基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“信號與系統(tǒng)”課程改革與探索

蔡 凡 朱同波

（閩南理工學(xué)院，石獅 362700）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子信息類專業(yè)主干課的教學(xué)改革不斷深入，社會對學(xué)生提出了更高、更實際的要求?！靶盘柵c系統(tǒng)”是一門非常重要的基礎(chǔ)理論課程，信號與系統(tǒng)的基本概念和分析方法早已滲透到通信、電子、計算機、自動控制、航空航天、機械制造、生物醫(yī)學(xué)、金融等領(lǐng)域。而一些高校相關(guān)專業(yè)的考研課程，主要為后續(xù)專業(yè)課如數(shù)字信號處理、通信原理、數(shù)字圖像處理等打下基礎(chǔ)，課程理論性較強。閩南理工學(xué)院正處于應(yīng)用型轉(zhuǎn)型階段，因此，有效地將理論教學(xué)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用型教學(xué)，通過教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生運用信號與系統(tǒng)知識分析和解決信息處理類問題的能力，特別是應(yīng)用知識的能力是課程改革的目的。現(xiàn)階段，一些地方高校正努力向應(yīng)用型教學(xué)轉(zhuǎn)變，以“立足基礎(chǔ)，重在能力，面向應(yīng)用，適應(yīng)發(fā)展”為指導(dǎo)理念，積極開展應(yīng)用型課程建設(shè)與改革。

在課程內(nèi)容上，“信號與系統(tǒng)”結(jié)合了抽象的數(shù)學(xué)公式及算法，導(dǎo)致教學(xué)比較復(fù)雜，學(xué)習(xí)相對枯燥，致使學(xué)生忽視了學(xué)科上的具體工程應(yīng)用。因此，人們需要重新設(shè)計信號與系統(tǒng)課程內(nèi)容，以便培養(yǎng)學(xué)生對工程應(yīng)用的興趣，使其認識到數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)工具的重要性，同時結(jié)合現(xiàn)在的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式，改革教學(xué)方式。針對該課程的性質(zhì)，筆者提出以下改革策略。

1 調(diào)整課程體系，重新認識課程結(jié)構(gòu)，交互銜接點，整合教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)前，信息技術(shù)不斷革新，社會需要的技能型人才不斷革新，高校的人才培養(yǎng)模式也亟需轉(zhuǎn)型。為了順應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展趨勢，地方高校積極向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，但是傳統(tǒng)理論較強的課程，存在學(xué)時多、課程內(nèi)容重復(fù)、偏重公式計算等教學(xué)問題。為此，調(diào)整課程體系，整合教學(xué)內(nèi)容勢在必行。

1.1 調(diào)整課程體系，重新認識課程結(jié)構(gòu)

針對理論課時不足、有一定重復(fù)內(nèi)容的科目，在制作教學(xué)周歷時，高校應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，這樣可以節(jié)約課時，為實驗實踐課比重增加和考核方法改革提供課時空間。結(jié)合實際情況，閩南理工學(xué)院將信號與系統(tǒng)理論課時設(shè)定為56學(xué)時，實驗課時為8學(xué)時。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師主要按照課本講授理論知識，計算公式繁多。對于“信號與系統(tǒng)”與“數(shù)字信號處理”課程，人們可以將信號的分類、計算及傅里葉變換、拉普拉斯變換比較學(xué)習(xí)，這樣整個學(xué)時可減少16學(xué)時，多余的學(xué)時，可以增加實際應(yīng)用教學(xué)，讓學(xué)生在實戰(zhàn)中學(xué)習(xí)“信號與系統(tǒng)”，促使學(xué)生深入掌握知識，為構(gòu)建完整的專業(yè)知識體系奠定基礎(chǔ)。

1.2 針對本科院校的轉(zhuǎn)型模式，找出交互銜接點，整合教學(xué)內(nèi)容

將“信號與系統(tǒng)”與“電路”基礎(chǔ)課進行比較可知，“電路”作為“信號與系統(tǒng)”的先修課程，可以為“信號與系統(tǒng)”的學(xué)習(xí)提供電路系統(tǒng)實例，這兩門課程在一些本科院校一直作為考研的重要專業(yè)課程。但是，“信號與系統(tǒng)”課程大多定位不明確，只重視“解電路題”或者“解數(shù)學(xué)公式”，而忽視培養(yǎng)學(xué)生的實際電路和信號分析能力。這樣來看，“信號與系統(tǒng)”課程更像是一門思維訓(xùn)練課，只是借助了電路模型的外殼。

1.3 重視為后續(xù)專業(yè)課程提供必要基礎(chǔ)理論

人們要重視學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供必要的理論基礎(chǔ)。例如，要掌握頻率特性與分析方法、信號頻譜的概念、系統(tǒng)函數(shù)的概念，這樣可以為學(xué)習(xí)數(shù)字化信號處理、自動控制原理和數(shù)字圖像處理做好理論準備。

2 加強實踐課教學(xué)，在實戰(zhàn)中學(xué)習(xí)，并與就業(yè)相結(jié)合，突出工程應(yīng)用

如何在實戰(zhàn)中學(xué)習(xí)“信號與系統(tǒng)”，是實踐教學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。閩南理工學(xué)院結(jié)合該課程的具體工程應(yīng)用，將各知識點多樣化，通過實例和習(xí)題的有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和發(fā)散思維能力，提升學(xué)生分析和解決問題的能力。例如，在學(xué)習(xí)信號的時域和頻域時，結(jié)合語音信號特征（見圖1），人們提出了一種簡單易行的減噪處理方法。

這種案例和實踐教學(xué)，不僅可將多個相關(guān)知識點貫穿起來，也可以讓學(xué)生在實踐中夯實基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)動手操作能力，即編程能力。這樣可以讓學(xué)生覺得該課程不只是公式計算，還可以解決實際的工程問題，這也正是工程師在實際設(shè)計時面臨的問題。

結(jié)合校內(nèi)實驗課程內(nèi)容和實驗設(shè)計方法，針對校外企業(yè)需求，高校要不斷創(chuàng)新。這樣使得學(xué)生通過實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)，不僅可以拓寬理論知識，還能夠?qū)W以致用，具備獨立性、創(chuàng)新性、積極性和主動性，為未來就業(yè)提供保障。

3 創(chuàng)新課程教學(xué)方法，以學(xué)生創(chuàng)造性思維培養(yǎng)為核心，充分利用信息化手段建設(shè)新的教育教學(xué)模式

推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，促進優(yōu)質(zhì)教育資源應(yīng)用與共享。建設(shè)一批以大規(guī)模在線開放課程為代表、課程應(yīng)用與教學(xué)服務(wù)相融通的優(yōu)質(zhì)在線開放課程。閩南理工學(xué)院積極響應(yīng)教育部“關(guān)于加強高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見”，加強精品課程建設(shè)，如“信號與系統(tǒng)”課程。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)在線課程“自產(chǎn)自銷”。但是，我校建設(shè)的“信號與系統(tǒng)”在線課程既充分利用網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)優(yōu)勢，讓在線環(huán)境成為知識傳授的重要渠道，又強化教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生面對面的線下互動學(xué)習(xí)，進行知識探究、思辨、討論與實踐。

充分利用信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，不受時空限制地開展各種形式的教學(xué)工作，利用計算機和軟件技術(shù)的優(yōu)勢以及大數(shù)據(jù)的思想，建設(shè)“擬人化”的教學(xué)平臺，對學(xué)生進行針對性的個性化教學(xué)，是當(dāng)前教學(xué)改革的方向。當(dāng)前，人們要充分利用信息技術(shù)構(gòu)建教育資源共享平臺。學(xué)生可以借助網(wǎng)易公開課、慕課等網(wǎng)絡(luò)資源獲得課堂傳授類知識，通過線上線下混合式教育，學(xué)生先通過網(wǎng)絡(luò)開展自我學(xué)習(xí)，再與教師進行面對面的討論。線上線下配合四類課堂的聯(lián)動如圖2所示。新的“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)模式，有效地借助互聯(lián)網(wǎng)信息，將教學(xué)內(nèi)容、方法、評價考核組成一個有機整體，如圖3所示。

圖2 線上線下配合四類課堂聯(lián)動圖

圖3 “信號與系統(tǒng)”立體化教學(xué)模塊結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系圖

4 注重過程性評價，合理制定成績評定標準，實行多樣化的考試方式和科學(xué)化的成績評價方法

傳統(tǒng)的“信號與系統(tǒng)”教學(xué)周期長，最終的考核方式以閉卷考試為主，而課程覆蓋的數(shù)學(xué)公式偏多，導(dǎo)致學(xué)生評價內(nèi)容以數(shù)學(xué)計算試題為主。這使得學(xué)生在閉卷考試中死記公式，忽視理解，導(dǎo)致難度加大，考試成績不理想。

結(jié)合應(yīng)用型教學(xué)轉(zhuǎn)型對學(xué)生的具體要求，要想實現(xiàn)新的人才培養(yǎng)目標，高校需淡化數(shù)學(xué)公式，加強實際應(yīng)用考核。

4.1 重視理論學(xué)習(xí)分階段評價

理論學(xué)習(xí)分階段評價，分為基礎(chǔ)知識、理解知識、實際應(yīng)用知識考核三個部分，三個部分考核分值比例為4:3:3。首先，不能忽視基礎(chǔ)知識的考核，對一些基礎(chǔ)性概念，學(xué)生要加強理解，這對后續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課至關(guān)重要。其次，適當(dāng)在考核中引入實戰(zhàn)訓(xùn)練，將數(shù)個知識點結(jié)合起來，組合成案例，讓學(xué)生學(xué)會分析和解決實際工程問題。

4.2 重視實驗考核

高校要增設(shè)上機實驗環(huán)節(jié)的考核，給出與課程實驗相關(guān)的題目，讓學(xué)生設(shè)計，將理論知識學(xué)以致用，并在實踐中提高個人實踐能力。高?？梢詫嵺`評價結(jié)果計入考試總成績中，做到實驗和理論并重，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)造有利條件。

4.3 重視過程性評價

結(jié)合在線課程教學(xué)、線上線下學(xué)習(xí)，高?？梢詫W(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程進行監(jiān)督，其必須重視過程性評價。

5 結(jié)語

結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的相關(guān)要求，不少地方高校積極推進“信號與系統(tǒng)”課程改革。一是要以學(xué)生為主體，調(diào)整課程體系，重新認識課程結(jié)構(gòu)，交互銜接點，整合教學(xué)內(nèi)容；二是要加強實踐課教學(xué)，并與就業(yè)相結(jié)合，在實踐中學(xué)習(xí)“信號與系統(tǒng)”課程，突出工程應(yīng)用；三是借助互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，充分利用信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，建設(shè)“人性化”教學(xué)平臺；四是注重過程性評價，合理制定成績評定標準，實行多樣化的考試方式和科學(xué)化的成績評價方法。實踐表明，高校教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和分析與解決實際問題的能力都得到極大提升。

[1]張鷙遠.“慕課”（MOOCs）發(fā)展對我國高等教育的影響及其對策[J].河北師范大學(xué)學(xué)報，2014，（2）：116-121.

[2]中國大百科全書總編委會.中國大百科全書·教育[M].北京：中國大百科全書出版社，1985：56-59.

[3]王本陸.中國教育改革三十年（課程與教學(xué)卷）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2009：25-27.

[4]李鐫釗.講授法的歷史演進與當(dāng)代意蘊[D].上海：華東師范大學(xué)，2010：12.

[5]王秋月.“慕課”“微課”與“翻轉(zhuǎn)課堂”的實質(zhì)及其應(yīng)用[J].上海教育科研，2014，（8）：15-18.

[6]賈雅瓊，俞斌.“信號與系統(tǒng)實驗”教學(xué)改革探索與實踐[J].輕工科技，2012，（2）：74-75.

[7]沈莉麗.信號與系統(tǒng)實驗課程的教學(xué)思考與探討[J].實驗室科學(xué)，2016，19（2）：251-253.