1、“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化摘 要：知识总量不断增长，知识度的不断更新完善，使本科的教学不断地向基础化方向的建设，使学生有更扎实的基础，去接受科技的更新，基础课程教学在本科教学的地位愈来愈高。电路原理与信号与系统的基础知识已是电子类各专业的必要的教学内容。因此基础课程要从根本上整体优化课程结构。本文提出了电子类专业“电路原理”与“信号与系统”两门课程教学内容进行整合与优化 ，并在实际教学过程中提高教学质量，优化整体。 关键词：课程整合;电路原理;信号与系统 1“电路原理”与“信号与系统”课程介绍 “电路原理”课程是高等学校本科电子与电气信息类专业重要的基础课，该课程以分析电路中
2、的电路原理，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容，为之后的专业基础课和专业课提供电路理论基础知识及电路分析方法支撑的重任。对电气工程及其自动化专业，电路课程尤为重要。学习本课程要求学生具备相关的数学和物理知识基础。电路课程理论严密、逻辑性强，有广阔的工程背景。电路理论是当前电子科学技术的重要理论基础之一。学生通过对本课程的学习，有助于树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，对科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力的培养也具有重要的作用。学生通过“电路原理”课程的学习，应该掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析方法和初步的实验技能，为进一步学习电路理论打下初步的基
3、础，为学习后续专业课程准备必要的电路知识。 “信号与系统”课程已经从电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成电子信息、自动控制、电子技术、电气工程、计算机技术、生物医学工程等众多电类专业的专业基础课程，甚至在很多非电专业中也设置了这门课程，而其内容也从单一的电系统分析扩展到许多非电系统分析。虽然各个专业开设这门课程时的侧重点会有所不同，应用背景也有差异，但是，本课程依然保留了以分析系统对信号的响应为主线的教学体系，以适应当代信息科学与技术发展的需要。 信号与系统的教学内容分为两大部分：连续信号与系统分析和离散时间系统分析。涉及了信号与系统的概念、信号分析、连续时间系统和离散时间系统的时域和频域分
4、析、系统的状态变量描述、傅里叶变换、拉普拉斯变换、z 变换等等。该课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。 2 两门课程内容优化整合 两门课程内容的优化整合是教学改革的重点和核心，两门课程不是简单的整合在一起就成，而且两门课程之间相关联的内容有大量重复，“电路原理”课程中包含了“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，如电路与系统的复频域分析、系统函数、系统稳定性、系统频率特性、系统零输入响应和零状态响应、自由响应和强迫响应、傅里叶级数和傅里叶变换、频谱、系统复频域分析、状态变量法等。因此，如何优化教学内容，避免重复教学是课程内容优化的一个核心。在总体优化上应突出两门课程的重点，既要
5、保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单重复，力求构造相对完整的课程体系，不再单独强调各个学科课程之间的内容体系，使两者相互交融、相辅相成。在内容的选择上，将电路与系统的复频域分析，系统的网络函数等内容放在电路中讲述，在“信号与系统”中重点讲述傅里叶变换，并以傅里叶变换为核心研究线性系统和信号处理和通信理论的相关问题，着重信号分析和信号通过线性系统的响应大力压缩拉普拉斯变换相关内容，加强离散分析和 Z 变换等相关知识。使既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单、重复、力求构造相对完整的课程体系。 3 新课程特点 将“电路原理” 、 “信号与系统”课程内容进行整合优化为“电路
6、、信号与系统” ，两门门课程的整合不是简单地拼凑成一门课程，而是按照专业培养目标融合成有机联系的课程体系。 3.1 内容更加精练、学时减少 对“电路原理”课中某些经典内容，如网孔法、电压法、电流法等电路分析方法，只介绍基本概念和方法，不再追求复杂电路的计算，复杂电路分析可以借助于电路分析软件实现。对“信号与系统”中微分方程和差分方程的各种经典解法，只了解基本概念、物理意义，不需要掌握复杂的求解过程，主要掌握如何用信号与系统的基本理论，分析和解决工程中的实际问题。这使得学生对两课程学习效率提到，也提高了教学质量。 3.2 为避免内容膨胀、课时增加，在“电路原理”课程中压缩某些经典内容 3.3 在
7、“电路原理”课程中，始终如一地建立信号与系统的概念 把电路看成为一个系统，特别强调系统的自由响应和强迫响应、零输入响应和零状态响应的物理概念。 3.4 可以强调三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z 变换）的数学概念、物理概念和工程概念，傅里叶变换、拉普拉斯变换在“电路原理”课中介绍，在“信号与系统”中在拉普拉斯变换的基础上引入 Z 变换，并且实际运用。 3.5 特别强调信号频谱的概念 “电路原理”非正弦电路分析一章中，加强了频率特性和频域分析的概念，为学习离散时间信号分析奠定坚实的基础。 4 教学方式改革 在对课程内容整合和优化的同时，需要对教学方法和教学手段进行改革，总体上调动学生学习的主
8、动性和积极性，要改变传统的满堂灌、填鸭式的传统教学方法，实行启发式、讨论式、发现式教学，传统教学与现代教学相结合，使学生不会感觉学习疲惫。 4.1 转变传统的教学思想 改变传统教学方式，不该想以前一样重分数而不重能力，得注重学生的动手能力与所学知识的综合应用能力和创新能力的培养。在具体教学过程中，重视基本内容的深刻理解和基本概念的建立，熟练掌握公式的使用和解题技巧，强化所学知识的综合应用与创新能力的培养;使学生有更多的发现问题、思考问题的空间。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即 O+和 O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入 （t）函数，利用函数可以解决此
9、类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。又如离散信号与系统分析中，数字滤波器的滤波过程和滤波性能是一个难点，在讲授中反复比较模拟滤波器和数字滤波器的特点及共同点，使学生对数字滤波器有一个清晰的概念。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即 O+和 O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。 4.2 加强计算机辅助教学 我们在电路课程中，可以增加机辅教学内容效果很好。在掌握基本内容、基本概念的前提下，在电路原理课程中引入计算机辅助手段，不仅可以形象展示电路性能、减少复杂电路计算量，同
10、时可以激发学生学习兴趣，并初步掌握电路分析设计的实用方法，为学生进入专业学习后接触实际应用打下良好基础。 目前，在电路教学中使用的计算机辅助分析软件主要是 MATALB，课堂教学中，在多媒体教学软件中加入利用软件计算进行演示的内容。同时安排专门的教学环节进行使用功能的介绍，并有专门的上机练习和考试时间。 在本教学体系中，电路原理方面的机辅教学可分成两个方面;先对电路原理见血内容进行演示，之后在开设 MATLAB 课程。在“信号与系统”课程中，由于课程内容以离散信号分析与处理为主，故进行计算机分析与处理实际上已属于实验教学的范围，是“信号与系统”课程一个必不可少的教学环节。考虑到学生已学过计算机
11、语言，且多数学生自备电脑，故在本课程教学过程中，我们编制了 MATALB 程序，结合教学进度布置作业由学生自行上机实验。通过上机实验使学生更好地理解信号分析与处理的基本原理，更好地巩固所学知识。 随着用人单位对本科生知识结构和水平要求的不断提高、本科专业结构调整以及新兴学科的不断增加和知识总量的不断增长，基础教育的地位和作用更需要加强，因此，对电子类等专业的“电路原理” “信号与系统”两门专业基础课程进行了整合和优化，在教学方法和教学手段等方面提出了相应的改革方案，使其更加系统化、规范化，教学效果会明显提高，随着科学技术的发展和电子类专业人才培养目标的改变，需要对课程体系进行不断调整和优化，以适应社会对人才的需求。 参考文献： 1李培芳，李育玲，童梅.“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化M.电气电子教学学报，2003-11-25. 2李萍，刘国忠.“电路原理” 、 “信号与系统”和“自动控制原理”课程的整合与优化M.光学技术，2007-11-15. 3许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣.“信号与系统”课程教学改革思考与实践M.电气电子教学学报，2008-02-15. 作者简介： 李洁（1992.12） ，男，福建省龙岩人，桂林市七星区桂林航天工业学院通信工程专业本科生。
