基于協同創新能力培養的《信息處理系統》課程設計改革

王圓妹，李濤

（1.長江大學電子信息學院信息系，荊州 434023；2.長江大學電子信息學院自動化系，荊州 434023）

0 引言

高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才，發展科學技術文化。一方面，為了適應新世紀科技發展和社會競爭對人才培養的要求，高等教育中必須加強對學生協同創新能力的培養[1]。以學生為主體，注重教學法研究，激發學生協同創新意識，不斷豐富教學改革成果，提高學生解決實際問題的能力。另一方面，提升創新能力的時代內涵和重要意義早已超出某一主體、某一領域、某一行業的范疇，亟待需要突破自主創新的體制障礙，推動并引導社會創新力量的協同并進，從而實現國家創新能力和競爭實力的根本提升[2]。高校與科學研究機構、企業開展協同創新，離不開協同創新人才的培養。培養大學生協同創新能力對于實現產學研協同創新戰略、建設創新型國家具有重要意義。

目前在高等工科院校中，課程設計是高校實踐教學體系中的重要課程之一，是在專業主干課的理論授課后開設的一個綜合性實踐環節，是培養學生綜合應用所學知識分析和解決工程實際問題能力、訓練工程師的基本技能、培養學生創新性思維和設計能力的重要課程。課程設計是理論和實際應用之間的紐帶，是強化學生的知識應用能力和實踐動手能力的重要手段，在工科人才培養中具有不可替代的重要作用。針對課程設計的教學改革比如課程設計的方式、內容、組織形式、評價機制以及學生的創新、計算機輔助設計以及團隊合作的能力等的培養，高校教師們一直在探索的道路上。

1 《信息處理系統》課程設計的現狀

《信息處理系統》課程設計對先修課程知識的綜合運用能力要求高，要求學生要能夠較靈活地運用所學的基礎知識。雖然學生在前3年基本學完專業主干課程并經過多門課程實驗環節的訓練[2]，但對所學的知識點仍然零散，對信號處理系統的理解和系統設計能力仍十分欠缺，探其原因，分析了目前《信息處理系統》課程設計在教學過程中存在以下幾方面問題。

1.1 學生對課程設計重視度不夠

《信息處理系統》課程設計在電子信息工程專業學生的學習過程中占有重要的位置。這一環節學習的好壞對培養電子工程師的基本設計素質和后期的就業具有重要的影響。但在教學實施過程中，部分學生對這一環節的重視度不夠，另由于課程設計的時間比較緊，還有部分備戰考研的同學也放松了對自己的要求，想在緊張而忙碌的備考后好好地放松下，對課程設計總抱著應付了事，走個形式的態度。對設計中出現的一些問題不去認真思考，查找資料，而是敷衍了事盲目模仿，甚至照搬照抄一些參考書或網絡資源的一些思路，簡單機械地完成課程設計的任務。即使這部分學生通過了課程設計的考核，但是學習效果甚微，達不到預期的教學要求和課程設計目的。

1.2 學生缺乏實際工程知識

在課程設計過程中，由于學生普遍缺乏實際工程的知識[3]，尤其在涉及到具體信號識別處理中，對應用的環境，識別的算法、識別的精度等環節認識不足，部分學生只是依照教材或參考資料進行模仿設計，很少能結合工程實際綜合考慮來進行設計，大多數學生的設計方案可以說是“理論型”的，缺乏工程實際意義。因此工程實踐知識的缺乏，也嚴重影響著《信息處理系統》課程設計教學質量的提高。

1.3 學生對先修課程綜合應用能力差

《信息處理系統》課程設計的先修課程有信號與系統、數字信號處理、數字圖像處理、數字語音信號處理等專業基礎課和專業課，學生不能融會貫通地應用信號處理的知識，將具體的圖像信號、語音信號進行數字處理，反映出其分析問題、解決問題的綜合應用能力比較差。

1.4 學生之間協同能力差

由于之前課程設計任務比較單一，全班同學課程設計的方案和內容幾乎相同，每位同學完成從系統設計、程序編寫到最后完整的任務，不需要同學間的協作，課設中學生之間各自為戰，很少或沒有經驗交流，缺乏團隊協同合作意識，相互協作的精神也很難發揮，體現不出團隊合作中的榮譽感和責任感。

因此為了適應新世紀科技發展和社會競爭對人才培養的要求，高等教育中必須加強對學生協同創新能力的培養。這些以提高學生創新能力為目標開展的多形式改革，打破了傳統課程設計中的問題和不足，以學生為主體，注重教學法研究，激發學生協同創新意識，不斷豐富教學改革成果，提高學生解決實際問題的工程能力，培養大學生協同創新能力。

2 基于協同創新能力培養的課程設計改革措施

為此必須更新教育思想和觀念，加強《信息處理系統》課程設計的改革和建設，著重培養學生的協同創新能力。為了加強課程設計建設，主要從以下幾方面進行改革。

2.1 提前布置課程設計題目，建立工程意識

以往的課程設計任務基本都是課程設計周的第一天開始布置，學生直到課程設計開始才了解要完成的任務[4]，一些學習能力差一些的學生或者基礎理論不扎實的學生很難在第一時間進入課程設計狀態。為給學生留出更多時間來查閱相關資料，把課程設計的任務布置的時間提前2-4周，一方面這樣學生在了解課設的任務和要求后，可以針對性去收集相關資料，為課程設計的順利進行積累更多的理論基礎；另一方面，學生帶著課設任務可以結合自己今后的就業方向或升學的專業，這樣在平時的學習和積累學習過程有了目標性和針對性；有意識地將學到的理論知識用于指導實踐，有助于學生將平時的學習生活和工程實踐結合，使傳統課程設計理論實踐相脫離的問題得以改善，更加強調學生綜合能力的培養，有利于激發學生學習興趣、建立工程實踐意識。

2.2 改革教學方式，更新重組教學內容

在《信息處理系統》課程設計的教學內容中融入新技術，增加人工智能技術中流行的Python語言程序設計，引入深度學習、機器視覺等一些基本算法和應用。在“協同創新”理念下，注重學科交叉與問題導向，圍繞學生工程能力培養及知識結構架構來設計課程體系，組織教學內容，利用人工智能計算平臺實現人臉識別、語音識別，車牌識別、指紋的識別等系統的設計。由于這些課題屬于當前研究的熱點，學生也比較感興趣并且切合實際的工程案例，學生可以親身體會人工智能新技術、新思想，這樣有利于培養學生的工程思維與綜合能力。

2.3 采用聯合培養模式

聯合培養模式可以有效彌補院校自身師資力量、實驗條件等方面的不足。改變工科人才培養不接地氣的現狀，一方面引入產業或企業的技術人員進校園課堂，可以把企業的技術需求及時轉達給學生，根據學生和企業的需求，專業教師可與企業根據新技術的發展，共同制定與企業技術相關的課設內容，共同指導學生，解決工程實際問題為企業未來實現人才、科研等需求提供便利。另一方面加強企業學習與校內學習形成優勢互補，充分體現企業學習的目的：學習企業的先進技術和先進企業文化；深入開展工程實踐活動；參與企業技術創新和工程研究與開發[5-6]；培養學生的職業精神和職業道德。。

2.4 課程設計與創新創業項目協同發展

為提高學生對課程設計興趣，把大學生創新創業[7-8]大賽作為一個標桿，鼓勵學生參與大學生創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目等，引導學生創新潛能的開發。本著以學生為本，知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念和能力培養為核心的后續教育，有利于多樣化創新人才的培養，強化創新創業能力訓練，增強學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才，滿足國家對社會緊缺的復合型拔尖創新人才和應用人才的需要。

2.5 完善考核環節，豐富考核內容

嚴格的考核制度是保障教學質量的關鍵，要重視實踐環節的過程訓練[9-10]。學生在進行課程設計時，根據學生的興趣點和學生的專業特長，學生分成若干個設計小組，鼓勵學生更加靈活、多樣的個性化設計方案。由于采用團隊協作的模式，考核過程中首先實行組內的成員根據實際分工的情況實施自評的方式，其次通過演講的方式考查學生對專業理知識的理解能力、表達能力、分析能力；再次采用結果演示、實驗報告等形式考查學生的解決問題的能力、實驗操作能力和邏輯思維能力，實驗報告要求學生學會總結與歸納，包括課程設計方案的比較，本設計的主要特色，結果和性能分析，遇到的問題以及解決思路，設計需要改進之處及體會等；最后綜合上述的幾個考核環節，給出最終的成績評價。在教學質量評估環節中，可邀請企業人員加入課程設計考核小組，以用人單位的視角多角度評價學生的各項能力。學生在課程設計中接受了全面的訓練，不斷培養他們的協作創新精神和團隊精神。

3 結語

針對工科院校《信息處理系統》課程設計存在的普遍問題，文中對《信息處理系統》課程設計進行教學改革與實踐。一切從學生角度考慮，結合“以學生為本”的思想和“協同創新”的理念，這種教學模式充分調動和激發學生學習的主動性和積極性，《信息處理系統》課程設計的教學質量得到穩步提高。只有進行符合學科發展規律的實踐探索，才能不斷提高人才培養質量，更好地培養具有協同創新能力、高素質綜合型人才。