信号与系统

学院：空间科学与技术学院

授课教师：朱娟娟

朱娟娟：我校信号与系统课程负责人，陕西省“课程思政教学能手”，陕西省第三届高校课堂教学创新大赛一等奖

课 程 简 介

    西安电子科技大学《信号与系统》是国家精品课程、国家级一流线上课程、陕西省课程思政示范课程。2016年在“爱课程”中国大学MOOC平台上线以来，累计200多所高校的20万人次参与课程学习，受到学生的广泛好评；课程入选“学习强国”，抗疫期间的教学方案被校内外多家媒体报道，起到了示范引领作用。

    《信号与系统》课程是通信工程、电子科学与技术、自动化等校内20多个专业的基础必修课，它主要讨论确定信号的特性、线性时不变系统的特性、信号通过线性系统的基本分析方法。主要内容包括：时域分析法、傅里叶变换分析法、系统复频域分析法、Z变换分析法、状态空间分析法，并通过实例分析介绍其在工程实际中的应用。

课 程 特 色

    本课程既有数学类课程中理论上的抽象性和严谨性，又有工程性和实践性的技术特征。

    课程沿时域-频域-变换域有序推进知识演进，揭示微分（或差分）方程-卷积法-傅里叶频域分析法-S/Z变换分析法的思维规律及演化优势，并采用“连续”与“离散”类比的科学方法，增强内容系统性、逻辑性，提高学生的科学思维能力。

    课程强调工程理念，重视案例分析，配备MATLAB仿真，激发学生对工程问题进行深入思考的兴趣，使学生能够综合应用所学知识解决工程问题，促进自主性学习和创造性实践。

课 程 思 政 教 学 设 计

教 学 目 标

价值目标

结合专业特色，渗透课程思政，培养学生科技报效国家的理想；加强课程实践，培养精益求精的科学精神、高阶创新能力，引领全面发展。

知识目标

学生能独立分析LTI系统的卷积求解法，掌握卷积的遍历加权和的思想、混响的模拟实践和图像滤波的应用，形成较为全面的知识体系和结构。

能力目标

通过理论和实践教学，学生从质疑、实践、讨论、验证等活动中，培养发现问题、提出假设、设计实验，解决复杂问题的能力。

课 堂 设 计 思 路

    本案例弱化公式推导，侧重原理分析，自然融入课程思政，通过深度互动式教学，实现教学目标。

（1）课堂从问题引入、公式推导、意义解读、工程案例，多处渗透课程思政，实现润物细无声的价值引领；

（2）利用雨课堂进行互动教学，随堂练习、分组展示、案例讨论、翻转教学，实现信息化教学创新；

（3）课上使用MATLAB语言进行仿真，教师做简单演示，学生分组进行有挑战度的实践；

（4）课后利用线上MOOC和西电学习平台，发布拓展资源，促进高阶自主学习和探索。

教 学 过 程

课程内容导入

    ①教师活动从卷积神经网络用于人工智能系统的应用进行课程引入；介绍西电人工智能学院雷达脑的成就。

    ②学生活动了解我校“雷达脑”完成SAR图像识别的重大突破，激发自豪感和使命感。

生活中的卷积分析

    ①教师活动发起雨课堂投票：哪里唱歌更好听；组织学生讨论生活中的背单词问题，引导学生思考；强调公式、启发哲学意义。

    ②学生活动学生分组讨论，展示背单词问题的计算公式；理解公式，观察0.9是衰减因子，感知坚持不懈的精神。

系统的卷积分析法

    ①教师活动从背单词系统引出零状态响应的提问；借鉴引例，结合课程主线，给出卷积和公式；解读响应是所有输入引起输出的叠加。

    ②学生活动根据老师启发，关联信号分解的基本思想，思考并得出离散信号的时域分解公式；观察卷积公式，理解输出和输入关系，深化付出才有收获的意义。

教 学 活 动 设 计

课 程 思 政 理 念 及 分 析

    家国情怀：课程导入时提出西电雷达脑的重大成就，打破了国外对我国SAR图像产品的封锁，进一步指出无论是冷门还是热门领域，都要坚持为国家奋斗的信念，要坐得住、做得好；

    科学精神：从卷积的哲学含义，渗透坚持不懈的奋斗精神；利用课程工程实践，发现科研的真善美---通过一个个的实践任务，培养脚踏实地和钻研探索的科学精神；

    时代担当：从知识点的含义，自然引出卷积代表日积月累的哲学意义，激发学生要持之以恒的不断努力，提高自己的综合素质，进一步为增强国家的科技实力做出贡献。

案 例 课

案例章节

第三章  3.3节  卷积和