“信號與系統”小班教學和考核改革的探討

張 揚, 鄒 麟, 趙 帥

(電子科技大學 電子工程學院, 四川 成都 611731)

“信號與系統”小班教學和考核改革的探討

張 揚, 鄒 麟, 趙 帥

(電子科技大學 電子工程學院, 四川 成都 611731)

分析了高校專業基礎課教學存在的主要問題,介紹了電子科技大學電子學系工程學院教學的改革情況。討論了“信號與系統”課程開展小班教學的必要性,對在現有教學資源的情況下“大班授課+小班研討”的小班教學模式進行了設計,并對改革課程的考核方式,特別是期末采用“筆試+口試”的考試形式及考試內容進行了探討。提出的改革方案可供高等數學、電路分析等基礎和專業基礎課程參考借鑒。

信號與系統； 小班教學； 考核改革

大班教學,教師往往是課堂主角,學生在課堂教學等教育活動中缺乏主動性,大學生教育主體地位缺失。大班教學缺少教師與學生之間的互動,更談不上交流。在許多著名的高等學府,之所以能培養較多杰出人才,與其實行小班教學是分不開的。因為小班教學學生得到個性化的教育，人人參與,人人學特長,學生自主為人為學,體現了大學教育民主化和公平化的真諦[1-3]。

1 “信號與系統”課程開展小班教學的必要性

“信號與系統”是電子科技大學所有電子信息類專業的一門重要的學科基礎課,這門課程的開設對象早已跨越了傳統的無線電技術專業的界限,現在幾乎所有的電子類專業、電機類專業,乃至部分機械、動力和力學類專業都在不同程度地開設這門課程。“信號與系統”這門課程也是工程類學生在大學教育階段所修課程中受益面最大的一門課程。

本課程強調理論教學與工程實踐相結合。通過本門課程的學習,學生應該掌握基本的信號分析的基本理論和方法,掌握線性非時變系統的各種描述方法,掌握線性非時變系統的時域和頻域分析方法,掌握有關系統的穩定性、頻響、因果性等工程應用中的一些重要結論。同時,通過這門課程的學習,學生分析問題和利用所學的知識解決問題的能力有所提高。本門課程有著很強的數學背景,介紹的內容涉及到線性微分方程、復變函數、積分變換、離散數學等多門數學課程的知識,本課程的主要任務也是結合線性系統分析這一個主線,對這些數學方法進行詳細的介紹。可以認為,這是一門結合實際工程應用的數學課程。課程中各個理論的系統性較強,數學推導比較嚴密,但是在內容中不苛求數學上的系統和嚴密。學生應通過實際系統分析,理解相關的數學知識和分析方法如何應用于電子工程、通信系統、信號處理等領域,并具備理論與工程實際相結合的分析、思維能力[3-5]。

基于“信號與系統”課程對于電子信息工程及相關專業的重要性,因此進行小班教學就顯得十分必要和必需[6-8]。目前我校各個學院根據各自教學計劃分別將“信號與系統”安排在大二上、下學期,開展了小班教學和研究式學習等方面的探討。

由于教學資源的限制,主要是將原來120～150人左右組成的大班,分解成2～3個小班、60～90人左右組成相對較小的班開展教學,并進行小班研討的試點，但是還沿用大班教學的教學大綱和教學安排,因此小班教學的預期教學效果還未顯現。

小班教學最好的方式當然是20～30名學生組成1個班,能夠充分開展互動的授課+研討的教學方式[9-12]。由于教學資源等因素的限制,本文探討一種“大班授課+小班研討”的小班教學方式,并建議就課程的考核方式進行改革。其目的是使學生能夠全面的掌握“信號與系統”這門最重要的專業基礎課程,并使學生從被動地學習知識方式轉變為主動地能力培養模式。小班教學能夠提高學生學習效率,更有利于思辨能力、溝通能力、創新能力、專業技能的培養,通過小班教學的歷練使學生能夠終身受益。

2 “大班授課+小班研討”的教學安排

目前電子科技大學“信號與系統”課程根據各學院的教學計劃分別有80學時、72學時和64學時3種教學大綱,教材均采用原版的Alan V.Oppenheim,Alan S.Willsky,S.Hamid Nawab等編著的Signals&Systems(Second Edition,Prentice Hall,1999),該教材是一本公認的并由國內外較多大學采用的經典教材。以大部分學院采用的80學時教學大綱為例，其教學課時安排如表1所示,其主要表象還是教師是課堂上唱獨角戲,學生在課堂教學中缺乏主動性,缺少教師與學生之間的互動。

表1 現有80學時教學大綱學時安排

基于我校教學資源等諸多因素的限制,本文所提出的“大班授課+小班研討”的教學方式是由2名(1名教授或副教授和1名副教授或講師)教師組成1個基本的教學單位,負責1個班級(2～3個小班)的“信號與系統”的教學工作。主要思路是較大幅度地減少大班理論授課的學時,較大幅度增加并固定小班研討的學時與時間,在課程實驗中增加課程設計的內容,其學時安排如表2所示:

表2 小班教學80學時教學大綱學時安排

大班理論授課主要由具有一定教學與科研經驗的教授或副教授擔任,重點講授課程的理論體系、重要的知識點、基本理論公式與必要的推導,以及公式所包含的物理意義和工程背景等。原則上不在大班授課時講授習題。大班理論授課雖然只安排了40學時,但根據國外采用相同教材教學的高校的調研和筆者“信號與系統”30年的教學經驗是完全可行的。

具體的課時安排如下：第一章信號與系統4學時,第二章線性時不變系統6學時,第三章周期信號的傅立葉級數表示4學時,第四章連續時間傅立葉變換至第八章通信系統共16學時,其中可將第五章離散時間傅立葉變換、第六章信號與系統的時域和頻域特性和第八章通信系統指定為學生自學，或者將其主要的知識點放到小班研討中進行,第九章拉普拉斯變換5學時,第十章Z變換5學時。

小班研討是將整個教學班級分成2～3個30人的小班來開展,分別由擔任該班“信號與系統”教學工作的2～3名教師指導進行。小班研討要在排課時固定各個小班的上課時間和地點。32學時安排保證了每周每個小班都有1次研討課。小班研討主要目的是幫助學生掌握“信號與系統”課程的基本知識并對課程的擴展進行研討,配合大班理論授課進行。

大班理論授課時授課教授指定本周小班研討的知識點、練習題等若干個本周的研討題目,學生課下各自進行準備,小班研討時由學生自愿報名或任課教師指定1名學生就每個題目在黑板上書寫并進行講述,全體學生一起參加討論。要讓每1名學生都有若干次講述和研討的機會,學生在研討時的表現計入總成績。

通過小班研討時學生的講述和研討,能夠加強學生對本課程基本知識的掌握,并對學生的表達、思維等各方面的綜合能力進行培養。

課程的實踐環節仍建議安排為8個學時,并在原課程實驗的基礎上增加課程設計的內容,使學生能對本課程的工程背景及應用有更進一步的了解。

3 關于考核方式改革的幾點考慮

目前我校“信號與系統”80學時大綱課程成績構成及各部分的比例如表3所示:

表3 課程成績構成及各部分的比例

該課程的成績由平時成績、課程實驗、期中成績和期末成績構成,其中平時成績包含了出勤、課堂討論、課堂測驗、作業等,期中和期末考試都只進行一些練習計算題目的筆試,從考試的方式和內容看還略帶一些高中教學的痕跡。

本文所提出的小班教學情況下的考核方式將在課程的成績構成和期末的考試內容與形式等方面進行改革。小班教學的課程成績由課程實踐、小班研討成績和期末考試成績構成,具體比例如表4所示。

表4 小班教學課程成績構成及各部分比例

小班研討時要求學生必須參加、小班研討的成績主要根據學生在研討時對相關題目的推導與講述、研討時的發言和回答相關問題的表現評定。學生必須完成課程實踐環節和小班研討成績合格才能取得參加期末考試的資格。

課程的期末考試的內容與形式是本文希望改革的一個重點,考試的形式采用筆試+口試的方式。筆試可按整個教學大班或者整個年級統一進行,而口試分為小班,采用學生分批次進入考場隨機抽取題目,作簡短準備后逐一答辯講述的形式進行。理論題是將整個課程的內容所包含的主要知識點分解為30～40個題目,并可在課程結束時向學生公開,以便學生進行復習和掌握。

4 結束語

本文對“信號與系統”課程的小班教學和考試方式的改革進行了探討,主要是更好地對這門可以說是電子信息工程專業最重要的課程的學習進行改進,幫助學生掌握這門課程的基本內容,并對學生的綜合能力進行培養。由于“信號與系統”課程主要安排在大二上或下進行,因此本文所探討的“信號與系統”課程的小班教學安排與考試方式可借鑒到大一的重點課程,如“高等數學”、“電路分析基礎”等課程開展,這將對學生盡早擺脫高中階段的學習模式、逐步熟悉大學階段的學習方法取得更加明顯的效果。

References)

[1] Madsen A, McKagan, Sarah B， et al. How physics instruction impacts students’ beliefs about learning physics: A meta-analysis of 24 studies[J]. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 2015, 11(1): id.010115.

[2] Campbell C, Monk S. Introducing a learner response system to pre-service education students: Increasing student engagement[J]. Active Learning in Higher Education,2015,16(1):25-36.

[3] Yates L, Major G. “Quick-chatting”, “smart dogs”, and how to “say without saying”: Small talk and pragmatic learning in the community[J]. SYSTEM. 2015(48):141-152.

[4] 賈利軍,張懷武,于奇,等.高校專業實驗教學改革探討:以電子科技大學電子信息材料與器件國家級專業實驗教學示范中心為例[J], 高等教育研究,2014,31(3): 77-81.

[5] 龔江輝. 考試功能的二重性困境與高校考試制度改革[J].大學教育,2014(9):11-12.

[6] 沈鳳君. “信號與系統”課程教學方法探索與實踐[J]. 中國科教創新導刊, 2012(2):178-180.

[7] 張維維, 李敏, 姜明新,等. “信號與系統”課程教學研究性學習的探索[J].課程教育研究, 2013(6):231.

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[9] 李現平. 席明納小班研討教學模式[J].繼續教育,2012(1):23-26.

[10] 袁小坊, 鄺繼順. 引導式討論在小班研討教學中的應用[J].計算機教育,2014(4):51-55.

[11] 韓立強. 《現代控制理論》研討式綜合教學方案設計[J].教育教學論壇,2015(8):154-155.

[12] 劉國福,李慧. 基于大工程觀的專題研討課教學改革探索[J].中國教育技術裝備,2015(12):132-134.

Discussion on small-class teaching and examination reform of Signals and Systems course

Zhang Yang, Zou Lin, Zhao Shuai

(School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 611731, China)

This paper analyzes the main problems in the teaching of basic courses in colleges and universities, and introduces the reform of the teaching of School of Electronic Engineering of University of Electronic Science and Technology of China. This paper discusses the necessity of carrying out small class teaching in Signals and Systems course. The “large class plus seminar class” small-class teaching mode is designed with the education resources at present. The reforms of course examination mode, especially “written examination plus oral examination” for final examination, are discussed. Here, the proposed scheme can be used for Higher Mathematics, Circuit Analysis, and other basic and professional basis courses as references.

signals and systems; small-class teaching; examination reform

2015- 08- 03 修改日期：2015- 09- 06

張揚(1962— )男，四川成都，工學碩士，教授，研究方向為高速實時信號處理技術與雷達系統及信號處理.

E-mail：zhangyang@uestc.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2015)12- 0019- 03