结合民航行业特点的《信号与系统》课程教学改革

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1、结合民航行业特点的《信号与系统》课程教学改革摘要：《信号与系统》是高等学校电子信息类专业的一门重要的基础课程，其基本特点是利用数学工具来分析科学研究和实际过程中的问题。本文拟针对民航行业特点，结合具体民航设备，将《信号与系统》课程中抽象的概念与民航实际应用相结合，提高学生的学习积极性，激发学牛思考实际问题的能力，从而进一步使学生将所学理论知识用于实践，为学生从事航空电子设备维修及相关工作奠定坚实的基础。关键词：教学改革；《信号与系统》；民航设备；二次雷达；机务维修中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9

2、324(2017)04-0110-02一、引言20世纪50年代，美国麻省理工学院MIT总结二次大战以來在通信、雷达和控制等领域广泛应用的基础理论，为大学本科生开设《信号与系统》课程。该课程以复杂的数学推导为基础，旨在利用数学工具来分析科学研究和实际应用过程中的问题。国际一流大学在本课程授课中，除了课堂讲授外，会安排很多时间给学生进行实验、讨论、交流，鼓励发现问题，并通过讨论的方式以使学生吃透概念。奥本海姆先生曾说过：“有些课程只是让学生不断的点头，而我们的讲课是让学生不断的思考”。国内众多高校开展了《信号与系统》精品课程的

3、建设工作，主要包括教学视频、PPT及网络课程，同时以部分课后练习和模拟试卷辅助。此外，在《信号与系统》课程的教学中引入计算机模拟仿真软件（如MATLAB）來帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试，通过实例介绍和分析该软件在《信号与系统》课程教学中的具体应用是一个主要的教改方向。中国民航大学承担着为我国民航事业培养专业型人才的重大任务，其屮，电子电器类专业毕业生的就业主耍面向民航机务。根据多年的教学经验发现，学生在学习的过程中更愿意关注与将来工作直接相关的问题，对于基础理论缺乏学习热情，尤其是部分数学基础

4、相对薄弱的学生在面对《信号与系统》课程时往往存在厌学心理。因此在教学过程中，探索一种结合民航行业特色、更为有效的教学手段，使抽象的概念与民航实际应用相结合，提高学生的学习积极性，激发学生思考实际问题的能力是非常必要的。考虑到民航设备一般造价都很高、体积大的特点，让所有学牛在学习阶段直接长时间接触民航设备不太现实。基于上述原因，本文拟结合民航具体的二次雷达设备，设计一套模拟演示系统，通过该系统向学生阐述《信号与系统》课程中所涉及的基本概念，使得学生能够在较短的时间内对信号和系统两方面内容所研究对象的描述方式、物理意义及系统的

5、分析方式有深刻的理解。一方面可配合理论讲解进行课堂演示，另一方面系统代码是开放的，学生可通过对代码的修改进一步将所学知识融会贯通，提高学习的积极性。二、教学环节设计列举二次雷达通过地面询问机发射询问信号，机载应答机接收到询问信号后根据所询问的内容产牛一定的应答信号来完成监视任务，因此二次雷达的工作过程与一般通信系统的工作过程类似。本节通过对航管二次雷达系统进行模拟，该系统从基带信号建模及系统建模开始，研究分析并模拟出经过航管二次雷达各单元模块后的信号表达式及波形，并考虑将这些信号通过傅里叶变换转换至频域，使得学生在学习的过

6、程中能更明确时域和频域的特点，通过对比学习的方法，以加深对知识的理解。首先简单介绍二次雷达工作原理及信号流程。这里，以询问信号的产生到被接收的整个过程为例，展开讨论，其中包含模数转换、调制、传输和解调。鉴于学《信号与系统》课程的学生一般还没有学习通信原理等课程，因此拟在描述中进行一些必要的简化。比如对于模数转化，只考虑离散化采样的过程，用这一过程來描述釆样定理的内容；从信号被发射到被接收的过程，若考虑自由空间传播，无噪声影响，只存在时延和衰减，因此这一过程可用来描述无失真传输系统等。下面列举几个模块来加以具体说明。1・信号

7、的描述与运算，主要通过对二次雷达发射基带信号的建模与仿真來向学生展示信号的数学描述和波形描述两种形式。此外，二次雷达发射的询问信号包含三个脉冲信号，可通过用基本脉冲信号来构造该发射信号的方式来阐述信号的基本运算：加减、乘除、反转、平移及尺度变换，使得学生将数学表达式与有实际物理意义的随时间变化的信号联系起来，将基本的数学运算与信号运算结合起来，深刻理解各种运算对信号的“作用”。更进一步的，如何根据已有的典型信号通过运算得到所需要的信号。2•调制原理。调制原理是《信号与系统》课程中一个非常重耍的知识点，也是非基带传输系统所不

8、可缺少的一个步骤，这里拟通过对航管雷达的调制模块的仿真来向学生更直观地展示调制原理。航管二次雷达发射的询问信号为幅度调制，通过对基带信号的数学模型与载波信号相乘的过程实现调制，通过对调制前后信号的时域波形及频谱分析，使得学生对调制过程有更深刻的认识。3.采样定理。通过对航管雷达发射机的A/D变换的模拟來