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【摘要】信号与系统是电气信息类专业本科生必修的专业基础课程，针对民办学院教学现状、学生特点、教学资源情况建立信号与系统课群，从教学课程、教学方法、实验手段、课程体系的整合方面做出大胆改革方案，理论上注重学科的互动使学生的基础理论知识得以有效的提升；实践方面分别安排验证性实验和综合设计性试验。分层次进行教学尝试，实践证明该项课群建设会大大的改善教学效果。
【关键词】信号系统 课程建设 教学改革
【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0031-02
1.引言
《信号与系统》是电气信息类专业本科生必修的专业基础课程，目前许多重点高等院校将它作为相关专业硕士研究生入学考试的课程。《信号与系统》这门课程体现了事物本质在物理概念、数学概念、工程概念三者相结合的产物。该课程以高等数学、复变函数、电路原理、概率论与数理统计课程为基础，是学生在学习后继专业课程如数字信号处理、DSP原理及开发应用、现代信号处理、通信原理、自动控制原理等课程的先修课程，所以《信号与系统》这门课程在教学环节中起着承上启下的重要作用，其教学质量不仅直接影响到学生对后续课程重要概念的理解和分析解决工程问题的能力，也对通信、雷达、测试、控制、生物医学工程等众多学科和工程领域起着不可低估的作用[1]。有必要建立《信号与系统》的课程群。
2.针对民办高校信号与系统课群建设亟待解决的问题
《信号与系统》和《数字信号处理》作为我院电子信息工程专业的专业基础平台课，目前授课对象仅为电子信息工程专业，专业涉及面窄，与其自身的强大功能不相符；其次信号与系统作为学科基础课和数字信号处理作为专业主干课在课程开设时，为求自身体系的完整性，存在有内容重复，衔接不合理、内容综合不够、理论与实践严重脱钩等问题；再次随着信息技术的快速发展，正面临着“教什么，如何教；学什么，如何学”的严峻挑战和实现从知识型人才转变为应用型、综合型、创新性人才培养模式的思考，如何实现《信号与系统》和《数字信号处理》的授课内容与学科的发展同步及如何有效利用科学技术的发展实现理论与实践的统一是急待解决的问题。根据民办高校的招生生源与办学目标及就业方向的现状，以期通过对现有资源进行整合同时增开一些新的课程，解决上述问题，有效地提高信号与系统的教学质量。
2.1课群建设的总体思路
⑴教学课程的改革与整合：系统的分析《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程自身的特点，进行有机的整合，信号与系统与数字信号处理两门课程的教学内容有着密不可分的内在联系，其中心是通过对各种不同信号的分析，实现信号的处理，达到所希望得到的信号，注重学生综合应用知识能力和自主学习能力的培养；同时针对信息技术的发展，介绍其在新兴学科和领域中的应用，进一步激发学生的学习兴趣。
⑵教学方法的改革：针对《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程计算公式多、概念多、变换多等特点，注重能力培养与和学科互动，充分利用计算机技术、多媒体技术和各类仿真软件的最新成果，采用灵活的教学手段，既能展现课程的重点难点问题，又能实现师生互动，突出基本原理中所蕴含的数学概念、物理概念和工程概念，实现学生能力的提升[2]。
⑶实验手段的改革：实验课时的安排是提高学生学习兴趣和学习能力的重要环节，是实现理论与实践有机结合的重要保证，因此针对两门课程的特点，分别安排借助Matlab编程知识进行验证性实验和综合设计性试验，解决理论与实践，强化学生的自我学习能力。
⑷课程体系的改革：针对信息处理技术的发展，在两门课程的基础上，增加Matlab应用、EDA技术和DSP技术等，形成完善的课群体系。
2.2课群内各课程之间的优化整合关系
2.2.1优化信号与系统和数字信号处理两门课程的学习内容
信号与系统主要讲授两大信号（连续时间信号与离散时间信号）的时域与变换域、两种系统（连续时间和离散时间系统）、三大变换（傅里叶、拉普拉斯、Z变换）的具体知识点需要重点讲授，系统的状态变量分析只做一般讲解。数字信号处理主要讲述离散时间信号的时域和变换域分析、离散傅里叶变换（DFT）利用时域抽样定理和频域抽样定理实现时域到频域的映射关系、基于时间和频率抽选奇偶分解的快速傅里叶变换（FFT），接着讲述无限和有限冲激数字滤波器对信号的具体实现，完成信号滤波处理的功能。
对于信号与系统和数字信号处理内容之间的联系应各有侧重，做好前期课程的基础知识与后续课程的综合知识的过渡，有效解决课程的交叉问题，比如在信号与系统的课程中重点讲解三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基础知识，化繁为简地讲解公式的推导过程，重点讲解变换对及性质的应用。而在数字信号处理中对于离散时间信号与系统的时域分析是重复知识点，要依据知识体系的完整性、课程群内课程的知识衔接、学生的掌握程度进行交叉知识的处理，以总结性质重点阐述以抽样定理为桥梁讲解这三大变换之间的关系将其从点到面的知识扩展就是信号分析的主线，从微观到宏观的把握知识脉络。简单介绍用纯数学的方法求解系统的时域响应，突出卷积方法求解差分方程的优越性等，整体介绍连续周期信号、连续时间非周期信号、离散周期信号和离散非周期信号的频谱的表示形式，即都是将信号表示为正弦信号不同频率的线性组合，更能直观的介绍四种信号的频谱特点，使其Fourier的数学概念和物理概念得以更好的体现。在两门课程之间做到既有分工又可以视为整体，不重不漏，逐步加深，融会贯通。
2.2.2基于Matlab的仿真实验在课程群建设的重要性
Matlab仿真的应用中数字信号处理工具箱的运用使得系统分析、信号的谱分析、数字滤波器的设计方面应用更为普及和广泛，应用 Matlab可以很容易地进行信号与系统的傅立叶分析、卷积运算、滤波器设计、信号滤波等工作，在信号系统的课程中安排验证性实验偏重于理论与实验的统一，在数字信号处理课程中安排综合性实验偏重于创新能力的培养。[3]Matlab基础及应用的理论与实践教学能够有效提高学生对数字信号进行处理的应用能力，对于分析问题、解决问题、创新能力的培养有很大的积极作用。 2.2.3 EDA课程设计在课程群建设中的主导性
EDA课程设计，主要通过应用两个工具软件——Protel2004和MATLAB7.0，完成电子线路的制版和线路仿真工作，图文并茂、易学易懂，在课程设计的选题方面学生自主性选题、集思广益的探讨方案，教师以启发为主、指导为辅。学生能够有效地完成信号与系统的整机软硬件联调工作，提高自身的学习能力。课程设计的题目难度适中，展示课群的实践性和实用性，激发学生真正体会到成就感。
建立《信号与系统》课程群，使理论课与实验课相互补充，加之课程设计做为实战性的锻炼，学生的学习更加系统化、体系化。课群建设前后的课程对比如图1所示。
图1 课群建设前后的课程对比
2.3课群的主要教学方法
⑴调整课程教学内容，加强基础，更新内容，拓展知识面，及时与学生沟通，了解教学效果，及时修正教学内容和课时安排。
⑵配合教学内容，具有直观教学效果的板书结合具有立体演示效果强特点的CAI多媒体课件，理论联系实践实现互动式教学，达到最佳的教学效果。比如公式的推导过程和例题、习题的讲解最好采用板书的形式。而对于采样定理、周期延拓、数字滤波器、卷积定理等内容用多媒体进行动画演示信号的变化过程和系统的响应结果，使之更生动，感性认识更强。
⑶加强实践环节，提高学生动手能力，通过举行“信号与系统及Matlab应用知识竞赛”等，通过自己动手完成系统的设计和仿真，拓展传统实验的广度和深度，激发学生学习兴趣，提高软硬件联调能力，完成综合素质的培养。
⑷在网络平台上提供多媒体电子教案、CAI课件、网络视频等，将全部的授课内容扩展上网，实现网络与实际教学的同步更新，并开设奖励机制、网上问答机制等，鼓励学生通过网络学习加深认识，加强理解， 鼓励学生自主学习，有效解决实际教学中课堂人数过多，师生沟通不便、自学通道不畅等问题，增强学生学习的主动性。
3.结语
随着电子科学和与计算机技术的发展，本文对于信号与系统课群的建设从研究目标、研究内容、教学方法提出了大胆的尝试，课群的建设“以学生为根本，培养能力为核心”，笔者通过在教学实践中不断地摸索与实践，对于学生学习的主动性与创新性已经取得了阶段性的成果，但还需配合教学体制的多方面协调才能取得最佳效果，为适应时代科学技术的飞速发展与大量的应用性人才培养做出自己的贡献。
参考文献：
[1]王颖，胡学友.“数字信号处理”教学改革初探[J].合肥学院学报，2007，17（1）：82-84.
[2]郑海峰.独立学院数字信号处理教学改革思路[J].科技资讯，2010，20：184.
[3]丛玉良，王宏志.数字信号处理原理及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2009.
【关键词】信号系统 课程建设 教学改革
【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0031-02
1.引言
《信号与系统》是电气信息类专业本科生必修的专业基础课程，目前许多重点高等院校将它作为相关专业硕士研究生入学考试的课程。《信号与系统》这门课程体现了事物本质在物理概念、数学概念、工程概念三者相结合的产物。该课程以高等数学、复变函数、电路原理、概率论与数理统计课程为基础，是学生在学习后继专业课程如数字信号处理、DSP原理及开发应用、现代信号处理、通信原理、自动控制原理等课程的先修课程，所以《信号与系统》这门课程在教学环节中起着承上启下的重要作用，其教学质量不仅直接影响到学生对后续课程重要概念的理解和分析解决工程问题的能力，也对通信、雷达、测试、控制、生物医学工程等众多学科和工程领域起着不可低估的作用[1]。有必要建立《信号与系统》的课程群。
2.针对民办高校信号与系统课群建设亟待解决的问题
《信号与系统》和《数字信号处理》作为我院电子信息工程专业的专业基础平台课，目前授课对象仅为电子信息工程专业，专业涉及面窄，与其自身的强大功能不相符；其次信号与系统作为学科基础课和数字信号处理作为专业主干课在课程开设时，为求自身体系的完整性，存在有内容重复，衔接不合理、内容综合不够、理论与实践严重脱钩等问题；再次随着信息技术的快速发展，正面临着“教什么，如何教；学什么，如何学”的严峻挑战和实现从知识型人才转变为应用型、综合型、创新性人才培养模式的思考，如何实现《信号与系统》和《数字信号处理》的授课内容与学科的发展同步及如何有效利用科学技术的发展实现理论与实践的统一是急待解决的问题。根据民办高校的招生生源与办学目标及就业方向的现状，以期通过对现有资源进行整合同时增开一些新的课程，解决上述问题，有效地提高信号与系统的教学质量。
2.1课群建设的总体思路
⑴教学课程的改革与整合：系统的分析《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程自身的特点，进行有机的整合，信号与系统与数字信号处理两门课程的教学内容有着密不可分的内在联系，其中心是通过对各种不同信号的分析，实现信号的处理，达到所希望得到的信号，注重学生综合应用知识能力和自主学习能力的培养；同时针对信息技术的发展，介绍其在新兴学科和领域中的应用，进一步激发学生的学习兴趣。
⑵教学方法的改革：针对《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程计算公式多、概念多、变换多等特点，注重能力培养与和学科互动，充分利用计算机技术、多媒体技术和各类仿真软件的最新成果，采用灵活的教学手段，既能展现课程的重点难点问题，又能实现师生互动，突出基本原理中所蕴含的数学概念、物理概念和工程概念，实现学生能力的提升[2]。
⑶实验手段的改革：实验课时的安排是提高学生学习兴趣和学习能力的重要环节，是实现理论与实践有机结合的重要保证，因此针对两门课程的特点，分别安排借助Matlab编程知识进行验证性实验和综合设计性试验，解决理论与实践，强化学生的自我学习能力。
⑷课程体系的改革：针对信息处理技术的发展，在两门课程的基础上，增加Matlab应用、EDA技术和DSP技术等，形成完善的课群体系。
2.2课群内各课程之间的优化整合关系
2.2.1优化信号与系统和数字信号处理两门课程的学习内容
信号与系统主要讲授两大信号（连续时间信号与离散时间信号）的时域与变换域、两种系统（连续时间和离散时间系统）、三大变换（傅里叶、拉普拉斯、Z变换）的具体知识点需要重点讲授，系统的状态变量分析只做一般讲解。数字信号处理主要讲述离散时间信号的时域和变换域分析、离散傅里叶变换（DFT）利用时域抽样定理和频域抽样定理实现时域到频域的映射关系、基于时间和频率抽选奇偶分解的快速傅里叶变换（FFT），接着讲述无限和有限冲激数字滤波器对信号的具体实现，完成信号滤波处理的功能。
对于信号与系统和数字信号处理内容之间的联系应各有侧重，做好前期课程的基础知识与后续课程的综合知识的过渡，有效解决课程的交叉问题，比如在信号与系统的课程中重点讲解三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基础知识，化繁为简地讲解公式的推导过程，重点讲解变换对及性质的应用。而在数字信号处理中对于离散时间信号与系统的时域分析是重复知识点，要依据知识体系的完整性、课程群内课程的知识衔接、学生的掌握程度进行交叉知识的处理，以总结性质重点阐述以抽样定理为桥梁讲解这三大变换之间的关系将其从点到面的知识扩展就是信号分析的主线，从微观到宏观的把握知识脉络。简单介绍用纯数学的方法求解系统的时域响应，突出卷积方法求解差分方程的优越性等，整体介绍连续周期信号、连续时间非周期信号、离散周期信号和离散非周期信号的频谱的表示形式，即都是将信号表示为正弦信号不同频率的线性组合，更能直观的介绍四种信号的频谱特点，使其Fourier的数学概念和物理概念得以更好的体现。在两门课程之间做到既有分工又可以视为整体，不重不漏，逐步加深，融会贯通。
2.2.2基于Matlab的仿真实验在课程群建设的重要性
Matlab仿真的应用中数字信号处理工具箱的运用使得系统分析、信号的谱分析、数字滤波器的设计方面应用更为普及和广泛，应用 Matlab可以很容易地进行信号与系统的傅立叶分析、卷积运算、滤波器设计、信号滤波等工作，在信号系统的课程中安排验证性实验偏重于理论与实验的统一，在数字信号处理课程中安排综合性实验偏重于创新能力的培养。[3]Matlab基础及应用的理论与实践教学能够有效提高学生对数字信号进行处理的应用能力，对于分析问题、解决问题、创新能力的培养有很大的积极作用。 2.2.3 EDA课程设计在课程群建设中的主导性
EDA课程设计，主要通过应用两个工具软件——Protel2004和MATLAB7.0，完成电子线路的制版和线路仿真工作，图文并茂、易学易懂，在课程设计的选题方面学生自主性选题、集思广益的探讨方案，教师以启发为主、指导为辅。学生能够有效地完成信号与系统的整机软硬件联调工作，提高自身的学习能力。课程设计的题目难度适中，展示课群的实践性和实用性，激发学生真正体会到成就感。
建立《信号与系统》课程群，使理论课与实验课相互补充，加之课程设计做为实战性的锻炼，学生的学习更加系统化、体系化。课群建设前后的课程对比如图1所示。
图1 课群建设前后的课程对比
2.3课群的主要教学方法
⑴调整课程教学内容，加强基础，更新内容，拓展知识面，及时与学生沟通，了解教学效果，及时修正教学内容和课时安排。
⑵配合教学内容，具有直观教学效果的板书结合具有立体演示效果强特点的CAI多媒体课件，理论联系实践实现互动式教学，达到最佳的教学效果。比如公式的推导过程和例题、习题的讲解最好采用板书的形式。而对于采样定理、周期延拓、数字滤波器、卷积定理等内容用多媒体进行动画演示信号的变化过程和系统的响应结果，使之更生动，感性认识更强。
⑶加强实践环节，提高学生动手能力，通过举行“信号与系统及Matlab应用知识竞赛”等，通过自己动手完成系统的设计和仿真，拓展传统实验的广度和深度，激发学生学习兴趣，提高软硬件联调能力，完成综合素质的培养。
⑷在网络平台上提供多媒体电子教案、CAI课件、网络视频等，将全部的授课内容扩展上网，实现网络与实际教学的同步更新，并开设奖励机制、网上问答机制等，鼓励学生通过网络学习加深认识，加强理解， 鼓励学生自主学习，有效解决实际教学中课堂人数过多，师生沟通不便、自学通道不畅等问题，增强学生学习的主动性。
3.结语
随着电子科学和与计算机技术的发展，本文对于信号与系统课群的建设从研究目标、研究内容、教学方法提出了大胆的尝试，课群的建设“以学生为根本，培养能力为核心”，笔者通过在教学实践中不断地摸索与实践，对于学生学习的主动性与创新性已经取得了阶段性的成果，但还需配合教学体制的多方面协调才能取得最佳效果，为适应时代科学技术的飞速发展与大量的应用性人才培养做出自己的贡献。
参考文献：
[1]王颖，胡学友.“数字信号处理”教学改革初探[J].合肥学院学报，2007，17（1）：82-84.
[2]郑海峰.独立学院数字信号处理教学改革思路[J].科技资讯，2010，20：184.
[3]丛玉良，王宏志.数字信号处理原理及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2009.