對高校《信號與係統》教學中用MATLAB輔助教學的探索
教育教學
作者：楊蘭天
摘要：《信號與係統》課程是通信類專業學生的基礎必修課，對學生的後續專業課程的學習聯係緊密。MATLAB具有強大的數學和通信等仿真模塊，可以對信號和係統進行有效仿真，相對純理論學習更加直觀和生動，能極大提高學生興趣，使學生更關注，從而為這堂課的成功打下良好基礎。
關鍵詞：信號與係統 MATLAB 輔助教學
《信號與係統》是高校電子通信類專業的專業必修課程，是後續《通信原理》等專業課程的基礎，由於與高數等理論課程聯係緊密，理論偏強，學習時會感覺抽象和枯燥。為了提高學習興趣，加深理解，我們測試通過MATLAB的輔助教學，會產生更好效果。
MATLAB是由MathWorks公司開發的數學分析工具，現已被廣泛用於數學、通信、信號處理、自動控製、神經網絡、圖形處理等許多不同學科的研究中，並越來越多地應用到我們的學習生活中來，是目前通信工程上最廣泛應用的軟件之一。最初的MATLAB隻是一個數學計算工具，但現在已經成為一個集概念設計、算法開發、建模仿真，實時實現於一體的集成環境，它擁有許多衍生子集工具。它主要由主程序和各種工具包組成，其中主程序包含數百個內部核心函數，工具包則負責各部分功能的實現，包括複雜係統仿真工具包、數字信號處理工具包、神經網絡工具包、圖像處理工具包、統計工具包、控製係統工具包等。
信號與係統課程主要討論線性時不變係統的係統分析問題，涵蓋兩方麵的內容：信號分析、係統分析。在信號分析中，信號的描述以及對應的頻譜均能比較準確地從不同側麵反映信號的特征。對這一部分內容的學習，信號的各種運算是學生應該掌握的內容，重點是讓學生建立信號時域波形與頻譜之間的內在聯係，深刻理解不同信號頻譜及其特點，掌握其規律。係統分析主要包含三方麵的內容：在已知係統的結構和參數的條件下求係統的響應、係統的穩定性分析和頻響分析以及係統的可實現性問題。本課程涉及到的各種變換（FT、LT、ZT等）包含了豐富的物理含義，不同於數學中所講的純數學變換，這是在教學過程中要特別注意的，否則很容易將信號與係統課程作為數學課來學；同時應注重正確引導學生運用這些數學工具分析該課程涉及的典型物理問題。
基於上述考慮，用MATLAB輔助教學中，重點宜突出信號時域波形以及頻譜的觀測、信號的運算、信號通過線性時不變係統的變化分析、線性時不變（連續、離散）係統的係統函數、係統穩定性、可實現性分析等。
現就將一次課程中的輔助教學過程與大家交流一下，內容是信號的功率和能量。對於一個采樣信號，其能量和功率關係為：