2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《信号与系统》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-06 13:01:26浏览次数:275

《信号与系统》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	信号与系统			课程英文名称	Signal and System
课程编码	F10ZB19F			适用专业	电子信息工程
考核方式	考试			先修课程	电路分析基础、高等数学
总学时	56	学分		3.5	理论学时		50
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：6
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《信号与系统》是电子信息工程专业本科生的专业基础主干课程，是该专业的必修课程。通过本门课程的学习，学生应该能够掌握基本的信号分析的基本理论和方法，掌握线性时不变系统的各种描述方法，掌握线性时不变系统的时域和频域分析方法，掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工程应用中的一些重要结论。本课程的目的在于使学生通过本课程的学习，初步建立起有关“信号与系统”的基本概念，掌握“信号与系统”的基本理论和基本分析方法，为进一步学习后续课程及从事通信、信息处理等方面有关研究工作打下基础。

三、课程教学目标

课程教学目标

支撑人才培养规格指标点

支撑人才培养规格

知

识

目

标

目标1：

了解信号与系统的基本概念；熟悉信号与系统的基本性质；掌握LTI系统的数学模型（常系数线性微分、差分方程，模拟框图等）；掌握用基本信号（单位冲激、复指数信号等）分解一般信号的数学表示和信号分析法；掌握傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的方法及性质；掌握连续系统的时域、频域、复频域分析；掌握离散系统的时域、Z域分析。

3-2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识，用于电子信息领域的相关工程问题的建模、推演和求解。

3工程知识

能

力

目

标

目标2：

能够准备描述信号及习题的特征，会通过时域分析信号与信号的输入输出关系；会通过频域分析解决简单工程问题；会利于频域、复频域解释信号相关现象；具有运用数学工具分析实际问题的能力。

5-1：掌握本专业涉及的工程设计原理和方法，能够针对复杂工程问题设计解决方案。

6-2：能够针对电子信息相关工程问题设计研究方案，获取实验数据，并具备对实验结果进行分析、解释、信息综合，进而得到合理、有效结论的能力。

5.设计与开发能力

6.应用研究能力

素

质

目

标

目标3：

提高学生观察、思维、推理、分析和解决问题的能力，形成敬业、守信、高效、协作、精益求精等职业道德与素养，使学生能够树立培养良好的职业道德及职业习惯的意识。

8-2：理解工程技术的社会价值以及工程师的社会责任，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德、法律、伦理等制约因素。

8.职业规范

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

信号与系统概述

重点：信号的分类；典型基本连续信号；冲激信号及其性质；系统的描述；系统的分类。

难点：建立信号的概念，系统的概念；冲激信号的运算。

思政元素：本课程与当前最新的信息技术有较多联系，譬如语音图像识别，大数据。结合我国研究现状，分析华为、大疆等企业取得的成就和国际领先地位。勉励学生认真学习科学知识，报效祖国。

教学方法与策略：线下教学。启发学生科学思维能力，在数学运算、特征分析等方面开阔眼界，引入基础自然科学的发展史与课程内容的关联。强化典型周期信号的性质与运算；系统的线性与时变性质判定；零输入响应与零状态响应的性质应用与初步分析。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：通过课后习题，掌握信息量、传输速率的计算

目标1

目标2

连续时间信号与系统的时域分析

重点：系统响应的两种分解；卷积运算；零输入响应、零状态响应、冲激响应、阶跃响应的含义；连续时间系统的卷积分析方法。

难点：各类响应的含义与运算；卷积的含义与运算。

思政元素：近平总书记2017年瞻仰上海中共一大会址时强调“只有不忘初心、牢记使命、永远奋斗，才能让中国共产党永远年轻。”自此，“永远奋斗”成为新时代中国共产党人坚定政治信念的重要内容[8]。利用系统和冲激响应的概念就能使学生更加深刻地领会为什么要“永远奋斗”.

教学方法与策略：线下教学。强化微分方程的基本运算；运用电路分析的基础原理建立系统微分方程及相互转换；卷积的性质及其在系统求解中的应用；线性系统中不同种类响应的求解与应用分析。

课前：预习

课堂：学生总结问题

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

连续时间信号与系统的频域分析

重点：周期信号的傅里叶级数；非周期信号的傅里叶变换；傅里叶变换的基本性质；连续系统的频域分析。

难点：常用信号的傅里叶变换；傅里叶变换的基本性质的应用。

思政元素：介绍科学家傅里叶，年少时成为孤儿，经过自己努力奋斗成为一名数学教师。最开始发表热力学重要成果时，被大多数科学家拒绝，他没有放弃，不断修改，丰富了三角级数理论。激发学生的学习兴趣，奋勇前行。

教学方法与策略：线下教学。强化周期信号的特征与傅里叶级数之间的关联；强化信号频谱特征信息与傅里叶变换之间的关联应用；傅里叶变换及其性质的计算与转换。

课前：预习

课堂：提问、做好笔记

课后：复习知识点

目标1

目标2

拉氏变换与拉式反变换

重点：拉氏变换和拉氏反变换的方法；拉式变换的主要性质。

难点：对于拉普拉斯变换主要性质物理含义的理解。

教学方法与策略：线下教学。通过傅里叶变换引入到拉氏变换，着重让学生了解其中的物理过程，通过习题讲解介绍拉氏变换的计算，逐步介绍与讲解习题相结合的方式让学生掌握拉氏变换的性质及反变换。

课前：预习

课堂：学生总结问题

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

系统函数与复频域分析法

重点：系统响应的复频域分析法；系统函数与系统特性的关系。

难点：电路的复频域模型；系统响应的复频域分析方法。

教学方法与策略：线下教学。运用实例导入拉氏变换求解全响应，及传输函数的物理意义，并通过板书与PPT演示结合的方式介绍传输函数的求解方法，由习题讲解来提升学生的解题能力。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

离散时间信号与系统的时域分析

重点：单位冲激响应；图解法求序列的卷积和。

难点：求解单位冲激响应；图解法求序列的卷积和。

教学方法与策略：线下教学。通过对比的方法，将连续时间与离散时间对比，并介绍卷积的物理意义，通过实例介绍其计算方法。重点板书与PPT演示结合，通过习题讲解提高学生的解题能力。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

离散时间信号与系统变换域分析

重点：Z变换的定义域及收敛域；逆Z变换；Z变换的主要性质。

难点：收敛域的确定方法；Z变换的部分性质；系统的频响特性。

思政元素：数字通信系统相比于模拟通信系统有很多的优点，如抗干扰能力强，且噪声不积累等。告诉学生必须运用辩证的方法去对待和分析，抓住事物的主要矛盾。

教学方法与策略：线下教学。板书推到Z变换的物理意义及其定义，通过过个例子讲解Z变换的计算方法。通过板书与PPT演示结合，介绍与习题讲解结合的方法介绍Z变换的性质。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	50HZ非正弦周期信号的分解与合成（用同时分析法）	2	重点：用同时分析法观测50Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅利叶级数各项的频率与系数作比较。难点：基波和其谐波的合成。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2
实验	无源和有源滤波器	2	重点：测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。难点：分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。	验证、设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	抽样定理	2	重点：验证抽样定理。难点：电信号的采样方法、过程；信号恢复的方法。思政元素：奈奎斯特采样定理，这是为了纪念奈奎斯特1928年就提出了与采样定理相关的研究成果。然而历史上第一次严格证明采样定理的是苏联科学家科捷利尼科夫，在苏联采样定理称为科捷利尼科夫采样定理，可见科学研究领域同样存在国际话语权问题。	验证、设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，课程总成绩由30%的平成成绩（作业10%、课堂表现10%、出勤10%）、实验10%）和60%的期末成绩组成。

1.平时成绩（占总成绩的30%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）、课堂表现10%和考勤（占10%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.课堂表现；3.考勤

优秀

（90～100分）

1.作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，积极回答问题。

3.请假1次以内。

良好

（80～89分）

1.作业书写工整、书面整洁；；80％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，点到时才回答问题。

3.迟到2次以内。

中等

（70～79分）

1.作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，不回答问题。

2.旷课2次以内。

及格

（60～69分）

1.作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确。

2.上课有些打瞌睡，玩手机。

3.旷课4次以内。

不及格

（60以下）

1.字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2.不听讲，点到时不会回答问题。

3.旷课超过4次。

2. 实验成绩（占总成绩的10%）：采用百分制。其中实验完成情况占5%，实验报告占5%。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.实验完成情况；2.实验报告

优秀

（90～100分）

1. 所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，有数据分析。

良好

（80～89分）

1. 完成所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，无数据分析。

中等

（70～79分）

1. 完成70%实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据不全，无数据分析。

及格

（60～69分）

1. 完成60%实验内容。

2. 实验报告书写潦草，实验数据不全，无数据分析。

不及格

（60以下）

1. 完成60%以下实验内容。

2. 实验报告书写凌乱，无实验数据，无数据分析。

3.期末考试（占总成绩的60%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
信号与系统概述	连续信号的性质；连续信号求周期；周期信号定义；信号的的分类；冲激信号的特性	填空题选择题判断题	目标1 目标2	12
连续时间信号与系统的时域分析	卷积的定义、特性；连续信号的卷积	填空题选择题判断题计算题	目标1目标2目标3	14
连续时间信号与系统的频域分析	傅里叶变换的性质；傅氏变换；信号的傅里叶变换、利用傅里叶变换求响应；采样定理	填空题选择题判断题计算题	目标1目标2	20
拉氏变换与拉式反变换	拉氏变换的性质；拉氏变换的初值定理、终值定理；拉斯变换；	填空题选择题判断题计算题	目标2 目标3	16
系统函数与复频域分析法	信号的零极点；利用拉氏变换求响应	填空题选择题判断题计算题	目标1目标2目标3	12
离散时间信号与系统的时域分析	离散信号的性质；离散信号的经典法求响应；离散信号的卷积	填空题选择题判断题计算题	目标1目标2	20
离散时间信号与系统变换域分析	离散信号的Z变换；Z变换的性质	填空题选择题判断题	目标1目标2目标3	6

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师学历（位）：硕士研究生其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师
2	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：建立企业微信群，随时与学生沟通线下地点及时间安排：根据上课时间安排每周一次线下答疑

七、选用教材

[1]吴大正.信号与线性系统（第5版）[M]. 北京:高等教育出版社，2019年3月；

[2]张小虹. 信号与系统（第4版）[M]. 西安:西安电子科技大学出版社，2018年5月；

八、参考资料

[1]郑君里. 信号与系统（第3版，上册）[M]. 北京:高等教育出版社，2011年3月；

[2]A.V.Oppenheim, A.S.Willsky, S.H.Nawab. 信号与系统（第2版）[M]. 北京:电子工业出版社，2013年1月。

[3]管致中，夏恭恪. 信号与线性系统（第5版）[M]. 天津:东南大学出版社，2011年6月。

网络资料

[1]中国大学MOOC：信号与系统_中国人民解放军陆军工程大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

[2]哔哩哔哩：《信号与系统》吴大正版(全58讲) - 西安电子科技大学精品课_哔哩哔哩_bilibili

执笔人：张黎红

参与人：沈晖、曹丽娟

系（教研室）主任：曹丽娟

学院（部）审核人：连元宏