基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的信息處理課程群建設(shè)探討

楊佳　遲耀丹

1990年，北京理工大學(xué)提出“課程群”建設(shè)，有效地將課程與課程之間結(jié)合，打破課程本身建設(shè)的局限性，形成完整的課程教學(xué)體系，教學(xué)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于相關(guān)單門課程教學(xué)效果的總和。在近幾年的教學(xué)改革中，吉林建筑大學(xué)（以下簡稱“我校”）對信息處理課程群的建設(shè)進(jìn)行了一些探索與實(shí)踐，但是還有如下需要改進(jìn)的地方：一是，強(qiáng)化課程群內(nèi)部課程間的相關(guān)性，把縱向有傳承關(guān)系、橫向有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合起來；二是，分析課程群內(nèi)所有知識點(diǎn)，去掉重復(fù)的內(nèi)容，形成新的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；三是，增加創(chuàng)新思維的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；實(shí)現(xiàn)整體大于各門課程之和的教學(xué)目的。

1 信息處理課程群建設(shè)的總體概況

1.1 優(yōu)化課程群的結(jié)構(gòu)

信息處理課程群主要包括“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”、“傳感器檢測技術(shù)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用”六門課程。根據(jù)課程特點(diǎn)和教學(xué)要求，把六門課程重新分類，組成如圖1所示的課程群結(jié)構(gòu)。將“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”作為課程群的基礎(chǔ)課程，“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”作為理論分析課程，“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“傳感器檢測技術(shù)”作為應(yīng)用課程。在整合重復(fù)知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)工程應(yīng)用方面的訓(xùn)練內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

1.2 調(diào)整課程群的課程標(biāo)準(zhǔn)

從信息處理的角度確定課程群的課程標(biāo)準(zhǔn)，從課程群的整體考慮，而不是單門課程的設(shè)計(jì)方法與思路。在基礎(chǔ)類、理論分析類與應(yīng)用類課程的內(nèi)容設(shè)置基礎(chǔ)上，以案例為基礎(chǔ)講授基本概念與基本理論；從工程的角度，講授應(yīng)用類課程。從多題目，多角度入手，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

1.3 改革課程群的教學(xué)模式和教學(xué)方法

課程群教學(xué)中，采用“三結(jié)合”的教學(xué)模式，即教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、理論教學(xué)與實(shí)踐操作相結(jié)合、實(shí)踐內(nèi)容與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合。教授內(nèi)容注重與實(shí)際相聯(lián)系，加深理論與工程應(yīng)用的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維能力，注重課程作業(yè)的綜合性、開放性和設(shè)計(jì)性。

2 課程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃

課程的設(shè)計(jì)和規(guī)劃以學(xué)生知識體系和能力體系的培養(yǎng)為宗旨，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力等綜合素質(zhì)和能力。下面根據(jù)基礎(chǔ)類課程、理論分析類課程和和應(yīng)用類課程的不同教學(xué)要求和目的，對其進(jìn)行了再設(shè)計(jì)和再規(guī)劃。

2.1 基礎(chǔ)類課程注重理論與興趣培養(yǎng)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的電子信息工程學(xué)科思維

基礎(chǔ)類課程的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)具有內(nèi)容多、學(xué)時緊的特點(diǎn)，但是不能反映出新的電子技術(shù)。模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)授課方法中是分開講授的，工程實(shí)踐中多數(shù)場合是模擬與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的電路，這些電路雖然廣泛應(yīng)用但是在教學(xué)中難以安排。結(jié)合工程實(shí)踐，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)類課程同時要培養(yǎng)學(xué)生對電子信息工程學(xué)科的愛好與興趣。為此，對基礎(chǔ)類課程做了重新規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

（1）基礎(chǔ)與興趣并重。基礎(chǔ)課程，讓學(xué)生了解電信號的采集與流動情況，通過篩選課程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，刪除重復(fù)、陳舊內(nèi)容，改善課程內(nèi)容；在保證基礎(chǔ)課程內(nèi)容的前提下，在教學(xué)過程中增加新技術(shù)、新器件的內(nèi)容。在教學(xué)過程中，結(jié)合相應(yīng)的實(shí)施例，增強(qiáng)基礎(chǔ)理論與實(shí)際的內(nèi)在聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力與學(xué)習(xí)興趣。

（2）科研與創(chuàng)新能力開發(fā)。學(xué)生可以參與老師的科研項(xiàng)目，從實(shí)踐入手，增強(qiáng)基礎(chǔ)研究，加深理論知識學(xué)習(xí)的同時，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新能力。再者，圍繞課題內(nèi)容，老師可以設(shè)計(jì)應(yīng)用型任務(wù)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高自主解決問題的能力。

2.2 理論分析類課程

理論分析類課程的“信號與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”是非常重要的兩門課程，但是兩門課程都有離散信號和系統(tǒng)方面的內(nèi)容，而“數(shù)字信號處理”課程在“信號與系統(tǒng)”課程之后，這就要求合理設(shè)計(jì)與規(guī)劃“數(shù)字信號處理”課程的教學(xué)內(nèi)容，既要避免重復(fù)又要推陳出新。

（1）基礎(chǔ)應(yīng)用和技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化整合

“信號與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”由于是承前啟后的兩門課程，因此安排在連續(xù)的兩個學(xué)期分別進(jìn)行講授。“信號與系統(tǒng)” 和“數(shù)字信號處理”在所講授的內(nèi)容上有相似的部分，也有一部分內(nèi)容是有所重復(fù)的，但是兩門課的側(cè)重點(diǎn)略有不同，一個是對基本概念及方法為主進(jìn)行介紹，另一個更多的是側(cè)重實(shí)用性和技術(shù)性。因此部分內(nèi)容以回顧和補(bǔ)充的形式予以展現(xiàn)。這兩門課有一個相同的特點(diǎn)，就是理論性較強(qiáng)，有大量的公式和證明，在講授時，注重以應(yīng)用為主，淡化公式的證明過程。

（2）系統(tǒng)性、邏輯性優(yōu)化整合

“信號與系統(tǒng)”這門課程重點(diǎn)是對連續(xù)信號和系統(tǒng)在時域和變換域的分析方法進(jìn)行介紹，特別是在變換域（傅里葉變換、拉普拉斯變換）的研究方法是非常重要的。對于離散信號和離散系統(tǒng)的介紹內(nèi)容相對較少，只是初步的介紹一下時域的求解方法和z變換的部分內(nèi)容。

數(shù)字信號處理作為其后續(xù)課程，對連續(xù)系統(tǒng)不再進(jìn)行介紹，而只講授離散信號和系統(tǒng)的分析方法，分別介紹了時域和變換域的分析方法，特別是對多種變換方法（傅里葉變換、z變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換）進(jìn)行講解，最后對于模擬和數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了必要的介紹。

（3）授課學(xué)時的優(yōu)化整合

兩門課程的學(xué)時均為中等學(xué)時量，信號與系統(tǒng)課程計(jì)劃為64學(xué)時，其中理論學(xué)時60學(xué)時，實(shí)驗(yàn)學(xué)時為4學(xué)時。數(shù)字信號處理計(jì)劃學(xué)時為46學(xué)時，其中理論學(xué)時38學(xué)時，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8學(xué)時，并配有為期一周的課程設(shè)計(jì)。整合后兩門課的理論教學(xué)為98學(xué)時，實(shí)驗(yàn)為12學(xué)時，課程設(shè)計(jì)為一周。對理論學(xué)時內(nèi)容進(jìn)行整合，可以包括以下四個方面的內(nèi)容：

1）新課程體系的理論基礎(chǔ)10學(xué)時

2）連續(xù)信號與系統(tǒng)時域、頻域、復(fù)頻域分析46學(xué)時

3）離散信號與系統(tǒng)時域、頻域分析28學(xué)時

4）模擬、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)14學(xué)時

2.3 應(yīng)用類課程

“傳感器檢測技術(shù)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用”應(yīng)用類課程是對理論內(nèi)容的應(yīng)用與實(shí)踐，拓展理論內(nèi)容，重點(diǎn)在于訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

（1）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的能力培養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)性的比賽與實(shí)踐，把各個課程關(guān)聯(lián)起來、完成綜合性的設(shè)計(jì)。例如參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，參加挑戰(zhàn)杯比賽等課外實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力，積累一定的開發(fā)實(shí)踐經(jīng)歷。

（2）選用項(xiàng)目驅(qū)動的實(shí)踐模式。“傳感器檢測技術(shù)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程應(yīng)用性和綜合性強(qiáng)，可以采用項(xiàng)目驅(qū)動的方式。每一個項(xiàng)目都是工程應(yīng)用項(xiàng)目，可直接應(yīng)用到實(shí)際的社會工作中，如位移測量實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)等，其目的是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地進(jìn)行工程開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)造性思維能力和工程應(yīng)用能力。

3 課程群建設(shè)成效

課程群建設(shè)依托我校電氣與電子信息工程學(xué)院，近年來，承擔(dān)吉林省高校教學(xué)改革研究重點(diǎn)和一般項(xiàng)目5項(xiàng)。學(xué)生獲全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、數(shù)學(xué)建模競賽等省級獎勵30多項(xiàng)。

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[責(zé)任編輯：李書培]