“信号、系统与控制理论”新课程实践与思考.docVIP

“信号、系统与控制理论”新课程的实践与思考 　　摘要:根据电子电气(EE)类各专业的教学实际,针对“信号与系统”和“自动控制理论”等课程中许多知识相互重复的弊端,提出了将其科学地综合成“信号、系统与控制理论”新课程的具体方案,提出了依照“先信号、后系统,先连续、后离散”的顺序,按分析方法展开的知识结构,并在开设试验班与出版新教材的实践基础上,从符合学生认知规律、节省总课时和加快中国新世纪人才培养步伐等方面,进行了“信号、系统与控制理论”新课程意义的思考。 　　关键词:信号;系统;控制理论;新课程;实践与思考 　　中图分类号:G644文献标志码:A文章编号:1673-291X(2009)30-0231-03 　　 　　由于历史的原因,“信号与系统”和“自动控制理论”等关系十分密切的基础理论课,一直以来基本上是各自独立发展;这使得“信号与系统”和“自动控制理论”既有各自的侧重面,更有许多的共通之处[1～6](见图1),多年的教学实践使我们对此深有感受。 　　“信号与系统”和“自动控制理论”等课程同属电子电气(EE)类各专业的重要基础理论课,在国内兄弟院校的教学计划中,许多都是同期开设的[7],这样就必然造成 “单科学时不够、整体学时浪费、知识重复、教学效果不理想”的现状,与当前中国高等教育教学改革的环境不符,与中国高校课程开发与优化组合的总趋势不符。 　　在上述专业基础理论课程的学习中,很多学生反映:由于“信号与系统”和“自动控制理论”等课程的知识重复现象,也由于基础理论课程本身的抽象与难度,往往使学生产生多种困惑,不知道为什么要重复、不知道这些理论之间是什么关系、甚至不知道究竟学了些什么……。 　　在中国高等教育教学改革深化的今天,我们要着力凸现对学生“问题意识”、“自主意识”和“创新精神”的培养,做到互动式教学、在教学中以学生为本(人本主义),使学生处于“发现学习”的状态(美国教育心理学家布鲁诺的基本观点)、处于建构主义状态(18世纪哲学家Giambattisita Vico提出),使大学生清楚认识到自己在学习什么、建构什么……,要做到这些,条理清晰、逻辑严密的崭新课程与教材是必不可少的。 　　(一)新课程的知识结构 　　针对目前“信号与系统”和“自动控制理论”等教材存在的“知识重复”问题,结合电子电气(EE)类各专业教学计划与教学实践,我们经过认真总结、思考和研究,慎重提出综合后新课程的知识结构如图2所示,并将新课程命名为“信号、系统与控制理论”。 　　(二)构建新课程知识体系的原则与依据 　　1.一定要确保基础理论知识的完整性、科学性和连续性。“信号与系统”和“自动控制理论”等课程作为电子电气(EE)类各专业的基础理论,需要很强的完整性、科学性和连续性,对于“信号、系统与控制理论”新课程,更应如此。 　　考察图1不难发现,现行“信号与系统”课程在信号的分析方面比较透彻,而现行“自动控制理论”课程则在系统的分析方面比较透彻;也就是说,现行“信号与系统”课程在系统的分析方面稍嫌不足,而现行“自动控制理论”课程则在信号的分析方面比较薄弱;二者在“分析方法”的介绍方面,则基本是重复的。“信号、系统与控制理论”新课程将“信号与系统”和“自动控制理论”等课程有机地结合以后,不仅能充分发挥现行“信号与系统”和“自动控制理论”等课程各自的优点,而且能互相弥补各自的不足,使基础理论课程的完整性、科学性和连续性更加鲜明突出。 　　2.一定要符合学生的认知规律。“信号、系统与控制理论”新课程内容的确定应该科学、完整和清晰,不再存在冗重复的现象,要理顺“信号、系统与控制”三者之间的复杂关系,要符合学生的认知规律,使学生知道正在学什么、将要学什么、学了有什么用。 　　基于以上考虑,我们将“信号、系统与控制理论”新课程的内容分为上、中、下三篇。其中,上篇是基础、中篇是重点、下篇则是课程的现代内容与发展。 　　3.新课程的教学实现一定要有符合不同专业实际需求的详略取舍方案。在“信号、系统与控制理论”新课程实施教学之前,一定要根据不同专业的实际需求,确定上、中、下各篇内容在教学使用中的详略取舍方案,为新课程的教学实施提供合理的选择与安排。 　　(三)新课程的知识结构 　　“信号、系统与控制理论”新课程的知识结构如图2所示。图2的知识结构又具体划分为上、中、下三篇。上篇基础部分的基本知识结构前面已经表述,故不重复。 　　中篇部分的重点内容则主要包括时域分析法的特点、连续与离散信号的时域分析、连续与离散系统的时域分析;频域分析法的特点、连续与离散信号的频域分析、连续与离散系统的频域分析;复域分析法的特点、连续与离散信号的复域分析、连续与离散系统的复域分析;控制系统的校正与设计、非线性控制系统的分析等。 　　对于时域分