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天津市一流本科建设课程：信号与系统1
课程简介：
一、课程目标
金沙集团娱乐场网址坚持“立足天津、融入滨海、面向全国、服务社会”的办学定位和发展思路，培养德智体美劳全面发展具有较扎实理论基础、较宽的专业知识与能力、具有创新意识和实践能力的应用型复合型专门人才。《信号与系统1》作为电气信息类专业的专业基础课、核心课和考研业务课，课程目标为：
1、知识目标
掌握连续时间信号与系统的时域、频域和复频域的描述与分析方法；掌握离散时间信号与系统的时域和z域的描述与分析方法；掌握系统的稳定性、频率响应和因果性等重要概念在工程中的应用。
2、能力目标
培养学生从系统的角度出发，选择适当的数学模型将工程问题转化为数学问题，多角度（时域、频域、复频域、z域）分析并获得信号通过线性时不变系统结论的能力。
3、素质目标
培养学生抽象思维和质疑思辨的能力，查阅文献、自主学习、独立分析和解决工程问题的能力，良好的职业道德和职业素养。
二、课程建设及应用情况
1、建设发展历程
金沙集团娱乐场网址-(中山)有限公司自2006年陆续对弱电专业（通信工程、电子信息工程、物联网工程）开设《信号与系统》课程，对强电专业（自动化、电气工程及其自动化）开设《信号分析与处理》课程。
2016年，《信号与系统》分为《信号与系统1》和《信号与系统2》。
2017年，自动化等强电专业的《信号分析与处理》更换为通信工程等弱电专业的《信号与系统1》并统一了授拷鹕臣庞槔殖⊥藩求。
2017年，课程组选用自有教材授课，开始旨在打造“金课”的课程改革。
2019年，课程组与武汉凌特电子技术金沙集团娱乐场网址联合研发“信号与系统实验平台”，为更好地开展实验实践教学奠定基础。
2、课程与教学改革要解决的重点问题
（1）教材适用性问题。经典教材通常按照信号和系统并行教学的方式编排内容，学习难度大，不适合金沙集团娱乐场网址-(中山)有限公司学生使用。
（2）强电专业所开课程适应时代需求问题。《信号分析与处理》课时较少、内容简单，不能满足智能化发展趋势对学生在信号和系统分析方面的要求。
（3）学生学习效果评价方式问题。改变仅靠期末考试评价学生学习效果的办法，构建多元评价方式以有效引导学生主动学习，提高学习效果。
3、课程内容与资源建设及应用情况
在保证课程内容体系完整的基础上，将序列的傅里叶分析、离散傅里叶变换放入后续课程，安排学生自学系统状态变量分析法。为加强学生的工程实践能力，增加了仿真实验内容。
课程组编写了《信号与系统分析》教材，开发了PPT课件、基于MATLAB和Python的实验项目库和题库。
课程资源经金沙集团娱乐场网址-(中山)有限公司3届共计1500余名学生及桂林电子科技大学北海校区、湖南工程学院、百色学院等多家高校使用，效果良好。
4、课程教学内容及组织实施情况
《信号与系统1》主要讲授连续时间和离散时间信号（系统）的时域和变换域分析，重点是时域和变换域分析方法，傅里叶变换（含傅里叶级数）、拉普拉斯变换和z变换的定义、意义、性质及其在信号与系统分析和设计中的应用。
遵循“先讲信号及三大变换的理论，后讲系统及三大变换的应用”的原则授课，具体情况如表1所示。
表1 《信号与系统1》教学内容组织情况
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章节
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主要内容
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学时
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第一章 信号
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信号的定义和分类
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2
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第二章 连续信号的时域分析
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连续时间信号的运算、卷积积分
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6
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第三章 连续信号的频域分析
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傅里叶级数和傅里叶变换
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12
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第四章 连续信号的复频域分析
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拉普拉斯变换
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8
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第五章 离散信号的时域分析
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离散时间信号的运算、卷积和
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4
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第六章 离散信号的z域分析
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z变换
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8
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第七章 系统
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系统的定义、描述和分类
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4
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第八章 LTI连续系统的时域分析
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LTI连续时间系统的时域解法，冲激响应、阶跃响应、及卷积在系统时域分析中的作用
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4
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第九章 LTI连续系统的变换域分析
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信号取样、LTI连续时间系统的频域和复频域分析、系统特性、信号流图和系统结构
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12
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第十章 LTI离散系统的时域分析
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LTI离散时间系统的时域解法、单位序列响应和阶跃响应
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6
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第十一章 LTI离散系统的z域分析
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LTI离散时间系统的z域分析、系统特性、信号流图和系统结构
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6
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第十二章 系统状态变量分析
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状态变量分析法的基本概念
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自学
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第十三章 信号与系统实验
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以MATLAB和Python语言设计的40个实验
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自学
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5、课程成绩评定方式
以学生为中心，产出为导向，着重过程把控，采用多元评价方式，期中/期末考试实行“考教分离”。具体评定标准为：
学生成绩=预习实践仿真×10%+回答问题×10%+作业×10%+期中考试×30%+期末考试×40%
6、课程评价及改革成效等情况
教师注重教学方式的改变，引导学生自主探索，在夯实理论基础的同时，注重理论与实践相结合，更好地发挥了学生的主动性和创造性，效果明显。
学生学习积极性明显提高：迟到、旷课、早退情况极少发生，占座现象比较普遍，出勤率、听课率和课堂参与度较高，课堂效果良好。
在“考教分离”的背景下，学生考核成绩稳中有升，学习后续课程效果明显提高，学生评教结果良好。
在本课程支撑下，2015年-2019年，学生参加学科竞赛获奖35项，其中，国家级奖项4项、全国性奖项9项，省部级奖项22项，包括：全国大学生电子设计竞赛国家二等奖4个，全国大学生电气与自动化大赛全国一等奖1个、二等奖3个、三等奖4个，全国大学生物联网设计竞赛（华为杯）全国三等奖1项等。
三、课程特色与创新
1、特色
（1）采用自有教材授课
针对应用型人才培养目标及学生特点，课程组选用自有教材授课。教材体现了“化繁为简、变抽象为具体，践以求知、学以致用”的特点，提供了有针对性和层次性题目448道、MATLAB和Python语言编写的实验40个。教材由电子工业出版社于2017年公开出版发行，截止2019年已销售5000余册，被金沙集团娱乐场网址-(中山)有限公司及桂林电子科技大学北海校区、湖南工程学院、百色学院等多家高校选用。
（2）优化对学生学习效果的评价方式
采用多元评价方式，评价重心向知识点的迁移和应用倾斜，体现应用型本科院校培养目标，教学效果明显。
（3）根据学生需求设置选修课程
将《信号与系统》分为《信号与系统1》和《信号与系统2》。《信号与系统1》是信号与系统分析的基本内容，要求必修。《信号与系统2》难度增大，作为选修课程。
2、创新点：
（1）打通专业界限，统一授拷鹕臣庞槔殖⊥藩求
随着智能化的发展，自动化等强电专业需要更广泛和扎实的信号和系统分析知识。为此，课程组统一了金沙集团娱乐场网址-(中山)有限公司全部电类专业《信号与系统1》课程授拷鹕臣庞槔殖⊥藩求。
（2）调整授课顺序，优化教学内容
按“先讲授信号分析及三大变换的理论，后讲授系统分析及三大变换的应用”顺序授课，强调三大变换的关系，突出模块化和类比学习，符合本校学生情况。
（3）创新教学方法，提高学习效果
对重要知识点，采取学生课前通过仿真获得感性认识、课堂听课获得理性认识、课后作业和实验回归到实践的教学方法，变“教为中心”为“学为中心”。
四、课程建设计划
1、加强课程思政建设
课程组坚决落实立德树人的根本任务，坚守为党育人的初心和为国育才的立场，积极探索课程思政的方式方法，引导学生树立正确的社会主义核心价值观，培养学生的责任感和使命感。
2、修订教学大纲
根据应用型人才的培养目标，各专业联合修订教学大纲，继续强化工程实践能力培养导向，进一步优化课程内容，提高学生学业挑战度。
3、编写辅助教材
有针对性地编写以知识点理解和提高为重点的课程辅助教材两部，以满足不同学习水平学生的需求。
（1）《信号与系统学习指导》（暂定名）面向全体学生，重点帮助学生巩固所学知识，培养学生独立分析和解决工程问题的能力。
（2）《信号与系统考研教案》（暂定名）主要面向考研学生，提升学业挑战度，满足学生更高层次的需求。
4、优化教学方式
逐步建立“面授为主、网络为辅”的教学方式。课堂教学以传统授课为主，兼顾案例教学、课堂练习、分组讨论等方法；课程材料上网，学生可以“随时学、随时问”。
5、强化实践教学
建成可供150名学生同时上课的信号与系统实验室。扩充完善项目案例库，以不同的案例体现专业特点。优秀学生进入创新实验室，实现工程能力培养的层次化。
6、师资队伍建设
鼓励教师进修、集体备课，提高教师教学和科研水平。
正式出版教材：信号与系统分析
《信号与系统分析》内容介绍：
本书系统介绍信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法。全书共分3篇、13章：上篇（第1章～第6章）为信号分析的基本理论和方法，主要包括信号的定义、分类、基本运算、卷积积分、傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换、卷积和、z变换；中篇（第7章～第12章）为系统分析的基本理论和方法，主要阐述系统的定义、描述、分类、LTI系统的时域与变换域（频域、复频域和z域）分析、LTI系统的信号流图和系统结构、状态变量分析法等；下篇（第13章）为实践部分，主要以MATLAB语言和Python语言为基础设计41个实验，以期增加读者对理论知识的感性认识。本书以“化繁为简、变抽象为具体，践以求知、学以致用”为编写原则，坚持教材的编写符合认识的一般规律、符合学生的学习规律，努力做到“内容准确、强调基础，例题典型、思路多样，深入浅出、通俗易懂”，在突出理论的同时，强调实践的地位和作用，追求理论和实践的完美结合。
配套学习资源：
1-《信号与系统1》教学大纲
2-《信号与系统1》教学日历
3-天津大学仁爱学院教案：信号与系统1
4-1《信号与系统1》课件-1
4-2《信号与系统1》课件-2
4-3《信号与系统1》课件-3
4-4《信号与系统1》课件-4
4-5《信号与系统1》课件-5
4-6《信号与系统1》课件-6
4-7《信号与系统1》课件-7
5-《信号与系统分析》习题详细解答
6-《信号与系统分析》练习题详细解答