应用物理学专业设置信号与系统课程的思考与实践

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1、2018年第5期物理通报大学物理教学应用物理学专业设置信号与系统课程的思考与实践闫慧贺庆郭颖(中原工学院理学院河南郑州450007)(收稿日期:20170820)摘要:亟于新形势变革和社会需求,实践应用型本科道路,应用物理学专业在课程设置中加大实践课程比重,就应用物理学专业开设信号与系统课程建设和思考,从课程性质、授课技巧以及多方位教学手段突出物理与工程技术方面的融合,拓宽专业实践,培养厚基础、强技能、高素质创新实践型应用物理学专业人才.关键词:应用物理学信号与系统工程实践信号与系统是一门重要的专业基础

2、课程,是通理、通信电路、数字图像处理、微波技术等,有很密切信和电子信息类专业的核心基础课,其概念和分析的联系,是学习这些专业课程的重要基础性先修课方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、程.这是信号与系统课程的第一个特点,专业基础电路与系统等领域.随着信息技术的不断发展和信课,用途广泛,非常重要.息技术应用领域的不断扩展,其内容也从单一的电第二,这门课程涉及到大量数学课程内容,例如信号与系统分析扩展到许多非电信号与系统分析,线性微分方程、积分变换、复变函数、离散数学等,数课程也逐步扩展成电子信息、

3、自动控制、电子技术、学应用非常多,但并不单一阐述数学运算,而是理论电气工程、计算机技术、生物医学工程等众多电类专性与应用性并重,将数学上严谨的方法与工程上的业的专业基础课程,甚至在很多非电专业,例如应用技术结合起来,实用性很强,能达到全面培养学生逻物理学专业中也设置了这门课程.对于二本院校,亟辑分析以及知识迁移应用的能力.于新形势变革和社会需求,实践应用型本科道路,深第三,这门课程的基本概念、基本分析方法非常化课程体系改革,以中原工学院为例,应用物理学专重要,基本概念包括:连续周期信号的傅里叶级数,业在

4、新修订的2017版教学大纲中,大力增加实践课连续非周期信号的傅里叶变换、连续时间信号的拉[1]程比例.培养计划中对于专业课程体现出拓宽专普拉斯变换、离散时间信号(序列)的z变换等.在系业,提高素质的特点.为了拓宽专业,区分理科物理统分析方面,要求学生掌握系统的各种描述方法,包学专业,课程设置上适当减少理论物理课时,加大实括:连续时间系统微分方程的建立、离散系统差分方践课时的比重,以突出物理与工程技术方面的融合,程的建立,系统转移函数的计算.分析方法应用方这使得信号与系统课程的重要性得以突出.面,则主要涉

5、及卷积积分、卷积和以及傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换等方法求解线性1信号与系统课程性质特点时不变系统;应用线性系统的稳定性判定条件对连第一,作为专业基础课,信号与系统课程本身是续系统和离散系统进行稳定性分析;用模拟图(框[2]一门理论与实践并重的课程.另外,这门课程与很图)对系统进行模拟以及系统方程的建立;连续时多应用实践型专业课,例如通信原理、数字信号处间系统的时域和复频域解法;离散系统时域和z域作者简介:闫慧(1986),女,讲师,主要从事信号与信息处理方面的教学工作.—16—2018

6、年第5期物理通报大学物理教学解法等内容.2.2信号的分解在时域分析方法中,将响应的来源分为系统储2信号与系统课程授课技巧能和外界激励,即得到零输入响应和零状态响应.把要想讲好这门课程,突出基础性与课程层进,为复杂信号分解为众多基本信号之和,根据线性系统后续延伸拓展做铺垫,应从3个层面上讲清楚这3的叠加性:多个基本信号作用于线性系统所引起的个重要问题.响应等于各个基本信号所引起的响应之和.这些都2.1基本信号及其响应、分析方法是信号分解的思想,处理一般信号较为复杂,那么将相比其他专业基础课,信号与系统课程

7、中数学信号分解为基本信号的组合,探究一般信号与基本公式和理论定理还是比较多的,一些学生常常采用信号及其响应之间的关系,为研究一般性问题拓展死记硬背的方式记住公式和解题过程,没能深入理了新的思路.解隐藏在公式和解题方法背后的原理和意义.因此,例如第三章引入傅里叶变换∞在授课过程中,需要加强基本概念及定理实际意义1jωtf(t)=F(ω)edω2π∫-∞的讲解.这个公式不仅表示将信号从时域变换到频域,更深例如,冲激函数这个概念学生先前没有接触过,刻地理解这个公式,它表示了非周期信号分解为无在讲解中就不能只是

8、简单直接给出这么一个数学函数,而是要从冲激函数起源入手,用多媒体课件中的限多个频率为ω,振幅为F(ω)dω的指数分量ejωt的2π动画演示或板书的方式,让学生清楚地知道这个函连续和(积分).通过比较傅里叶级数和傅里叶变换,数是门函数取极限得到的,表示作用时间极短、作用可以发现,任意周期信号可分解为无穷多项不同频强度极大的这样一类信号(打击力、雷电作用等),有率的虚指数信号ejnω1t之和,其各分量的复振幅为这样直观的演示过程,学生就可以更容