《信号与系统》课程标准

《信号与系统》课程标准第一部分课程概述一、课程名称中文名称：《信号与系统》英文名称：《Signals and Systems》二、学时与适用对象课程总计90学时,均为理论课。

本标准适用于四年制、五年制生物医学工程专业。

三、课程性质地位《信号与系统》是生物医学工程专业开设的一门必修的专业基础课程。

它是以数学方法研究电信号与电系统的分析与求解，在现代电子类理工科的学科发展中，起着建立数学研究方法和实际工作桥梁的重要作用。

对信号与系统知识的理解和掌握，将为学员以后的实际工作打下基础。

预修课程为《高等数学》、《线性代数》、《电路原理》等，主修完本门课程后，学员将进一步学习《数字信号处理》、《医学图像处理》等后续课程。

四、课程基本理念1．准确把握本课程在人才培养方案中的作用和地位，教学内容、方法、手段的选择必须以人才培养目标和规格为依据。

2．坚持学员为主体，教员为主导的教学理念。

教学过程渗透素质教育、动手能力的培养等现代教育思想和观念。

3．在具体教学中应注意以下几个问题：（1）理论联系实际作为一门专业基础课，理论与实际的结合尤为重要。

由于这门课是利用数学工具来分析信号求解系统，所以在一开始接触时很多学员会不适应，将理论从实际中抽象出来需要一个思想转变的过程。

教学活动中，教员应该有意识地找出实际学习生活中学员可能接触到的一些例子，通过对这些实例的分析帮助学员完成这一思想转变，从而使学员开始学会使用理论工具来分析实际问题，使理论与实际通过数学这座桥梁联系到一起。

在教员的启发引导和实例教学的作用下，建立用数学方法解决实际工程问题的思维模式，培养学员分析问题、解决问题的能力。

（2）重视教与学的结合从课程的设计到评价的各个环节，在注意发挥教员教学主导作用的同时，还要特别注意学员学习的主动性，以充分发挥学员的积极性和学习潜能。

提高学习的主动性，就要求教员能够在这门看起来枯燥的理论课程教学中，能够让学员发现乐趣，形成适合自己的学习方法。

教学中注意把一些有利于思维方式形成的问题交给学员，引起学员的注意力，教员从解决问题的思路着手对学员进行启发，调动学员的思维方式转变；适当采取一些能够让学员参与到教学活动当中的形式，比如自学部分内容然后在课堂上模拟讲课。

（3）教学方式对于理论基础课，现有的教学手段有板书、幻灯、动画等，充分利用这些手段丰富教学实践，增强学员对一些理论基础的理解和应用，建立起学员正确的思维模式和解决问题的方式方法。

教学过程中还要注意这门理工科的主干课程与生物医学工程实际工作的结合，利用可以找到的医学工程方面的实例来丰富教学内容，增强学员的学习兴趣，进一步强化学员的知识与实践分析能力，开扩视野，培养科学的思维方式。

对于学员不易理解的一些理论推导过程，结合板书推导、幻灯的演示，能够起到加深印象的效果。

利用计算机辅助教学进行信号与系统分析的模拟，使学员对于抽象理论有更为直观的认识和了解，同时也培养了学员自己动手的能力。

五、课程设计思路1、框架设计与内容安排该课程的学习力求以统一的观点来阐明信号和系统的重要概念，培养学员以系统的观点看待信号处理过程以及电子信号检测系统，使学员在关注细节的同时注重整体，能够以全局的角度考虑问题。

本课程可以概括为两类系统(连续时间系统和离散时间系统)，三大变换(傅里叶变换，拉普拉斯变换和Z变换)和两类分析方法(时域分析方法和变换域分析方法)。

本课程要求学员树立从不同角度(时域、频域与复频域)来观察信号的思想，尤其是频率域角度；全面掌握线性时不变系统的不同分析方法(时域法、频域法、复频域法、Z域法、状态变量法)；通过习题练习与讲解以及Matlab软件进行计算机仿真等方式，加深对各种分析方法的理解与掌握。

2、教学实施具体的教学实施过程中，在注意发挥教员教学主导作用的同时，还要特别注意激发学员学习的积极性和主动性，以充分调动学员学习的潜能。

要求教员在这门看来枯燥的理论课程教学中，能够让学员发现乐趣，形成适合自己的学习方法。

教学中注意把一些有利于思维方式形成的问题交给学员，引起学员的注意力，教员从解决问题的思路着手对学员进行启发，调动学员的思维方式转变。

在课程教学方法上，将课堂讲授和幻灯、板书等有机地结合起来，充分利用多媒体教学手段提高教学效率。

对于学员不易理解的一些理论推导过程，结合板书推导、幻灯的演示，起到加深印象的效果。

强调分析方法的多样性和启发式教学，调动学员的主动性及参与性。

在课堂教学中，在宏观上引导学员对课程内容的整体把握，在掌握课程基本内容和基本方法的基础上，使学员能够触类旁通；在微观上启发学员能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题、解决问题。

注重基础课与后续专业知识点的结合，将信号与系统课程与生物信号采集和信号检测、数字图像处理和DSP原理及应用等相结合，注重知识的联系及其扩展，使学员用辩证发展的思维看待知识的学习，形成发散的思维，从而使所学的知识构成有机的整体，有利于学员对后续专业课程的学习和培养学员的综合能力。

将最新科研成果渗入到实际教学的各个环节中，有助于学员开拓视野，加深对本课程基础理论的理解，充分将理论和实际有机结合。

3、课程评价课程评价以学员评教评学、督导监控、管理部门测评等方式进行，其中课程考核是课程评价的主要形式，在设计课程考核时，以课后作业完成情况和课堂回答问题情况等确定平时考查成绩，计算机仿真部分以大作业完成情况和结果确定，理论考核情况确定笔试成绩，其中平时成绩占10%、大作业成绩占20%和理论笔试成绩占70%。

在理论考核中侧重考核学员对基本知识、基本技能、基本方法的掌握情况和利用基本知识解决实际问题的能力。

课程结束后认真做好学员考试成绩统计分析和试卷质量分析报告，并按学校要求进行教学档案管理。

六、课程学习策略与建议针对信号与系统的课程特点，理论公式多、数学推导多、波形分析多、与实际工程问题结合紧密等，给学员提供以下学习策略与建议：1、始终围绕着问题这个主线来思考。

学习过程中应该带着问题去学习，即为什么要学习本次课的内容？学完该部分内容内能做什么？在学习过程中按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行，这样有利于学员对相关知识点的理解和掌握。

2、物理意义和数学推导相结合。

学员学习过程中应注意知识点所对应的物理意义的理解。

物理意义的理解可以使学员对相对枯燥的理论和公式有更为直观和形象的理解。

3、数学分析和波形分析相结合。

信号与系统这门课的一个特点就是波形变换和波形分析较多，而波形是信号的最直观的一种表现形式，所以在本门课程的学习过程中应该注意数学和波形分析两者相结合，通过matlab软件的计算机辅助教学来加深学员对相关知识点的直观理解和掌握。

第二部分课程目标一、总体目标通过对《信号与系统》的学习，能够阐述和应用信号与系统的基本理论、基本知识和基本技能，能够说明信号与系统分析方法的发展现状，并学会应用数学工具来解决实际工程应用问题的方法，学会从系统的观点和水平来处理问题解决问题，为其他相关的后续课程打下必要的理论基础。

二、分类目标(一)知识与技能目标1、基本理论知识(1)能够说出信号与系统的基本概念，能够辨认不同种类的信号。

(2)能够阐述连续系统时域分析的基本理论、基本方法，能够解决其在实际系统求解中的应用问题。

(3)能够说出信号频谱的基本概念，会比较信号的时域特点与其频谱成分的关系，能够阐述连续系统频域分析的基本理论、基本方法，能够解决其在实际系统求解中的应用问题。

(4)能够说明信号复频谱的基本概念，能够阐述系统复频域分析的基本理论、基本方法，能够解决其在实际系统求解中的应用问题，会比较连续系统时域特性与系统复频域函数的关系。

(5)能够归纳离散系统的时域与变换域分析求解方法。

(6)能够归纳连续和离散系统的状态变量分析方法。

2、基本技能（1）能够使用Matlab软件进行基本的编程。

（2）能够使用Matlab软件对信号与系统课程中的一些知识点进行仿真和波形演示。

（3）具备了利用信号与系统的观点来对实际工程问题的分析和解决能力。

（二）过程与方法目标(1)通过课堂系统学习，逐渐学会信号与系统学习的基本方法，通过课后练习和大作业，学会利用进行信号处理的分析和计算，初步掌握利用信号处理理论解决实际问题的方法。

(2)通过自主学习、网络调研等加深对所学知识的理解，逐步理解和掌握信号处理技术研究问题、解决问题的思路和方法，有针对性地探索运用理论知识解决问题的能力。

(3)参与课堂讨论，主动思考、积极探索，激发求知欲和创造潜能。

培养自主学习的积极性和主动性。

养成勤于思考、善于提问的学习习惯，能对所学内容能进行较为全面地理解和掌握。

利用研究型学习方法学会发现问题、分析现象、探讨原理、提供思路、归纳总结等。

（三）情感态度与价值观(1)增强对科学的求知欲，养成乐于将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

(2)坚持理论与实际相结合的观点，热爱实践活动，积极科学研究。

(3)追求科学精神，保持实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有独立判断是否符合科学规律的初步意识。

(4)养成独立思考、勤于思考的学习习惯和严谨细致的工作作风，保持谦虚好学的态度。

(5)通过解决实际问题，树立克服困难的自信，体验战胜困难、解决问题的喜悦。

(6)养成较强的沟通能力，树立团队协作精神。

愿意依据客观事实提出自己的见解，听取不同的意见，并具有根据实际情况分析问题、解决问题的能力。

(7)树立社会责任感和军人使命感，形成用科学技术知识为祖国、人民和军队服务的意识。

第三部分内容标准二、内容要点与基本要求第一章信号与系统的基本概念基本要求：能够说出信号的概念，能够对信号进行分类，阐述信号的两种分析方法，会使用信号的基本运算规则进行解题。

能够说出系统的概念，能够对系统进行分类，能够使用线性时不变（LTI）系统判断的数学准则以及其分析的一般方法解题。

重点：信号概念、线性特性、时不变特性难点：信号的综合变换第二章连续信号与系统的时域分析基本要求：能够使用连续时间系统的两种时域分析方法解题：即微分方程法和卷积积分法。

能够解决线性非时变连续时间系统对于几种常用时间信号作为输入激励时的输出响应求解问题。

重点：零输入响应和零状态响应、冲激响应，阶跃响应、卷积积分难点：信号卷积的概念及计算方法第三章连续信号与系统的频域分析基本要求：能够说出傅里叶级数正交分解和傅里叶级数的物理意义，能够使用数学知识进行傅里叶变换理论的引入及其性质的推导和证明，能够使用傅里叶变换的方法对线性非时变系统进行频域分析。

重点：周期信号的频谱、非周期信号的频谱、付里叶变换的性质难点：连续LTI系统的频域分析第四章连续信号与系统的复频域分析基本要求：能够使用拉普拉斯正变换、反变换以及拉普拉斯变换的基本性质解题，能够使用线性非时变系统的复频域变换分析法，即拉普拉斯变换分析法求解系统的响应。