專業認證背景下信號處理課程群建設研究

張小美

摘要：信號處理課程群作為電子信息工程專業教學體系中的核心主干課程，需要通過課程建設與教學改革以適應工程認證標準要求。本文通過優化課程群的教學體系、整合教學內容、創新教學方法、建立多元化課程評價體系，進行信號處理課程群建設研究，以提高課程教學效果、提升人才培養素質、達到學生畢業能力要求。

關鍵詞：工程教育專業認證；信號處理課程群；課程整合；教學改革；課程評價

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0059-03

2013年6月，我國簽約《華盛頓協議》，標志著我國高等工程教育體系與國際工程教育聯盟正式接軌。對于電子信息工程專業，工程教育專業認證標準對專業培養目標和學生畢業要求作了詳細闡述，旨在要求培養出不僅具有扎實的專業素養，更要有提出問題并分析解決問題的工程實踐能力的合格畢業生。信號處理課程群，作為電子信息工程專業教學體系中的核心主干課程，以工程教育為目標研究滿足工程認證標準要求的新課程群建設已勢在必行。

信號處理課程群主要包括“信號與系統”、“數字信號處理”、“語音信號處理”、“數字圖像處理”、“DSP技術及應用”和“嵌入式系統及應用”等課程。縱觀現有的信號處理課程群課程設置、教學以及評價考核等方面，不免發現其存在如下問題：課程群體系的設置未能充分考慮學生畢業要求的達成度，也缺乏企業或行業專家的參與，極易造成“一對照，差一截”的窘境；課程教學內容較多，但隨著日益縮減的課時數，教學效果往往“捉襟見肘”課程中實踐環節設置偏少或執行不到位，“紙上談兵”式的教學質量得不到保證；同時“一本教材、一份PPT、一張能說會道的嘴”是課程教學的標配，教學模式單一落后，課堂上、實驗室里往往是懈怠的貌似來“聽評書”的學生；課程僅僅是從學生期末考試成績來評價，缺少對學生其他能力的綜合全面考核以及課程相關的課程設置、教師教學等方面的全程綜合評價。信號處理課程群存在的諸如此類問題是廣大從事該課程群教學的教育工作者亟待研究解決的問題。

本文通過優化課程群的教學體系、整合教學內容、創新教學方法、建立多元化課程評價體系等途經，以提高課程教學效果，提升人才培養素質，培養學生在電子信息工程領域掌握扎實的基礎理論、專業知識及基本技能，具有提出、研究、設計和解決實際復雜工程問題的能力。

一、優化課程群教學體系，整合教學內容

根據國家電子信息工程專業培養標準中對畢業能力要求之“4.掌握復雜電子信息系統中，系統設計、相關軟件、硬件設計與開發知識，并全面理解復雜系統的設計需求、設計原理、設計方法、加工工藝，具有相應實踐能力”，整合現有信號處理課程群的教學內容，形成基礎知識遞增、設計應用能力遞進，以及實踐動手能力提升的課程群教學體系，其組成如圖1所示。其中先修課程包括數學類、電工電子技術類基礎課和專業基礎課；“信號與系統”和“數字信號處理”屬于基礎類課程；“語音信號處理”和“數字圖像處理”屬于應用設計類課程；而“DSP技術及應用”和“嵌入式系統及應用”屬于實現類課程。同時為了達到畢業能力要求，分別設計有課程課堂教學及課內實驗（基礎知識能力）、整周課程設計（設計應用能力）、研究創新型實驗（實踐動手能力），從而形成課堂和實踐教學緊密結合，課內實驗、課程設計和創新實驗三種實踐環節有序配合，基礎知識、設計應用以及實踐動手三個能力遞進培養的課程群教學環節。

通過對信號處理課程群教學大綱和教學計劃的討論、設計、整合和優化，將“信號與系統”、“數字信號處理”、“語音信號處理”、“數字圖像處理”、“DSP技術及應用”和“嵌入式系統及應用”等課程進行合理有效的融合和分解，理論與實驗有機結合，形成課程群的教學特色，構建符合我院電子信息工程專業培養要求的信號處理課程群。

1.盡量選取圖文并茂、具有“新鮮元素”的教材。特別是“信號與系統”和“數字信號處理”課程，理論性過強、不易理解，假如滿眼盡是枯燥的公式或繁雜的推導，那么必將迎來一群課堂上昏昏欲睡的學生；另外信號處理技術發展日新月異，如果教材和課堂上均沒有相關最新技術及其應用的介紹，那么極易造成學生認為學了信號處理等課程后“無用武之地”的心理暗示，極大打擊學生的學習興趣。

2.理順、整合教學內容，壓縮或去除課程間相互交叉重疊部分，避免同一內容多次重復授課的浪費。例如“信號與系統”和“數字信號處理”課程均對離散信號與系統的分析、Z變換等內容做了系統的講解，如果“信號與系統”將離散部分的相關內容留在“數字信號處理”中講解，將有限的課時投入到連續信號與系統的分析講解，勢必會提高可是利用率、起到“事半功倍”的效果。

3.理論與實踐緊密結合，實驗驗證理論（先理論后實驗）、理論解釋實驗現象（先實驗后理論）。將實踐教學內容貫穿于信號處理課程群的課內實驗、課程設計及研究創新型實驗整個實踐環節，消除學生“紙上得來終覺淺”的困惑，使學生體驗到學以致用、做中學、學中做、邊學邊做的學習樂趣。

二、創新教學方法，提高課程教學效果

按照工程教育專業認證的要求，教師應當做好“點燈人”和“引路人”，創新教學方法，引導學生以積極主動的心態投入課程的課堂學習以及實踐學習中，建立開放式、引導式、探究式的“課堂+實驗+課外”、“理論+實例+探究”、“聽課+討論+動手”等課程教學模式，具體如圖2所示。

改革課堂教學模式，實現課堂教學的多重轉變：“填鴨式”灌輸課堂變成“索取式”對話課堂——教學不再是知識復制的過程，而是教師導演和學生演員共同學習的過程；封閉課堂變成開放課堂——隨著教學在時間上從課內向課外延伸、在空間上從教室向圖書館等場所的擴充、在內容上從教材向課外資料的拓展，教學不再是“喂食”，而應是“授之以漁”的過程；知識課堂變成能力培養課堂——教學不僅僅是傳授知識，而上升為“學以致用”的能力培養過程，讓學生真正成為學習的主人。相應的課堂教學方法有：（1）建立電子化教案（如備課筆記、PPT、微課等），進行網絡課堂資源的維護，便于學生的課前預習和課后復習；（2）采用多媒體教學、網上答疑等手段，便于學生課堂知識的學習和消化鞏固；（3）課堂上采用引導式教學，積極調動學生的主動性和參與度；（4）定期開展課堂大討論、學生輪流當“小教師”，培養學生的學習興趣和能力。

創新實踐教學方法，以學生為主體、教師為主導，引導學生真正參與實驗的全過程，“做中學、做中思、做中練”，提高其實際工程的設計及實踐動手能力。由課內實驗的“扶持式”指導方式逐漸過渡為研究創新型實驗的放手引導式實驗指導方式。相應的實踐教學方法有：要求學生在實驗前做好預習工作，組織學生討論學習、鼓勵學生集思廣益，形成“百花齊放式”的實驗方案；在實驗中，指導學生細心觀察、邊做邊思考，指導學生自行排除實驗系統故障、學會自己分析解決問題；在實驗后，引導學生及時總結、歸納、反思，按照規范完成實驗報告；在課外科技創新活動擴展上，多些課程群相關課題，多給學生創造鍛煉機會。

三、建立全過程、多元化課程評價體系，提高學生培養素質

在課程評價實施中，重點考核學生掌握所學知識和技能，在知識應用過程[如實驗（實習、設計）]中發現問題、分析問題、解決問題的能力，保證課程目標和畢業要求的達成，使學生各項綜合素質均得到提高。在考核過程中，避免只看結果（如期末考試成績、實驗報告）、不注重過程（如平時課程表現、作業情況、小班討論課表現、實驗過程中的問題解決、思考等）。對課程達成度進行評價，根據教學活動的全部被評價畢業生的平均考核成績來計算其評價值。其計算方法為：課程的平均考核成績與課程支撐指標點權重系數的乘積再除以課程的滿分成績。即：

因此，教師要跟蹤學生的整個學習過程，分階段及時與學生交流、討論、收集反饋信息，并對各階段學生的成果進行考核，促進學生的過程化培養，促使學生在教學的各環節都有收獲。

四、結語

工程教育專業認證為電子信息工程專業提供了良好的發展機遇和有效載體。專業認證背景下信號處理課程群建設研究在電子信息工程專業中具有代表性，其培養的知識體系和能力是人才培養及就業中非常重要和關鍵的能力，對其他相關課程建設都有借鑒意義，它能引導我們把建設帶來的益處和提升輻射到整個專業的教學建設和改革中。

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Abstract：Signal processing course group as the core and main courses of the electronic information engineering teaching system，needs to be built and teaching reformed in order to meet the requirements of engineering certification standards. The construction of signal processing curriculum group is researched through optimization curriculum group teaching system，integrating teaching content，innovation teaching methods，and establishment a diversified curriculum evaluation system in this paper，so as to improve the course teaching effect，enhance the quality of personnel training and meet the requirements of student graduation.

Key words：engineering education professional certification；curriculum group of signal processing；curriculum integration；teaching reform；course evaluation