一个约束条件，关于拉普拉斯变换的性质及常用公式，与傅里叶变换的形式非常类似，甚至除了变量用“s”替换了“w”之外，其他的都一样。 所以在讲解拉普拉斯变换及其性质时，可以用对比法讲解，无需讲解公式的推导过程，在授课过程中，只需引导学生发现两种变换之间的异同、以及为什么有这样的异同即可。 这样既节省课堂时间，又再次对傅里叶变换进行了一次复习，更重要的是，引导学生自己发现问题的过程可以培养学生自主学习的兴趣，提高解决类似问题的能力。 Z变换是离散信号的变换域分析方法，类似于序列是对连续信号的采样，Z变换实际就是对拉普拉斯变换的采样。 理解了问题的本质，相关的性质及应用才有了依托。 Z变换的性质与拉普拉斯变换的性质在形式上有较大差别，但逆Z变换与拉普拉斯逆变换却有很大的联系如部分分式展开法首先用F（Z）除以Z，后续展开过程就与拉普拉斯逆变换遵循的规律完全一样。 所以我们可以用启发教学法引导学生先自学，再课堂讲授，既加深了对拉普拉斯逆变换的理解，又节约了课堂时间。 4结语教学实践表明，以上所探讨的管理和教学思路可以比较有效地激发学生的学习兴趣，能够在原教学基础上，显著提高学生的总体成绩和对知识的掌握程度。 参考文献1郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统M.高等