何海浪+黃乘順+林峰+黃同成+謝兵

[摘 要]信號(hào)與系統(tǒng)課程歷來是一門重要而又難教難學(xué)的課程。傳統(tǒng)課程教學(xué)模式不符合新形勢(shì)下應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，該研究闡述了邵陽(yáng)學(xué)院向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，在信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面所進(jìn)行的探索。

[關(guān)鍵詞]地方應(yīng)用型本科院校；課程教學(xué)與改革；信號(hào)與系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)] G642.421 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）01-0070-03

2015年10月，教育部發(fā)文《引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》（教發(fā)〔2015〕7號(hào)），地方普通本科院校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型正式拉開帷幕。這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括教育理念的轉(zhuǎn)變、人才培養(yǎng)方案和課程體系的改革、課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的改革等諸多方面。課程教學(xué)是整個(gè)人才培養(yǎng)體系中最重要的環(huán)節(jié)之一，本文闡述了我校在轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，信號(hào)與系統(tǒng)課程在向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下所做的主要工作。

眾所周知，信號(hào)與系統(tǒng)是通信工程、電子信息等專業(yè)的本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是國(guó)內(nèi)許多大學(xué)的研究生入學(xué)考試課程之一，課程的重要性毋庸置疑。它以物理、電子電路、高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)等課程為基礎(chǔ)，主要討論信號(hào)的分析方法以及信號(hào)通過系統(tǒng)后求解輸出的方法，其中的概念和方法廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、自動(dòng)控制、遙感、圖像處理等領(lǐng)域，是后續(xù)眾多專業(yè)課程如通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理等的先修課，在整個(gè)專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用。與電子電路等課程相比，本門課程的理論性很強(qiáng)，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)眾多，知識(shí)體系龐大，而且非常抽象，歷來是一門難學(xué)難教的課程，尤其對(duì)地方普通本科院校而言。筆者在地方本科院校從事多年的信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)，深感對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革的必要性：首先，傳統(tǒng)教學(xué)模式不符合新形勢(shì)下應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求。其次，對(duì)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的地方本科院校而言，多年擴(kuò)招背景下的學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)過于薄弱。按照我校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面都進(jìn)行了一系列的探索。

一、對(duì)教學(xué)內(nèi)容的再思考與改革

理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是根基，是學(xué)生掌握各種能力所必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，因此必須重視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。信號(hào)與系統(tǒng)課程理論可簡(jiǎn)單概括為在“三個(gè)域里”（時(shí)域、頻域和復(fù)頻域）用“三大變換”（傅里葉變換、Z變換和拉普拉斯變換）對(duì)“兩種信號(hào)及系統(tǒng)”（連續(xù)時(shí)間信號(hào)及系統(tǒng)、離散時(shí)間信號(hào)及系統(tǒng)）進(jìn)行“兩種分析”（信號(hào)分析、系統(tǒng)分析）。傳統(tǒng)教學(xué)以知識(shí)為主線，重視推導(dǎo)各種公式及其性質(zhì)，以及為了加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解而進(jìn)行的習(xí)題計(jì)算，一方面使得地方本科院校的部分學(xué)生由于數(shù)理基礎(chǔ)有所欠缺而很難理解全部教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而喪失了對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣，另一方面往往導(dǎo)致學(xué)生忽視理論知識(shí)背后的物理含義和工程背景。很多學(xué)生把這門課程當(dāng)作一門數(shù)學(xué)課或者獨(dú)立的一門課程來學(xué)習(xí)，比如他們會(huì)解題，考試能拿高分，但缺乏運(yùn)用各種理論知識(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和解決相關(guān)專業(yè)問題的能力。如果學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中不能運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，也就難以發(fā)揮這門課程作為先修課程的作用。

對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)而言，應(yīng)更側(cè)重于要求學(xué)生掌握知識(shí)運(yùn)用能力，即運(yùn)用與行業(yè)有關(guān)的理論知識(shí)去認(rèn)識(shí)、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題?；诖?，首先，我們需要精簡(jiǎn)理論知識(shí)的教學(xué)深度和廣度，在幫助學(xué)生掌握核心理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，側(cè)重于知識(shí)的物理含義和工程應(yīng)用的講解，減少純數(shù)學(xué)的推導(dǎo)和計(jì)算。其次，增加應(yīng)用案例教學(xué)內(nèi)容，將與理論知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)引入課程中，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，鍛煉學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，提高理論知識(shí)學(xué)習(xí)的趣味性和實(shí)用性。教學(xué)內(nèi)容的改革主要包括以下兩個(gè)方面。

一是大膽地精簡(jiǎn)和重組傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，減少理論知識(shí)的深度和廣度，如圖1所示。我們對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)大綱進(jìn)行了反復(fù)的思考，結(jié)合后續(xù)課程的需要，從龐大的理論知識(shí)體系提煉出核心課程教學(xué)內(nèi)容，如卷積、傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等，淘汰一些或者過時(shí)或者應(yīng)用不多的內(nèi)容，如將算子方程、狀態(tài)空間、梅森公式等內(nèi)容，縮小理論知識(shí)的廣度；同時(shí)在教學(xué)時(shí)減少理論知識(shí)深度，例如減少對(duì)廣義函數(shù)與奇異信號(hào)性質(zhì)、“三大變換”的性質(zhì)等內(nèi)容的討論，減少煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)掌握理論知識(shí)本身、物理含義及工程應(yīng)用。

二是引入理論知識(shí)的應(yīng)用與拓展部分，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)。將與知識(shí)體系相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)、后續(xù)課程中的部分內(nèi)容引入，例如頻譜分析、濾波、AM、FM、PCM、多載波OFDM等技術(shù)，并進(jìn)行了為適應(yīng)本課程教學(xué)的簡(jiǎn)化，以項(xiàng)目、問題和案例的形式給學(xué)生學(xué)習(xí)。這種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和問題驅(qū)動(dòng)的方式，可以加深學(xué)生對(duì)其基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，更重要的是可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)經(jīng)典理論知識(shí)的運(yùn)用能力。

二、對(duì)教學(xué)方法的再思考與改革

教學(xué)方法改革是課程教學(xué)改革的核心。傳統(tǒng)的以教師為主、傳授知識(shí)為目標(biāo)的教學(xué)模式不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)以綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)為核心目標(biāo)，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力的技術(shù)技能應(yīng)用型人才。課程教學(xué)應(yīng)更注重學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)，而不僅僅是知識(shí)的傳授。如何將應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)在課程教學(xué)中，一直是我們課程小組苦苦思考的問題。應(yīng)用型人才培養(yǎng)首先應(yīng)改變傳統(tǒng)以教師為主的教學(xué)方式，打造以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課堂，開展啟發(fā)式、討論式、交互式和項(xiàng)目化的教學(xué)改革，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其次要改變將課程教學(xué)分為課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分的傳統(tǒng)做法，將二者有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)運(yùn)用和實(shí)踐能力全方位一體化培養(yǎng)。此外，還應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用，綜合利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)來提升教學(xué)效果，使學(xué)生融會(huì)貫通課程知識(shí)，提高知識(shí)應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和改革后的課程教學(xué)內(nèi)容，我們目前的做法主要包括以下幾點(diǎn)。endprint

一是打破傳統(tǒng)以理論知識(shí)為主線的灌輸式教學(xué)方式，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，如圖2所示。我們摒棄傳統(tǒng)以教材為載體、以章節(jié)為順序和以傳授知識(shí)為目的的教學(xué)模式，而改為以知識(shí)應(yīng)用為目標(biāo)，將與核心理論知識(shí)有關(guān)的行業(yè)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，形成以項(xiàng)目、問題和案例為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中明確學(xué)到了什么，學(xué)完能做什么，還需要學(xué)什么。例如，我們?yōu)楦道锶~變換理論知識(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)了“廣播發(fā)射調(diào)幅系統(tǒng)”“廣播發(fā)射調(diào)頻系統(tǒng)”等學(xué)習(xí)項(xiàng)目，這些學(xué)習(xí)項(xiàng)目從如何將人的語(yǔ)音傳得更遠(yuǎn)的問題和任務(wù)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生給出簡(jiǎn)單的解決方案。我們?cè)诮虒W(xué)過程中側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用傅里葉變換理論去分析問題，將更多的問題留給感興趣的學(xué)生進(jìn)行課外創(chuàng)新性學(xué)習(xí)和在通信電子線路、通信原理等課程中做更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。教學(xué)主要以研討的方式進(jìn)行，且以學(xué)生為研討的主體，這樣有利于完成學(xué)生從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”，從被動(dòng)到主動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

二是創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，有機(jī)整合課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提出“知識(shí)推導(dǎo)+仿真演示+研討+學(xué)生實(shí)踐”四位一體化的全新課堂教學(xué)模式，如圖2所示。“邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)”，完成知識(shí)傳授的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了能力的培養(yǎng)。具體實(shí)施上，首先改變傳統(tǒng)以知識(shí)或者章節(jié)為主線的授課方式，將課程內(nèi)容模塊化，采用模塊化和任務(wù)化的教材構(gòu)架，以任務(wù)模塊的形式組織教學(xué)。其次將每次安排2節(jié)課改為4節(jié)課，以保證每次授課能完成1個(gè)任務(wù)模塊，包含理論知識(shí)推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)演示、習(xí)題與研討和學(xué)生實(shí)踐4個(gè)部分，采用“黑板+PPT+仿真演示+學(xué)生實(shí)踐”的方式，最終完成學(xué)習(xí)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)和實(shí)踐能力的全方位培養(yǎng)，全面滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。

三是充分利用多種信息技術(shù)突破傳統(tǒng)教學(xué)模式瓶頸，構(gòu)建內(nèi)容豐富、形式多樣、課內(nèi)課外相結(jié)合的“立體化教學(xué)環(huán)境”，拓展教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果，擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)空間和時(shí)間。“立體化教學(xué)環(huán)境”主要包括基于黑板進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，利用多媒體課件展示主要授課內(nèi)容，制作動(dòng)畫演示理論知識(shí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，基于Matlab或者SystemView進(jìn)行理論知識(shí)應(yīng)用的仿真與演示，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂，開辟第二課堂等。這種傳統(tǒng)黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合、硬件實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)軟件實(shí)驗(yàn)相補(bǔ)充、課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相促進(jìn)的“立體化教學(xué)環(huán)境”，可以將不同類型的知識(shí)以最容易被學(xué)生接受的方式傳授給學(xué)生，尤其是能將抽象的疑難的知識(shí)點(diǎn)通過動(dòng)畫和課堂仿真演示實(shí)驗(yàn)直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、理解能力及知識(shí)的應(yīng)用能力。此外，網(wǎng)絡(luò)課堂除了包含了授課視頻、仿真演示實(shí)驗(yàn)、重難點(diǎn)的動(dòng)畫等課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容，還吸取了部分國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的教學(xué)資源，并設(shè)置了師生互動(dòng)版塊，提升學(xué)生課外學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

三、對(duì)考核方式的再思考與改革

科學(xué)的考核方式，不僅能對(duì)課程教學(xué)起到反饋、調(diào)整、評(píng)價(jià)、完善作用，還能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣。改革前我們主要采用傳統(tǒng)的結(jié)果考核方式，最終成績(jī)計(jì)算方式是期末考試占70%、實(shí)驗(yàn)占10%、平時(shí)表現(xiàn)占10%、作業(yè)占10%。這種“一考定終身”的方式側(cè)重考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度。由于實(shí)驗(yàn)考核在期末考核中所占的比重過低，而且側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的考核，因此幾乎沒有涉及對(duì)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的考核，顯然不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。結(jié)合我們對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)方法所進(jìn)行的一系列改革，我們采用了過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的考核方式，構(gòu)建一個(gè)全面的符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的考核體系，如表1所示。

考慮到本門課程是學(xué)科基礎(chǔ)課程，且課程理論性較強(qiáng)，因此我們保留了結(jié)果考核，為理論知識(shí)部分的考核設(shè)置了40%的比重。我們對(duì)課程改革的主要內(nèi)容是理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的新型教學(xué)課堂以及“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的項(xiàng)目、問題驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式。因此，我們采用了過程考核，全面、實(shí)時(shí)地考核學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。另外，由于過程考核是一個(gè)師生共同參與、連續(xù)評(píng)價(jià)、不斷反饋的過程，因此還能根據(jù)考核結(jié)果制定或者調(diào)整教學(xué)改革內(nèi)容，不斷完善教學(xué)改革。為此，我們?yōu)檎n堂教學(xué)設(shè)置了40%的比重，其中，20%用于考核學(xué)生在課堂及研討會(huì)中的表現(xiàn)，20%用于考核學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

信號(hào)與系統(tǒng)歷來是一門重要而又難教難學(xué)的課程。本文介紹了我校在向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，我們對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面所進(jìn)行的一系列改革。教學(xué)內(nèi)容方面，減少了理論知識(shí)的深度和廣度，突出核心知識(shí)理論及其應(yīng)用；教學(xué)方法方面，采用了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的項(xiàng)目、問題驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式，構(gòu)建了“理論+實(shí)驗(yàn)”的全新課堂教學(xué)模式。新課堂教學(xué)以4課時(shí)為教學(xué)時(shí)間單位，每次授課包含理論知識(shí)推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)演示、習(xí)題與研討和學(xué)生實(shí)踐4個(gè)部分，最終完成學(xué)習(xí)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)和實(shí)踐能力全方位培養(yǎng)的教學(xué)任務(wù)，全面滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。此外，利用多種信息技術(shù)構(gòu)建豐富、多元的“立體化教學(xué)環(huán)境”，拓展教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果，增加學(xué)生學(xué)習(xí)空間和時(shí)間。

我校面向應(yīng)用型的課程教學(xué)改革才剛剛開始，還有大量的工作需要開展，本文所做的工作仍然需要不斷總結(jié)和改進(jìn)，以便為其他專業(yè)課程的改革提供借鑒。本次改革在教學(xué)內(nèi)容里引入“數(shù)字信號(hào)處理”“通信原理”等許多后續(xù)課程的知識(shí)，這是一個(gè)初步的嘗試。我們目前還在思考如何打破現(xiàn)有以理論知識(shí)為導(dǎo)向的課程體系，以培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)和能力為目標(biāo)，構(gòu)建專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)開發(fā)應(yīng)用、綜合素質(zhì)拓展和實(shí)踐技能一體化的模塊化課程體系，全面落實(shí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 教育部，國(guó)家發(fā)展改革委，財(cái)政部.關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見[EB / OL]http：//www.law-lib.com.

[2] 畢萍，劉毓.面向“卓越工程師”目標(biāo)進(jìn)行“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014（1）：190-193.

[3] 武田艷，丁文勝，孫雨明，等.過程考核在應(yīng)用型本科教學(xué)中的應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（10）：52-54.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]endprint