《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《信號與系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程名稱：信號與系統(tǒng)（SignalsandSystems）課程編碼：1501XK031課程類別：工程基礎(chǔ)-必修學(xué)分：4分總學(xué)時：64學(xué)時，其中，授課學(xué)時：64學(xué)時適用專業(yè)：電子信息工程先修課程：電路分析基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理B一、課程性質(zhì)本課程是電子信息工程專業(yè)的工程基礎(chǔ)課，具有很強的實踐性和工程性。通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握模擬信號與系統(tǒng)的基本概念和基本理論，使學(xué)生了解傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換的性質(zhì)和特點，具備對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確識別、表達(dá)、建模與分析的能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)（一）育人目標(biāo)與工程人才的培養(yǎng)定位進(jìn)行對接，重點聚焦到厚植工程師價值觀和工程倫理道德上來；培養(yǎng)具有倫理意識、以造福人類和可持續(xù)發(fā)展為理念的現(xiàn)代工程師，培養(yǎng)學(xué)生在面對道德困境時，做出正確的判斷和選擇；結(jié)合工程實例，增加“代入感”樹立主人翁意識，樹立一種大局觀，提高學(xué)生服務(wù)國家服務(wù)人民的社會責(zé)任感；領(lǐng)略中國智慧，激發(fā)學(xué)生的中國道路自信和行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展信心。注重鼓勵學(xué)生在專業(yè)知識學(xué)習(xí)之余，養(yǎng)成勤鍛煉、有情趣、愛勞動的生活取向，注重因地制宜，發(fā)揮高校自身的學(xué)科研究優(yōu)勢、社會網(wǎng)絡(luò)資源、校史育人功能，最大限度創(chuàng)設(shè)條件，激活學(xué)生的創(chuàng)造活力，將學(xué)生培養(yǎng)成品德高尚、專業(yè)過硬、體魄強健、審美高雅、熱愛勞動的新時代好青年。（二）知識和能力目標(biāo)掌握信號和線性系統(tǒng)分析的基本概念、基本原理和基本方法，對電子信息系統(tǒng)進(jìn)行建模與簡化（畢業(yè)要求1.2）;掌握連續(xù)與離散兩類系統(tǒng)的時域和變換域分析方法，掌握連續(xù)信號的傅里葉級數(shù)分析、傅里葉變換分析及采樣信號的傅里葉分析的基本理論和方法；能對電子信息系統(tǒng)進(jìn)行識別、表達(dá)與分析（畢業(yè)要求2.2）。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)11.2能運用工程與電子信息的基礎(chǔ)知識，對電子信息系統(tǒng)的電子線路、信號與傳輸工程問題進(jìn)行合理簡化、建模。課程目標(biāo)22.2能運用相關(guān)科學(xué)原理及其模型對信號處理與傳輸領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行準(zhǔn)確識別、表達(dá)與分析。三、基本要求本課程以信號和系統(tǒng)的概念為基礎(chǔ)、以對系統(tǒng)進(jìn)行時域和變換域的分析為重點、以拉普拉斯變換、Z變換、傅里葉變換為核心，主要介紹信號和系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)系統(tǒng)時域分析、連續(xù)系統(tǒng)拉普拉斯變換分析、離散系統(tǒng)時域分析、離散系統(tǒng)的Z變換分析、信號的頻譜分析及系統(tǒng)頻域分析、采樣信號的傅里葉分析，同時密切聯(lián)系系統(tǒng)建模和系統(tǒng)模擬，具有較強的實用性。教學(xué)過程中要注意與先修課程基礎(chǔ)知識的聯(lián)系，掌握信號的分類、表示和運算、以及系統(tǒng)的分類、性質(zhì)、建模與識別，在連續(xù)信號和系統(tǒng)部分的講述中，注意對基本連續(xù)信號尤其是階躍信號、沖激信號的定義、性質(zhì)、作用等的全面準(zhǔn)確介紹和培養(yǎng)學(xué)生運用時域分析和拉普拉斯變換分析的能力。在離散信號和系統(tǒng)部分的講述中，應(yīng)結(jié)合連續(xù)部分已講授的知識和結(jié)論，突出離散化概念，使得學(xué)生更加容易理解離散信號與系統(tǒng)及其時域分析和Z變換分析的思路與方法。在譜分析部分的講述中，應(yīng)先借助傅里葉級數(shù)并賦予其物理含義，準(zhǔn)確介紹頻譜概念的基礎(chǔ)上，引入系統(tǒng)的頻域分析法，使得學(xué)生更好理解信號的無失真?zhèn)鬏敗⒗硐霝V波器、調(diào)制與解調(diào)及信號采樣的原理與方法。四、教學(xué)內(nèi)容分章節(jié)說明教學(xué)內(nèi)容，課時安排，并說明教學(xué)重點與難點、主要教學(xué)模式（包括授課、自學(xué)、實驗、課程設(shè)計、大作業(yè)等）以及對應(yīng)的知識、能力要求。章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時教學(xué)模式對應(yīng)課程目標(biāo)1信號與系統(tǒng)概念6課堂授課，課后練習(xí)2題12連續(xù)系統(tǒng)的時域分析6課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)6題、測驗1/23連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析16課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題1/24離散系統(tǒng)的時域分析6課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)8題1/25離散系統(tǒng)的Z變換分析10課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)2題、測驗1/26連續(xù)信號的傅里葉級數(shù)分析4課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題，部分自學(xué)1/27連續(xù)信號的傅里葉變換分析12課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)業(yè)6題，測驗1/28采樣信號的傅里葉分析4課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)3題，部分自學(xué)1/2第一章信號與系統(tǒng)概念1．信號的概念基本連續(xù)信號沖激函數(shù)信號的運算信號的時域分解系統(tǒng)的概念和性質(zhì)系統(tǒng)舉例本章重點：了解信號、系統(tǒng)的概念、分類方法掌握沖激信號的定義及性質(zhì)，信號時域分解，系統(tǒng)的性質(zhì)及應(yīng)用能力：能夠用信號與系統(tǒng)的基本知識用于信號處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第二章連續(xù)系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)模型的建立微分方程的經(jīng)典解法零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)4.沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)卷積積分系統(tǒng)的互聯(lián)相關(guān)及其應(yīng)用卷積與變換法本章重點：了解系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建方法熟悉微分方程的經(jīng)典解法，系統(tǒng)互聯(lián)的含義掌握零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的定義、求法，掌握沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的定義、含義、相互關(guān)系，掌握卷積積分的定義與求法。了解信號相關(guān)概念、卷積與變換法能力：能夠用連續(xù)系統(tǒng)的時域分析法用于分析信號處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第三章連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析拉普拉斯變換和收斂域拉普拉斯變換的性質(zhì)拉普拉斯反變換微分方程的拉普拉斯變換解動態(tài)電路的拉普拉斯變換分析系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性系統(tǒng)實現(xiàn)信號流圖與梅森公式PID控制器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)波特圖系統(tǒng)函數(shù)零極點與濾波器設(shè)計本章重點：了解拉氏變換的定義、收斂域掌握拉氏變換的性質(zhì)、拉氏反變換的求法，掌握微分方程的拉氏變換解法和動態(tài)電路的拉氏變換分析法，掌握系統(tǒng)模擬圖，掌握信號流圖和梅森公式熟悉頻率響應(yīng)。了解PID控制器、波特圖等能力：能夠用連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析法用于分析與解決信號處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第四章離散系統(tǒng)的時域分析離散時間信號及其時間特性離散系統(tǒng)的描述及其性質(zhì)差分方程的解法沖激序列響應(yīng)與階躍序列響應(yīng)離散卷積系統(tǒng)的互聯(lián)地震勘探系統(tǒng)中的應(yīng)用：反卷積及其應(yīng)用本章重點：熟悉離散信號及特性、離散系統(tǒng)描述和分類掌握差分方程的求解，掌握沖激序列響應(yīng)與階躍序列響應(yīng)的定義、關(guān)系、求法掌握離散卷積的定義、含義、性質(zhì)、求法熟悉離散系統(tǒng)互聯(lián)知識了解反卷積及應(yīng)用能力：能夠用離散系統(tǒng)的時域分析法用于分析離散信號系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第五章離散系統(tǒng)的z變換分析1．z變換及收斂域2．z變換的性質(zhì)z反變換差分方程的z變換解系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性系統(tǒng)實現(xiàn)離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系電視機系統(tǒng)中的應(yīng)用：數(shù)字梳狀濾波器本章重點：熟悉Z變換定義、收斂域定義及確定、z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系掌握Z變換的性質(zhì)，反Z變換，差分方程的Z變換解，離散系統(tǒng)函數(shù)和系統(tǒng)特性，離散系統(tǒng)實現(xiàn)，離散系統(tǒng)頻率響應(yīng)了解數(shù)字梳狀濾波器能力：能夠用離散系統(tǒng)的z變換分析法用于分析離散信號系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第六章連續(xù)信號的傅里葉級數(shù)分析三角型傅里葉級數(shù)指數(shù)型傅里葉級數(shù)周期信號的頻譜分析4.傅里葉級數(shù)的性質(zhì)周期信號激勵下的系統(tǒng)響應(yīng)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用：電力系統(tǒng)諧波分析本章重點：熟悉周期信號的三角型、指數(shù)型傅里葉級數(shù)、傅里葉級數(shù)的性質(zhì)掌握周期信號的頻譜分析，周期信號激勵下的系統(tǒng)響應(yīng)了解電力系統(tǒng)諧波分析能力：能夠?qū)B續(xù)信號進(jìn)行傅里葉級數(shù)展開，對連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行諧波分析。第七章連續(xù)信號的傅里葉變換分析傅里葉變換傅里葉變換的性質(zhì)周期信號的傅里葉變換4.傅里葉反變換無失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器通信系統(tǒng)中的應(yīng)用：調(diào)制與解調(diào)本章重點：掌握傅里葉變換定義、含義掌握傅里葉變換的性質(zhì)，并靈活運用這些性質(zhì)，掌握傅里葉反變換掌握周期信號的傅里葉變換掌握傅里葉變換的三大應(yīng)用：無失真?zhèn)鬏?、理想濾波器、調(diào)制與解調(diào)能力：能夠?qū)B續(xù)信號進(jìn)行傅里葉變換，對連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行頻譜分析。第八章采樣信號的傅里葉分析1．時域采樣與采樣定理采樣定理的應(yīng)用信號重構(gòu)本章重點：掌握采樣定理了解采樣定理的應(yīng)用、了解信號重構(gòu)能力：能夠分析采樣信號的頻譜。五、教學(xué)方法本課程采用理論教學(xué)與課堂、課后習(xí)題等相結(jié)合的教學(xué)方式方法，主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、課堂和課后習(xí)題練習(xí)以及課后自學(xué)。課堂教學(xué)課堂教學(xué)以“互動式”方法為主導(dǎo)，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生以聽課為主，并適當(dāng)參與討論，每次課程開始或課程中間進(jìn)行提問，課后留有思考題、基本練習(xí)題和復(fù)習(xí)提高題。教師主要講授課程的基本概念、基本理論和基本方法。同時，有意識設(shè)計一些討論性問題，引導(dǎo)學(xué)生運用已有的知識進(jìn)行思考?？紤]到本課程涉及內(nèi)容多，故采用多媒體教學(xué)手段，以提高課堂效率。課堂、課后習(xí)題和自學(xué)課堂上，教師會有針對性的提出一些問題。其中，教師簡要介紹理論方法，具體由學(xué)生獨立完成，教師批改后，再逐一給學(xué)生講解存在的問題。對于本課程中主要知識點，布置適當(dāng)習(xí)題，讓學(xué)生在課堂和課后進(jìn)行練習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步理解和鞏固課程所學(xué)的基本概念、基本理論和方法。精選講課內(nèi)容，精講重點難點，安排同學(xué)自學(xué)易于理解的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力以及抓住要點的能力。六、考核與評價方式及標(biāo)準(zhǔn)1．考核標(biāo)準(zhǔn)與成績評定課程考核包括平時成績、期末考試兩個部分。平時成績（百分制），包括課堂測驗、作業(yè)等。平時成績評價標(biāo)準(zhǔn)基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）能夠根據(jù)模擬信號與模擬信號與系統(tǒng)的模擬信號與系統(tǒng)的模擬信號與系統(tǒng)的模擬信號與系統(tǒng)的系統(tǒng)的基本概念和基基本概念正確，傅基本概念比較正基本概念基本正基本概念錯誤，傅礎(chǔ)知識，根據(jù)傅里葉里葉變換、拉普拉確，傅里葉變換、確，傅里葉變換、里葉變換、拉普拉變換和拉普拉斯變換、Z變換的性質(zhì)，對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確識別、表達(dá)、建模與分析。斯變換、Z變換的理解正確，對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確、表達(dá)正確、分析與建模拉普拉斯變換、Z變換的理解比較正確，對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別和表達(dá)比較正確。拉普拉斯變換、Z變換的理解部分正確，對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別和表達(dá)基本正確。斯變換、Z變換的理解錯誤，對連續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別表達(dá)錯誤。合理。期末考試（百分制）閉卷，題型包括：是非判斷題、選擇題、填空題、作圖題、分析與計算題。課程期末考試考核內(nèi)容與評價標(biāo)準(zhǔn)基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目掌握信號和線性系統(tǒng)分信號與系統(tǒng)的基信號與系統(tǒng)的信號與系統(tǒng)的信號與系統(tǒng)的標(biāo)析的基本概念、基本原理本概念、基本理基本概念、基本基本概念、基本基本概念、基本1和基本方法，能夠在后續(xù)論正確，并能進(jìn)理論比較正確，理論基本正確，理論錯誤，無法課程的學(xué)習(xí)和之后的工行正確的運用并能進(jìn)行比較并能進(jìn)行基本進(jìn)行相關(guān)的運60作中靈活應(yīng)用這些理論、正確的運用正確的運用用知識與方法解決可能遇到的問題。目掌握連續(xù)與離散兩類系對傅里葉變換、對傅里葉變換、對傅里葉變換、對傅里葉變換、標(biāo)統(tǒng)的時域和變換域分析拉普拉斯變換、Z拉普拉斯變換、拉普拉斯變換、拉普拉斯變換、2方法，掌握連續(xù)信號的傅變換的理解正Z變換的理解Z變換的理解Z變換的理解里葉級數(shù)分析、傅里葉變確，對連續(xù)信號、比較正確，對連正確，對連續(xù)信錯誤，對連續(xù)信換分析及采樣信號的傅里葉分析的基本理論和方法；能對實際信息系統(tǒng)連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確、表達(dá)續(xù)信號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別和號、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識別表40進(jìn)行識別、表達(dá)、建模與正確、分析與建和表達(dá)比較正表達(dá)基本正確。達(dá)錯誤。分析。模合理。確。注：該表格中的比例為期末考試試卷成績比例。成績評定為：考試成績*70%+平時成績*30%。2．課程目標(biāo)達(dá)成評價《信號與系統(tǒng)》課程目標(biāo)達(dá)成評價分析報告一、課程基本信息課程名稱信號與系統(tǒng)課程性質(zhì)工程基礎(chǔ)，必修學(xué)時學(xué)分64/4開課學(xué)期專業(yè)班級考核方式考試，閉卷任課教師：評價人員：課程組長，命題教師，閱卷教師二、課程目標(biāo)達(dá)成評估課程目標(biāo)支撐指標(biāo)點課程目標(biāo)評價數(shù)據(jù)源評價依據(jù)分值平均分達(dá)成度值Ki評價方式畢業(yè)要求1.2能運用相關(guān)科學(xué)原理對電子系統(tǒng)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵模塊進(jìn)行準(zhǔn)確識別、表達(dá)與分析。目標(biāo)1：掌握信號和線性系統(tǒng)分析的基本概念、基本原理和基本方法，對電子信息系統(tǒng)進(jìn)行建模與簡化期末考試：信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論（60分）T10=60試題構(gòu)成說明T1=40?1*0.7+?1*0.3?10?10=0.71平時作業(yè)A10=100A1=81畢業(yè)要求2.2能運用相關(guān)科學(xué)原理及其模型對信號傳輸領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行準(zhǔn)確識別、表達(dá)與分析。目標(biāo)2：掌握連續(xù)與離散兩類系統(tǒng)的時域和變換域分析方法，掌握連續(xù)信號的傅里葉級數(shù)分析、傅里葉變換分析及采樣信號的傅里葉分析的基本理論和方法；能對電子信息系統(tǒng)進(jìn)行識別、表達(dá)與分析期末考試：（1）連續(xù)信號與LTI系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析；（2）連續(xù)信號與LTI系統(tǒng)的傅里葉變換分析；（3）離散信號與LTI系統(tǒng)的Z變換分析。(40分)T20=40試題構(gòu)成說明T2=3