《信号与系统》中Z变换移位性质的案例图解教学的探讨

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  摘 要:《信号与系统》课程教学的难点之一,在于课程中变换域及其性质的内容繁多、公式抽象。本文结合多年从事 “信号与系统”课程教学中的实践经验,探讨在Z变换移位性质的教学中,以案例图解推导进行教学,调动了学生的兴趣,达到轻松理解抽象的公式和应用公式的目的。教学实践表明教学手段和方法的改进,增强了学生的学习信心,改善了教学效果。
  关键词:信号与系统;教学手段;教学方法
  《信号与系统》是一门理论性极强、概念抽象、应用广泛的课程,是高等工科院校中电子信息工程、自动化工程、通信传输技术等专业的重要的专业基础课程。该课程的学习质量直接影响到后续课程《自动控制原理》、《数字信号处理》等课程的学习信心和效果。多年的教学实践表明,学生学习《信号与系统》最大的困难之一,在于变换域的概念抽象难理解,性质多,尤其学到课程的最后一部分,面对满页的Z变换性质表,相当一部分学生都缺乏信心,难以坚持。此时,课堂教学的方法就变得异常重要。一部分教师注重理论严谨,课堂会详细讲解性质的数学推导原理,一部分教师省略原理推导,课堂教学侧重利用性质的典型例题解算的讲解。然而上述方法,更适用于数学基础好,理解力足够的优秀学生,数学基础不过硬、综合能力比较差的学生在这样的教学过程中越发会对《信号与系统》缺乏信心,而这样的学生不在少数。笔者在多年的教学实践中探索出了一种较好的教学方法。结合有限长序列为案例,图解移位性质的产生过程,再总结严格的公式。学生在教学过程中即能理解公式的内涵,掌握起来又毫无压力。需要说明的是,Z变换存在双边Z变换及单边Z变换,由于单边Z变换在分析具有初始条件(即在起始时,不是静止的)的线性常系数差分方程的响应方面非常有用,本文的Z变换性质均以单边Z变换为前提,不讨论收敛域。
  一、Z变换的移位性质的知识点
  1.离散时间信号
  二、因果序列的移位性质1的图解教案
  利用因果序列实例及其右移序列,进行图解演示,如图3。可以看出,当因果序列右移一个单位时,其非零序列位对应相乘的Z的负幂次均比原Z变换高一个幂次。当因果序列右移两个单位时,其非零序列位对应相乘的Z的负幂次均比原Z变换高两个幂次。于此类推,右移n个单位,非零序列位对应相乘的Z的负幂次必然比原Z变换高n个幂次。图解过程清晰简洁的验证了移位性质1,。这样的解释过程,简单易懂,概念清晰。
  三、非因果有限长序列的移位性质2的图解教案
  四、结语
  信号系统是一门理论性强、抽象概念多、公式多、运算复杂的课程,仅仅利用传统的教学手段进行教学必然使得学生感到巨大的压力,结果总会不尽人意。本文为信号与系统课程教学提供了一个新的方向。利用简单易懂的实例、生动形象的图解教学帮助学生顺利掌握和理解抽象的公式,将会起到事半功倍的教学效果。学生提高了兴趣,激发的热情,教与学的过程能够良性互动,教学质量自然就提高了。
  参考文献:
  [1]郑君里等,信号与系统导论[M],北京:高等教育出版社,2010.
  [2范世贵,令前华等,《信号与系统》[M],西北工业大学出版社,2010.
  [3]魏昕,信号与系统课程教学的几点体会[J],中国科教创新导刊,2012 NO.26,131.
  [4]吴骏,韩晓军等,“信号与系统”课程教学方法与手段探析[J],2013年第29期,68-69,81.
  作者简介:余洁(1972-),女,汉族,四川渠县,硕士,副教授,研究方向:智能控制技术及自动化技术应用。
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