从课程群的角度谈信号与系统课程内容的处理

Vol.28No.4

Apr.2012

赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）第28卷第4期（上）

2012年4月信号与系统是电子信息类专业的专业基础课，讲述信号及系统的分析方法，其主要内容可概括为两个任务（信号分析与系统分析）、两种系统（连续时间系统与离散时间系统）、两种方法（时域分析与变换域分析）和三大变换（傅立叶变换、拉普拉斯变换和Z 变换）

.在具体知识点上，与先修课程“电路分析”

以及后续课程“数字信号处理”、“自动控制原理”、“通信原理”有交叉、重叠现象.这几门课程组成一个大信号类课程群，“信号与系统”处于课程群的核心位置.为使学生构建合理、

科学的知识体系，“信号与系统”与其它课程交叉知识点的处理，应从课程群的角度加以考虑.1

从课程群的角度处理“信号与系统”内容的必要

性

经过多年发展，课程群中的每门课程都自己相

对成熟和经典的内容，为求自身课程体系的完整，或者使教材面向更多的专业需求，教材内容存在部分重叠是正常现象.随着科学技术的进步，新技术不断涌现，同时课程学时却在越来越少，合理调整、处理课程间交叉知识就变得越来越重要.对课程间交叉、重叠知识的处理，常见的一种方式是将“信号与系统”与另一门或两门课程合并重组，如：与“电

路基础”[1-3]、与“数字信号处理”[4-6]、与“自动控制原理”[7-8]等.将不同课程整合为一门课程讲授，故然可

以有效解决课程交叉问题，但同时也不由许多不便之处.一是仅解决了

“信号与系统”与特定课程的知识交叉问题，与其它课程间的问题仍旧存在.另外，对教师要求较高，不同课程知识的整合、重组后，要求任课教师必须熟悉全部知识.最后，对整合后新课程，教材的定购也是一个问题.

“信号与系统”与另外四门课程一起，组成大信号课程群

.“信号与系统”与其它课程内容交叉知识的处理，应从课程群的角度进行.交叉知识的处理要以有利于构建学生科学、完整的知识体系为宗旨，有效协调“信号与系统”与其它课程群间知识的衔接，做到互相补充，相得益彰，而不是根据教师自己熟悉情况进行整合.2

从课程群的角度处理“信号与系统”内容的可行

性

从课程群的角度出发，协调“信号与系统”与其

它课程的关系，首先要尽可能不改变各课程知识体系的完整性，不能因为知识点相近就硬放在一起.如果因为“信号与系统”中讲系统频域分析，就将“自动控制原理”中的开环、闭环频率特性分析拿过来，显然是不合理的.

从课程群的角度出发，协调“信号与系统”与其它课程的关系，可以做到各有侧重，互相补充，在保证讲授知识不重不漏的基础上，实现学生对知识掌握的逐步加深.各课程从不同角度对知识进行讲解，既避免出现相近内容“大家都讲”，造成学时浪费，又避免出现“大家都不讲”，造成知识点遗漏.

“信号与系统”与课程群内其它课程间留有适

从课程群的角度谈“信号与系统”课程内容的处理

赵立岭

（德州学院物理系，山东德州253023）

摘要：“信号与系统”与多门课程间存在知识交叉，本文从课程群的角度对“信号与系统”与其它课程交叉内容的处理方式进行了讨论.通过协调课程内容、设置窗口等方式，在保证各课程知识体系相对完整的情况下，做到互相补充、

各有侧重，有效提高课堂教学效果，保障学生构建科学、合理的知识体系.关键词：信号与系统；课程群；课堂教学；电路分析中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1673-260X （2012）04-0220-03

基金项目：德州学院教育改革立项课题（JGLX-A09008）

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当接口，保证知识的连贯性.这样对任课教师来说，只需了解相近知识点在其它课程中是如何处理的，即可进行适当对接，而不必了解全部课程知识.根据课程性质，有些知识点可能是点到为止，为后续课程流出窗口；有些知识点需要的前面学习的基础上进一步深化.

从课程群的角度处理“信号与系统”与其它课程的交叉的内容，有利于学生形成构建完整的专业知识体系，并根据需要调整学时分配，提高课堂教学效率.

3“信号与系统”课程内容的处理

3.1“信号与系统”与“电路分析基础”交叉内容的处理

“电路分析”课程主要学习以电路基本理论、基本分析方法为主的成熟经典理论，“信号与系统”课程主要学习信号及系统分析的一般理论、方法.二者关系非常密切，从研究对象上看，前者关心的是局部，后者关心的是全局.对一个具体的电路，“电路分析”课程以拓扑约束和元件约束为基础，分析电路内各点电压、电流的关系；“信号与系统”则从系统的角度，研究电路作为一个整体所具有的功能及特点.一般“信号与系统”教材中，常以具体电路作为分析对象，因此两门课程相近知识点较多.

“线性动态电路的复频域分析”部分内容，应该在“信号与系统”中讲授.如果在电路课程中讲授，需要拿出很多学时讲拉普拉斯变换，得不偿失；而在“信号与系统”课程中，这仅仅是系统频域分析的一部分内容，给出元件约束关系及基尔霍夫定律的复频域表示形式，其余的分析方法与直流电阻电路分析相同，不需花费过多时间.（2）“零输入响应”和“零状态响应”在两课程中都应讲，但侧重不同.电路课程中讲授，一方面保证能够电路分析的“电阻电路分析—动态电路分析—稳态电路分析”完整结构体系，另外通过具体动态元件储能情况，说明“动态响应”、“零输入响应”以及“零状响应”的物理意义；在此基础上，

“信号与系统”从系统模型（微分方程）出发计算给定激励下的响应，不关心模型源自电路、机械系统还是力学系统.（3）冲激响应内容不在电路课程中提及.冲激信号概念比较难理解，在电路课程中讲授会增加课程难度，删减后也不会影响课程知识体系完整性；而该信号在“信号与系统”课程中是必不可少的，冲激响应在系统分析中的应

用也比较广泛.（4）激励加入前后状态的转换，在两课程中均讲.在电路课程中，仅讨论电容电压和电感电流无跃变的情况，并解释激励加入前状态{0-}与激励加入后系统状态{0+}的具体含义；对跃变情况，说明后续课程（“信号与系统”）中讲授，留出“窗口”.（5）正弦稳态电路的“相量法”分析，实质上是一种变换域分析，即将时域量变换为相量.在“电路分析”中讲授时，要提及变换域分析的概念，为后续“信号与系统”变换域系统分析进行“预热”.

3.2“信号与系统”与“自动控制原理”交叉内容的处理

“信号与系统”课程中讲授的系统分析适用于所有系统，包括控制系统.在“自动控制原理”中表明这个观点，便于学生建立课程间的联系，实现知识的有效迁移.由于两门课程关注重点不同，在内容上也应各有侧重.“信号与系统”要建立线性系统分析的一般理论和方法，而“自动控制原理”更侧重于通过时域分析、根轨迹法和频率法对控制系统进行“稳、准、快”的分析与设计，两门课程交叉内容的处理要以此为基础.（1）拉普拉斯变换以及Z变换的内容，在“信号与系统”中讲授，在“自动控制原理”中仅作简单复习.（2）信号流图及梅逊公式在“信号与系统”中讲授，为系统状态变量分析法的学习做准备；电子信息类专业一般不学习现代控制理论，这部分内容在“自动控制原理”中只要进行简单复习，即可保证控制系统数学模型内容的完整性.（3）系统函数的概念在“信号与系统”中讲授，该概念是系统变换域分析的基础，不可缺少.（4）系统稳定性的概念及判断，两课程中均讲授.“信号与系统”中作为系统分析的内容，主要介绍系统函数极点分布与系统稳定性的关系.而“自动控制原理”要进一步讲授系统稳定的代数判据与频率判据.两者并不矛盾，后者是对前者的深化.（5）采样信号及其频谱以及Z变换的内容，在“信号与系统”中讲授.“信号与系统”课程讲述连续与离散两类信号与系统，通过采样定理，可将连续与离散两部分内容联系起来，连续信号与系统的分析理论可迁移到离散信号与系统的分析.如果“自动控制原理”需要讲授“采样控制系统”.只需同连续系统那样，讲时域分析、根轨迹分析和频域分析，而分析基础知识复习信号与系统的相关内容.

3.3“信号与系统”与“数字信号处理”交叉内容的

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