《信号与系统》课程教学大纲
课程名称（中文） | 信号与系统 | ||
课程名称（英文） | Signals and Systems | ||
课程编号 | 102143 | 授课语言 | 中文 |
学 分 | 3 | 课内学时 | 51 |
课程性质 | 专业基础课 | 考试/考查 | 考试 |
先修课程 | 高等数学、复变函数与积分变换、大学物理、电路理论 | ||
是否有全英语课程 | 否 | ||
大纲执笔人 | 顾榕 | 大纲审核人 | 王淑慧 |
课程定位和基本要求
1、课程定位
本课程是自动化专业的专业基础课程。通过课堂教学和实验教学，使学生理解和掌握信号与系统的基本原理、方法和实验技能，初步具备分析与求解确定性信号和线性时不变系统问题的能力，为进一步学习有关专业知识及进行复杂自动化工程问题实践打下必要的基础。
2、课程教学目标
课程教学目标1：理解和掌握信号与系统的基本概念和原理，掌握信号与系统的描述和分析方法，理解信号傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的数学概念和物理概念，建立系统函数的概念并能将其运用到复杂工程问题的适当表述之中；掌握机械、电子与通信的基础知识，具有分析和设计工程问题中的信号与系统的基础能力；
课程教学目标2：能够运用数学、自然科学、工程基础和信号与系统专业知识，抽象、归纳复杂工程问题，理解和掌握系统对信息（信号）的传递与处理功能，并理解其局限性；
课程教学目标3：掌握信号与系统基本实验方法，能够按照给定的实验内容和方案，合理选用实验仪器设备或Matlab等工具，搭建实验系统，并正确实施实验；能够归纳总结实验结果，撰写实验报告。
3、课程所支撑的毕业要求指标点
序号 | 毕业要求指标点 | 毕业要求指标点内容 |
1 | 指标点1.4 | 针对一个复杂系统或者过程选择恰当的数学模型，并能正确求解 |
2 | 指标点1.6 | 运用数学、自然科学、工程基础和电子科学与技术专业知识抽象、归纳典型复杂工程问题的本质，对于方案进行比较与综合，理解其局限性 |
3 | 指标点3.2 | 能够应用相应的开发方法，对于电子科学与技术专业相关的系统与产品进行设计，并体现出一定的创新意识 |
4 | 指标点4.4 | 综合应用数学、自然科学、工程基础及电路、电磁场、信号处理等电子科学与技术专业领域知识，对于实验结果进行分析和解释，得到复杂电子系统的软硬件实验数据与系统参数变化的关系，发现数据体现的电子系统内在规律，通过信息综合得到合理有效的实验结论 |
课程教学目标与毕业要求对应关系
《信号与系统》课程教学目标-毕业要求关系表
教学目标 毕业要求 | 课程教学目标1 | 课程教学目标2 | 课程教学目标3 | 备注 |
毕业要求1 | ||||
指标点1.4 | √ | √ | √ | |
指标点1.6 | √ | √ | √ | |
指标点3.2 | √ | √ | √ | |
毕业要求4 | ||||
指标点4.4 | √ | √ | √ | |
二、课程内容、教学要求、学时分配和教学手段
信号与系统是自动化专业的专业基础课程。通过课堂教学和实验教学，使学生理解和掌握信号与系统的基本原理、方法和实验技能，初步具备分析与求解确定性信号和线性时不变系统问题的能力，为进一步学习有关专业知识及进行复杂自动化工程问题实践打下必要的基础。通过学习信号与系统的基本概念、基本原理以及基本方法，并将日常生活或工程实际中遇到的现象或问题等融入基本理论的讲解，使学生更好地熟悉或掌握信号与系统的基本概念与基本方法。
序号 | 知识单元 | 序号 | 知识点/能力点 | 要求 | 支撑 课程目标 | 教学手段 | 课内 学时 | 课外 学时 |
1 | 第一章 绪论 | 1 | 信号的描述与分类 | 熟悉信号的描述与分类方法 | 课程目标1 | 课堂教学与自主学习相结合 | 6 | 8 |
2 | 信号的运算 | 掌握信号的基本运算方法 | ||||||
3 | 阶跃信号与冲激信号 | 理解并掌握阶跃信号与冲激信号的基本概念和性质 | ||||||
4 | 信号的分解 | 了解对信号进行分解的基本方法，掌握运用单位冲激信号对一般信号进行分解的思想方法 | ||||||
5 | 系统的模型、分类、性质与分析方法 | 理解系统的模型、分类与性质，了解系统常用的分析方法 | ||||||
2 | 第二章 连续时间系统的时域分析 | 1 | 时域分析的经典法 | 掌握线性时不变系统微分方程的建立方法并能用经典法进行求解 | 课程目标1 课程目标2 | 课堂教学与自主学习相结合 | 8 | 10 |
2 | 放 时域分析的双零法 | 熟练掌握时域分析中的系统零输入响应和零状态响应的求解方法 | ||||||
3 | 冲激响应与阶跃响应 | 掌握时域分析中系统的冲激响应与阶跃响应的求解方法 | ||||||
4 | 卷积积分法及其性质 | 理解卷积积分法原理并能运用其基本性质进行一般卷积积分运算 | ||||||
3 | 第三章 傅里叶变换 | 1 | 周期信号的傅里叶级数分析 | 理解周期信号的傅里叶级数分析原理，能正确计算典型周期信号的傅里叶级数 | 课程目标1 | 课堂教学与自主学习相结合 | 10 | 15 |
2 | 典型非周期信号的傅里叶变换 | 熟练掌握典型非周期信号的傅里叶变换，并理解其与周期信号傅里叶级数的关系 | ||||||
3 | 傅里叶变换的性质 | 熟练掌握傅里叶变换的基本性质并能将其用于一般信号的傅里叶变换计算 | ||||||
4 | 卷积定理 | 熟练掌握卷积定理并能将其应用于求解系统响应 | ||||||
5 | 周期信号的傅里叶变换 | 掌握周期信号的傅里叶变换方法，理解其与傅里叶级数系数的关系 | ||||||
6 | 抽样信号的傅里叶变换 | 理解抽样信号的傅里叶变换 | ||||||
7 | 抽样定理 | 掌握抽样定理基本原理，并能将其应用于实际抽样过程分析 | ||||||
4 | 第四章 连续时间系统的s域分析 | 1 | 拉氏变换与拉氏逆变换的定义及性质 | 理解并掌握拉氏变换与拉氏逆变换的定义及性质 | 课程目标3 | 课堂教学与自主学习相结合 | 8 | 8 |
2 | 系统的s域模型 | 理解系统的s域模型，掌握工程系统的s域模型分析方法 | ||||||
3 | 系统函数及其零极点分布与时域特性 | 深刻理解系统函数的概念，熟练掌握其零极点分布与时域特性 | ||||||
4 | 系统函数的零极点分布与频域特性 | 熟练掌握系统函数的零极点分布与频域特性 | ||||||
5 | 线性系统的稳定性 | 理解线性系统稳定性的概念，掌握线性系统稳定性的判定方法 | ||||||
6 | 拉氏变换与傅里叶变换的关系 | 理解拉氏变换与傅里叶变换的关系 | ||||||
5 | 第五章 傅里叶变换的应用 | 1 | 利用系统函数求频率响应 | 掌握利用系统函数H(jw)求解频率响应的方法 | 课程目标2 | 课堂教学与自主学习相结合 | 2 | 6 |
第七章 离散时间系统的时域分析 | 1 | 离散时间信号 | 理解与掌握离散时间信号的概念与描述方法，并能对常见离散信号进行描述 | 课程目标1 课程目标2 | 课堂教学与自主学习相结合 | 6 | 10 | |
2 | 离散时间系统的数学模型 | 深刻理解离散时间系统数学模型的概念，熟练掌握其建立方法 | ||||||
3 | 常系数差分方程的求解 | 熟练掌握常系数差分方程的求解方法 | ||||||
4 | 离散时间系统的单位样值响应 | 理解离散时间系统的单位样值响应，熟练掌握其求解方法 | ||||||
5 | 卷积与解卷积 | 理解卷积与解卷积的基本概念，熟练掌握卷积计算方法 | ||||||
7 | 第八章 离散时间系统的z域分析 | 1 | Z变换及其收敛域 | 理解Z变换的概念，熟悉典型序列的Z变换 | 课程目标1 课程目标2 | 课堂教学与自主学习相结合 | 10 | 12 |
2 | Z逆变换 | 掌握Z变换收敛域的概念及其计算方法 | ||||||
3 | .Z变换的基本性质 | 熟练掌握Z变换的基本性质并能将其用于一般的Z变换计算 | ||||||
4 | Z变换与拉氏变换的关系 | 理解Z变换与拉氏变换的关系 | ||||||
5 | 用Z变换求解差分方程 | 熟练掌握利用Z变换求解差分方程的方法 | ||||||
6 | 离散系统的系统函数 | 深刻理解离散系统的系统函数的概念，熟练掌握离散系统函数的计算方法 | ||||||
7 | 离散时间系统的频率响应特性 | 掌握离散时间系统的频率响应特性及其分析方法 | ||||||
8 | 习题课/讨论课 | 1 | 典型习题讲解 | 加深理解所学课程内容 | 课程目标2 | 课堂教学与自主学习相结合 | 1 | 4 |
三、课程“立德树人”内涵
通过学习信号与系统这门课，能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电子科学与技术领域的复杂工程问题；并能应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析电子科学与技术领域的复杂工程问题，以获得有效结论；而且能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程和信息技术的软硬件工具，包括对电子科学与技术领域复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。
通过课堂讲授、学术讲座、科学研究、技术交流、工程实习与社会实践等多层次、多领域、多环节的教学活动，培养学生学会用科学的观点和方法分析问题，把学习知识、观察现象、工程实践与严谨思考紧密结合起来，养成科学思维、辩证思维、系统思维和创新思维。把政治认同、国家意识、道路自信、理论自信、制度自信、文化自信、人格养成等思想政治教育导向融入学业全程教育，加强其家国情怀、科学精神和道德意志品质的培养。
四、考核、成绩评定方式及重修要求
本课程考核主要由过程性考核一（包括考勤、课堂表现、作业及课外学习测评等）、过程性考核二（包括阶段性测验、期中考试等）、期末考试三部分组成。过程考核一占总评成绩的20%，过程性考核二占总评成绩的20%，期末考试占总评成绩的60%。以上三项均按百分制评分，总评时按各自比例计入总评成绩。
重新修读的考核方式和办法：a跟班重修的考核方式与正常修读一致，跟班重修且申请免听的考核方式与免修不免考的考核方式相同；b免修不免考的考核方式，以期末考试成绩计入总评，或者以作业（占总评成绩的20%）、阶段性测验或期中考试（占总评成绩的20%）和期末考试（占总评成绩的60%）三部分成绩计入总评。
占比 | 支撑课程目标 | 备注 | |
过程性考核一 | 20% | 课程目标1 | 包含考勤、课堂表现、平时作业及课外学习测评等部分。 |
课程目标2 | |||
课程目标3 | |||
课程目标4 | |||
课程目标5 | |||
过程性考核二 | 20% | 课程目标1 | 包含不定期的阶段性测验和期中考试 |
课程目标2 | |||
课程目标3 | |||
课程目标4 | |||
课程目标5 | |||
期末考试 | 60% | 课程目标1 | |
课程目标2 | |||
课程目标3 | |||
课程目标4 | |||
课程目标5 |
课堂表现评价标准
支撑课程目标
评价细则及得分
100-90
89-80
79-70
69-60
59-0
课程目标1～5
满勤，积极参与课程问答和讨论；回答问题正确。
缺勤1次，较积极参与课程问答和讨论；回答问题正确率
低于80%。
缺勤2次，参与课程问答和讨论；回答问题正确率
低于70%。
缺勤3次，较少参与课程问答和讨论；回答问题正确率
低于60%。
缺勤4次及以上，很少参与课程问答和讨论；回答问题正确率低于合格水平。
支撑课程目标 | 评价细则及得分 | ||||
100-90 | 89-80 | 79-70 | 69-60 | 59-0 | |
课程目标1～5 | 按时交作业；概念解释清晰，分析问题条理清楚，计算过程层次清晰，结果正确率高于90%；表述合理，书写规范等。 | 按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等比较清晰，结果正确率不低于80%；表述比较合理，书写比较规范等。 | 按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，结果正确率不低于70%；表述比较合理，书写基本规范等。 | 短时迟交作业；概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，结果正确率不低于60%；表述基本合理，书写基本规范等。 | 不交或严重超时迟交作业；概念解释、分析问题、计算过程等不清晰，结果正确率低于合格水平；表述不合理，书写不规范等。 |
阶段性测验/期中考试/期末考试评价标准
支撑课程目标 | 评价细则及得分 | ||||
100-90 | 89-80 | 79-70 | 69-60 | 59-0 | |
课程目标1～5 | 概念解释清晰，分析问题条理清楚，计算过程层次清晰，结果正确率高于90%；表述合理，书写规范等。 | 概念解释、分析问题、计算过程等比较清晰，结果正确率不低于80%；表述比较合理，书写比较规范等。 | 概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，结果正确率不低于70%；表述比较合理，书写基本规范等。 | 概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，结果正确率不低于60%；表述基本合理，书写基本规范等。 | 概念解释、分析问题、计算过程等不清晰，结果正确率低于合格水平；表述不合理，书写不规范等。 |
教材与主要参考书
教材名称 | 作者 | 出版社 | 版次 | ISBN | 教材性质 |
信号与系统 | 郑君里 | 高等教育出版社 | 第3版 | 9787040315196 | 教材 |
信号与线性系统分析 | 吴大正 | 高等教育出版社 | 第4版 | 9787040174014 | 参考书 |
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