《信号与系统》课程教学方法的探究

中图分类号 ： Ｇ６ ４ ２ ． ４
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ９ ３ ２ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ４ ９ — ０ １ ７ ４ — ０ ２
《 信号 与系统 》 是一 门理论性 较强 又极具 实用性 的基础理论课程 。 从使用的教材来 看 ， 数 学推导 繁杂 ， 其 内容更趋 向于《 积分变换》 这 门数学课 程 ， 与实 际应 用结合得 不够紧密 ， 其物理意义难 以体 现 。从教学手
图１ 有 限 次谐 波 拟 合周 期矩 形脉 冲信 号 及 其 对 应 的 频谱 图
二、 引入 “ 比较” 加深理解简化公式推 导
信 号与系统所包含 的主要 内容包括 ：时域分 析 、 傅 里叶变换 、 拉 氏变换 、 ｚ 变换 及变换 域分 析 ， 而其 中
函数计算 与 图形 的结合来辅助教 学 ， 可达到提高 教学 质量 的 目的。 例如 ， 利用ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ ３ ￣ 具箱 ｄ Ｐ ｉ ｍ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ （ ） 、 ｓ ｔ ｅ ｐ
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如 『 ＝ ：
即对 一些非 收敛 函数加 一个 衰减 因子 ，使 其绝 对可
Ｆ （ ｊ ｗ ） ＝ｆ ｆ （ ｔ ） ｅ ｄ ｔ
Ｆ （ ｓ ） ：Ｊ ｆ （ ｔ ） ｅ － ｓ ｔ ｄ ｔ
（ １ ）
积， 这样就有 了（ ２ ） 、 （ ３ ） 式。 通过表 １ 可以看 出三大变换在 线性 、 尺度变换 、 折 三个 变换 的变换 因子 的不 同而 在符号 变量 上产 生 了
我们 通过引入ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 软件仿真 、比较法及理论与 实际 应用相结合等方法 ， 使教学效果得到明显的改善 。
一
Hale Waihona Puke Baidu
、
Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 辅助 ， 精 简教 学内容 。 使 其形象直观
利用ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 软件具有强大 的数值运算 功能 ，可 以 大量减少课 堂教学 中公式 推导 、运算 的时间分 配 ， 用 计算机辅助分析方法解决 问题 ， 帮助学生将 学习重心 从数学 计算 的过程 向计算结 果所 对应 的物理含 义转 移， 将 学 习重 点放在 对基本 概念 的分析 、 理解 和应用 上， 提高教学效率 。 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 强大的图形处理功能及符 号运算功能 ， 为我 们实现信号的可视化及 系统分析提 供 了强有力 的工具 。其 中 ， 信号 的可视化 图形描述就
（ ） 函数就可 以根据给定 的连续 系统微分方程 ， 绘制出 该 系统的冲击 响应 和阶跃 响应波形 图。利用 ｉ ｍ ｐ ｚ （ ） 函 数 可 以根 据给定 的离 散系统 的差分 方程绘 制 离散 系统 的单位 响应波形 图。 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 强 大的计算与绘 图功能也能辅助理解一
段上来看 ， 由于传 统的教学模式容 易使 学生陷入复杂 的数学推 导与运算之 中， 而忽略 了这些 数学运算 的结 论 所对应 的物理意 义 ， 从 而出现 “ 学无所 用 ” 的错觉 ， 以致 于学生学起来 困难 、 枯燥 、 乏 味。针 对这些 问题 ，
些基本 的概念 。如在 《 信号 与系统》 课程 的教学 中， 频 谱 的概念是 三大变换 中的一个基本概念 ， 也是一个理
三大变换 占有相 当大 的 比重 ， 也是难 点所 在 ， 但 它们 之间又有着千丝万缕 的联 系 ， 从定义到性质 都有很 多
相似性 。因此 ， 通过 比较三者之间的相似 与不 同之处 ， 可以加深理解 ， 同时又可 以以其 中一种变换 及其性质 联想记 忆另外 两种变换 。 从 定 义来看 ， 傅里 叶变换 、 拉 氏变换 、 ｚ 变换分 别
时移 、 频 域微分及时域卷 积有 相似 的性质 ， 仅 因为 （ ２ ） 叠、
２０１ ５年 １ ２ 月 第 ４ ９期
教 育 教 学 论 坛
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《 信号与系统》 课程教学 方法 的探究
赵长青 ， 莫禾胜 ， 周菊碹
（ 桂林航天工业学 院 电子工程系 ， 广西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
使得教学 内容更加形象 、 直观 ， Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 强 大的工具箱 函数 可 以分 析连续 时间信号 、 连续 时 间系统 ， 同样也
可 以分析离散 时 间信 号 、 离散 时间系统 ， 并可 以对信 号进 行各种变换域计算 ， 如相加 、 相乘 、 移位 、 反折 、 傅 里 叶变换 、 拉 氏变换 、 ｚ 变换等等多种计算 ｌ １ ｌ 。通过丁具
作者简介 ： 赵长青 （ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 湖北潜江人 ， 硕士 ， 讲师， 研究方 向： 数字图像与数字语音处 理。
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教 育 教 学论 坛
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摘要： 信号与 系统这 门课程理论性 强， 较为抽 象 ， 所 涉及数 学推导繁杂 ， 难于理解 ， 该文针对这 门课 程的特 点 提 出相应 的方法使其形象直观 ， 减少数 学问题 ， 更多的转化为物理意义的理 解， 使 该课程 简单 易学。
关键 词 ： 信 号 与 系统 ； ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿 真； 比较 法 ； 理 论 联 系实 际
解难点 。为 了使学 生更好 地理解频谱 的概 念 ， 在课堂 教学 中可 以直接利用 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 软件 ，用有 限次谐波分量 合成 逼近周 期矩形 脉 冲信 号来 帮助学生 理解并 推广
这一概念 。如图１ 所示 ， 周期矩形脉冲信号可以由不 同 频率 的正 弦信号拟合而成 ， 其每个频率 的幅值与频率 对应起来生成 的曲线 即为频谱 图。将其推广即可以理 解傅里 叶变换 ， 以及频谱的概念 了。