摘要：“信号与系统”课程是电气信息类和电子信息工程专业一门很重要的专业基础课。针对目前“信号与系统”课程教学的情况，文章从课堂讲授方式、课堂气氛调节、习题课的讲解等方面对教学方法加以改进，让学生觉得这门课充满了趣味性，教材里的内容切实有用，对知识的理解也大大加深，学习兴趣更加浓厚，达到了学生对知识的良好掌握和教师教学质量的提高。
关键词：教学方法；学习兴趣；教学质量；信号与系统
作者简介：沈君凤（1977-），女，湖北随州人，湖北大学物理学与电子技术学院，讲师。（湖北 武汉 430062）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0070-02
“信号与系统”课程对于电气信息类和电子信息工程专业的学生而言，是极其重要的一门专业基础课，这门课程的理论在该专业的很多后续可课程里都要用到，而且很多高校相关专业的研究生入学考试都需要考这门课程。但由于这门课程理论性比较强，用到的数学知识比较多，所以很多学生学起来觉得比较难，也比较枯燥。针对教学中存在的这些问题，我们在近些年的教学工作中，不断调整教学方式，希望能找到适合学生，为学生能接受，又能取得较好效果的教学方法。
一、让学生建立整体概念
上好第一次课是非常重要的，第一节课我们不是急于给学生讲解教材内容，而是先给学生介绍一下该课程在所学专业中的位置，需要先修哪些课程，如“高等数学”、“线性代数”、“复变函数”、“电路理论”，以及学好该课程对后面哪些课程的学习是有帮助的，如“数字信号处理”、“自动控制理论”、“通信原理”等。而且就打算考研的学生而言，学好这门课就更为重要，很多高校的相关专业都把“信号与系统”课程作为考研的专业课，所以学生在学习该课程的时候一定要认真、踏实。给学生介绍一下整学期该课程的教学安排，每周课时，实验课的安排和教学内容的取舍。然后向学生介绍整本书的框架，建立其对该课程的整体印象。一般笔者会用下面的框架（见图1）来讲解。
通过这个框架，整本书的内容就很明晰了，先讲授连续时间系统部分，后讲授离散时间系统部分。在连续时间系统里，我们分别讲授时域、频域、复频域的分析，在离散时间系统里，内容是平行的，也有时域、频域和z域，离散时间系统的频域部分内容一般是放在后续课程“数字信号处理”里面讲授的。学好了连续时间系统的内容，离散时间系统的内容学起来就会比较轻松，很多规律和性质都是类似的。从对系统的分析方法入手，有输入-输出法（外部法）和状态变量分析法（内部法）。除了最后一章系统的状态变量分析是采用内部法分析，其他所有章节都是采用外部法分析。从这个框架里，对这门课的两个系统（连续时间系统、离散时间系统）、两个域（时域、变换域）、两种分析方法（输入-输出法、状态变量分析法）、三种变换（傅立叶变换、拉普拉斯变换、z变换）都可以了解得很清楚。[1]对教材整个体系清楚了，学习起来思路就很清晰。还可以给学生介绍几本比较好的参考书，我们选用的教材是郑君里编写的《信号与系统》，还可以给学生介绍管致中或吴大正的教材，甚至奥本海姆的英文教材，这些教材都是比较好的，内容差不多，但课程体系和难易度不同，所以有精力时将其作为参考，可以更加丰富这门课的内容。
二、注重课堂气氛的调节
“信号与系统”课程因为理论性比较强，所以学生学起来会觉得比较枯燥，应注重调节课堂气氛，调动学生的学习热情，让学生思维活跃，积极思考。[2]例如该课程的教学内容是讲授确定性信号经线性时不变系统传输与处理的基本概念和基本分析方法。首先要让学生明白什么是确定性信号，可以先按教材内容介绍确定性信号的概念，若信号被表示为一确定的时间函数，对于指定的某一时刻，可确定一响应的函数值，这种信号称为确定性信号。然后举例说明：函数，就是确定性信号。可以再就生活中的一些具体的事情来举例，譬如说某歌曲的旋律，大家都耳熟能详，那这就是确定性信号，如果唱的时候，没有按节奏来，就是跑调了，这时，可以提示学生注意教室窗外马路上的汽车鸣笛声，问是否是确定性信号。通过这些实际例子，学生对内容理解很透彻，也会觉得趣味性比较强。
又如在讲解抽样时，为了让学生对抽样有个明确的概念，可以先举例：为了弄清楚一条小河的深度，我们不需要从河里走一遍，可以用根竹竿伸到水里不同的位置，来大致了解小河岸边、中心等位置水的深度，就是说通过一些抽样点上的值就可以大致代表整个函数的特征。这个例子，浅显易懂，学生对抽样的作用就很清楚了。
还有在判断系统的因果性时，很多学生判断不准，我们这样来讲解：所谓因果性，就是满足因果律，即先有原因后有结果，激励就是原因，响应就是结果，上课老师讲课，这是激励，学生听到的内容，就是响应，一定是老师讲了，学生才可以听见，如果教师还没讲，你们就能听到，可能吗？学生多半就会觉得这样很可笑，觉得这是不可能的，对因果性的判断也就比较清楚了。
三、合理运用多媒体
随着科技的发展，多媒体教学在高校也成为一种新型的教学方式，多媒体教学以其新颖、独特的方式来挑战原有的黑板教学。可以利用多媒体制作精美的课件，起到很好的吸引学生注意力的作用，多媒体课件里如果增加了动画，还可以直观显示教学内容，看起来简单明了，使抽象的教学内容变得形象化。多媒体教学还避免了黑板教学的板书过程，教学内容通过制作好的电子课件，可以直接展示给学生看，所以极大地节约了教学时间，这在目前教学课程多、学时少的状况下也是极有利的。
但不能因为多媒体教学存在着诸多的优势，我们就应该摒弃传统的黑板教学，而全部采用多媒体教学。“信号与系统”课程中用到的数学运算和推导比较多，用多媒体一页一页去展示，学生没有思考的过程，不太容易理解和记忆所学的内容，这时候黑板板书的优势就体现出来了，教师在板书和讲解的过程中，学生就有时间来理解和消化知识，而且整理了思路，这样对内容的理解就比较深刻。另外黑板教学还具有保留性，重要的内容或提纲性的东西可以在黑板上单独保留，让学生始终可以清楚看到，但多媒体教学就没有这个特点，在翻页的过程中，内容也改变了，如果学生稍一走神，就容易把握不了整体的思路。
所以说在教学过程中，要合理地将黑板教学与多媒体教学结合起来，发挥各自的优势，课堂讲授前可以先将整体教学内容的提纲在黑板上板书，讲解时可以采用多媒体教学，涉及到复杂的公式推导，最好在黑板上进行。这样既节约了时间，又达到了较好的教学效果，学生对所学内容的理解也更深刻。
四、实验课方式的选择
“信号与系统”课程的实验主要为验证性实验。目的是通过实验，让学生对上课讲授的内容有所验证，加深理解。我们在教学过程中采用实验箱的方式来做实验，实验箱为TKSS-B型实验箱，实验箱有配套的实验指导书，有时也根据情况自己给学生编写实验指导，让学生在实验箱上按要求来做实验。另外我们还采用过MATLAB软件进行仿真实验。
这两种实验方式也是各有优势，采用实验箱做实验的特点就是比较直观，例如做方波信号的分解与合成实验时，输入50Hz的方波后，在各个滤波器的输出点上就可以观察波形，有的位置为标准的正弦波，有的为纹波，这与课堂上讲授的方波的对称性及所含分量是吻合的，在加法器的输出位置可以观察到类似方波的信号，但方波的顶部和底部有波纹，且波形倾斜，这种现象也可以用课堂上的理论来解释。方波信号进行三角函数形式的傅立叶级数展开后，有无穷多项，而在用加法器求和时，只加入了前面的几项，后面的都被略去了，所以导致最后的加法器输出与分解前的输入波形形状有差异。在做抽样定理实验时，采用实验箱也可以观察到很明显的效果，输入正弦波，经过实验箱自带的方波发生器抽样后，可以在示波器上清楚地看到抽样信号，抽样信号经过低通滤波器后，又可以观察到还原信号，用双踪示波器比较输入信号与还原信号，调整方波发生器的频率，可以来验证奈奎斯特定理。
而用MATLAB来做二阶网络函数的模拟实验，效果就比较好，我们编程实现一个二阶系统，给定输入，就可以得到输出，然后可以与理论计算的结果相比较，这种方法简单快捷，体现了软件的超强运算能力。针对这两种实验方式的各自优势，我们在实验的过程中按照不同实验内容选取不同的实验方式，取得了较好的效果。
五、重视习题课的讲解
“信号与系统”涉及的数学运算比较多，所以习题量也比较大，学生通过做习题可以巩固课堂知识，加深对教材内容的理解，笔者一般在给学生布置作业的时候，指定学生做哪些大题，大题里面的小题只规定一定题量，让学生选做。其实作业里的每个大题考查的知识点都是一样的，学生可以根据自己掌握的情况选做不同的小题，这样让学生感觉比较轻松，而且可以很好地避免互相之间抄作业的现象。作业在批改之后，要把问题及时反馈给学生，共性的问题在习题课上集中讲解，个别学生出现的问题，可以在作业本上指出意见，也可以单独辅导。在习题课上，重点是讲解题思路，淡化计算过程。在讲解课后习题时，可以适当增加一些知识点相同的考研真题，一方面可以让学生了解这些知识点如何加深，另一方面对考研的试题难度也有所了解，进一步激起其求知欲望。[3]
六、教学方法改进的效果
通过在教学方法上所做的一些改进和调整，取得的效果还是比较明显的，通过对笔者所在学校电子信息工程专业和通信工程专业的学生近5年“信号与系统”的期末考试成绩来看，知识掌握情况都较好，这两个专业每年考研学生的“信号与系统”考试成绩也很不错。另外学生对教师的教学效果评价也都是优秀。这些都充分说明了教学方法的改进使学生更好地掌握了知识，提高了教学质量。
参考文献：
[1]郑君里.信号与系统[M].北京:高等教育出版社,2000.
[2]张昊慧.提高“信号与系统”教学质量的探索与实践[J].中国电力教育,2010,(33):104-105.
[3]教育部高等司工科处.以建设促改革,以改革带建设,建设国家工科基础课程教学基地[J].电气电子教学学报,1998,20(3):1-5.
（责任编辑：刘辉）