譚小容，李鵬

（九江學(xué)院電子工程學(xué)院，江西九江 332005）

OBE（Outcome-based Education）即成果導(dǎo)向教育，也稱(chēng)需求導(dǎo)向教育。成果導(dǎo)向理念主要強(qiáng)調(diào)以下4個(gè)問(wèn)題：(1)我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？(2)為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？(3)如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？(4)如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？由此可見(jiàn)，OBE強(qiáng)調(diào)的4個(gè)問(wèn)題中都離不開(kāi)“成果”二字。如果把教學(xué)看作系統(tǒng)，教師教學(xué)知識(shí)看作輸入信號(hào)，學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果看作輸出信號(hào)，顯然OBE特別強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)的輸出。在滿足某種輸出（學(xué)生學(xué)習(xí)成果）的情況下才來(lái)討論系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（教學(xué)設(shè)計(jì)）和輸出的實(shí)現(xiàn)（教學(xué)實(shí)施）是OBE教育理念的核心思想。通信工程專(zhuān)業(yè)是電子工程的一個(gè)重要分支，歸屬于電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)，也是其中一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。作為未來(lái)最有前途的十大專(zhuān)業(yè)之一，通信工程具有極廣闊的發(fā)展前景。《信號(hào)與系統(tǒng)》是通信工程專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課有別于專(zhuān)業(yè)必修課和專(zhuān)業(yè)選修課，它是其他專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，只有先掌握了這些知識(shí)，才能更好地學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。由于該課程內(nèi)容抽象、公式繁多、理論性較強(qiáng)，導(dǎo)致很多教師當(dāng)作數(shù)學(xué)課程講解，理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用完全脫節(jié)。為了提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，該文引入OBE教育理念，先確定本專(zhuān)業(yè)《信號(hào)與系統(tǒng)》的學(xué)習(xí)成果，然后以達(dá)到該學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)，分別探討《信號(hào)與系統(tǒng)》的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。

1 確定基于OBE理念的信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)習(xí)成果

1.1 確定通信工程的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)成果

OBE的基本原理是所有學(xué)習(xí)者均成功，所有學(xué)生都是有才干的，每個(gè)學(xué)生都是卓越的。依據(jù)OBE的基本原理，在充分考慮政府、學(xué)校和用人單位等教育利益者的要求與期望的情況下，普通二本院校通信工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的學(xué)習(xí)成果主要包括掌握通信領(lǐng)域內(nèi)的基本理論和基本知識(shí)；掌握光波、無(wú)線、多媒體等通信技術(shù)；掌握通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的分析與設(shè)計(jì)方法；具有網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、設(shè)備及信息交換、傳輸、處理方面的工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)的獨(dú)立工作能力。這些學(xué)習(xí)成果主要通過(guò)課程教學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通信工程現(xiàn)有的主干課程包括電路理論與應(yīng)用的系列課程、計(jì)算機(jī)技術(shù)系列課程、信號(hào)與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)理論、數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理等。對(duì)照上述主要的學(xué)習(xí)成果，信號(hào)與系統(tǒng)或多或少對(duì)實(shí)現(xiàn)這些專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)成果有直接或間接的貢獻(xiàn)。如信號(hào)與系統(tǒng)是通信工程研究生入學(xué)考試的一門(mén)首選課程，可幫助研究生深入學(xué)習(xí)和研究現(xiàn)代信號(hào)處理、隨機(jī)過(guò)程等高層次理論；信號(hào)與系統(tǒng)是對(duì)實(shí)際物理過(guò)程的抽象化處理，有助于人類(lèi)理解這個(gè)世界；信號(hào)與系統(tǒng)兩大概念的出現(xiàn)，使各個(gè)領(lǐng)域的特定問(wèn)題在某種程度上具有統(tǒng)一的理解模式、相通的處理方法和相似的解決途徑，有利于特定問(wèn)題的解決和處理方法的推廣等。

1.2 確定信號(hào)與系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)成果

《信號(hào)與系統(tǒng)》是一門(mén)分析法，是信號(hào)處理和通信原理的基礎(chǔ)，也是面向電子信息學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其基本概念、基本理論和基本分析方法不僅應(yīng)用到通信工程，而且還滲透到制導(dǎo)與控制、電子信息工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域?；贠BE原理，學(xué)了信號(hào)與系統(tǒng)課程的通信專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生不僅掌握了時(shí)域分析、頻域分析、復(fù)頻域分析等基本理論知識(shí)，而且具備了利用相關(guān)理論思維解決實(shí)際問(wèn)題的能力。更為直接地說(shuō)，學(xué)了這門(mén)課程后學(xué)生能夠從專(zhuān)業(yè)的角度解釋為什么家里要上網(wǎng)需要接家庭寬帶貓，要看網(wǎng)絡(luò)電視需接網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒等終端設(shè)備；為什么有時(shí)候在通話過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)端的聲音變調(diào)了；為什么一根小小的光纖能夠傳輸這么多信息；為什么我們可以同時(shí)語(yǔ)音視頻通信等等問(wèn)題。每一個(gè)問(wèn)題都有對(duì)應(yīng)的理論依據(jù)。

2 基于OBE理念的信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)

成果導(dǎo)向教育遵循的是反向設(shè)計(jì)原則，也就是從需求開(kāi)始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，再由畢業(yè)要求決定課程體系，這是從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)說(shuō)。針對(duì)某門(mén)課程則由需求決定課程目標(biāo)，由課程目標(biāo)決定課程要求，由課程要求決定教學(xué)內(nèi)容。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的幾乎所有內(nèi)容對(duì)畢業(yè)要求都有貢獻(xiàn)，所以信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)不是確定教學(xué)內(nèi)容，而是挖掘知識(shí)點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)間的理論關(guān)系，觀察現(xiàn)實(shí)生活中與通信工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)的物理現(xiàn)象和實(shí)際物理過(guò)程，研究基本理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之間的聯(lián)系即抽象理論到現(xiàn)實(shí)物理的轉(zhuǎn)化方法，達(dá)到教師教得明白學(xué)生學(xué)得明白的目的?；贠BE理念的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)際上是教師備課過(guò)程中把握全局將厚書(shū)讀薄的過(guò)程。這就要求任課教師不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)而且要有廣泛的專(zhuān)業(yè)知識(shí)及較硬的專(zhuān)業(yè)技能。

2.1 信號(hào)與系統(tǒng)主要知識(shí)點(diǎn)及其聯(lián)系

就其課程名稱(chēng)可知，該門(mén)課程圍繞信號(hào)和系統(tǒng)兩大理論模塊展開(kāi)講解。信號(hào)主要包括信號(hào)描述及分類(lèi)、特殊信號(hào)、信號(hào)處理；系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)模型及分類(lèi)、特殊系統(tǒng)、系統(tǒng)分析，如圖1所示。

圖1 信號(hào)與系統(tǒng)主要內(nèi)容

兩大模塊基本理論包括許多知識(shí)點(diǎn)，如圖2和圖3所示。圖2中圍繞信號(hào)有兩個(gè)圓圈，內(nèi)圈是關(guān)于時(shí)域信號(hào)運(yùn)算及相關(guān)知識(shí)，外圈是時(shí)域信號(hào)運(yùn)算的頻域表示，兩個(gè)圈之間的文字信息描述了時(shí)域頻域相關(guān)聯(lián)的運(yùn)算或定理。圖3是系統(tǒng)表示及系統(tǒng)分析相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

2.2 基本理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用間的聯(lián)系

信號(hào)與系統(tǒng)是對(duì)實(shí)際物理過(guò)程抽象化處理，具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。翻開(kāi)任何出版社的任意一本信號(hào)與系統(tǒng)教材，里邊數(shù)學(xué)公式和專(zhuān)業(yè)圖表多余文字描述，理論性體現(xiàn)得淋漓盡致。對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)還不夠豐富的低年級(jí)大學(xué)生很難學(xué)理解公式和圖表的含義，更別提將理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用聯(lián)系在一塊。教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是解決這一難題的關(guān)鍵?；贠BE教學(xué)理念，要求從需求出發(fā)，層次遞進(jìn)到課程具體內(nèi)容，最終將已抽象化的內(nèi)容與其對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理過(guò)程相聯(lián)系，體現(xiàn)該課程較強(qiáng)的應(yīng)用性。圖4列舉了部分應(yīng)用與理論間的關(guān)系。由于信號(hào)與系統(tǒng)在整個(gè)通信工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中發(fā)揮承上啟下的作用，其基本理論也是其他專(zhuān)業(yè)課如數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、數(shù)字語(yǔ)音處理、數(shù)字圖像處理等的理論基礎(chǔ)，所以圖的中間部分為專(zhuān)業(yè)級(jí)應(yīng)用。

圖2 信號(hào)運(yùn)算及變換

圖3 系統(tǒng)表示及分析

圖4 理論與應(yīng)用間的聯(lián)系圖

圖中的信息并不是簡(jiǎn)單的一對(duì)一關(guān)系，而是現(xiàn)實(shí)級(jí)應(yīng)用到理論基礎(chǔ)的一對(duì)多關(guān)系。例如，現(xiàn)實(shí)級(jí)應(yīng)用中無(wú)線廣播業(yè)務(wù)與專(zhuān)業(yè)級(jí)應(yīng)用中的無(wú)失真?zhèn)鬏敽皖l分復(fù)用相關(guān)聯(lián)，就其涉及的基本理論包括傅立葉變換、卷積定理、濾波器系統(tǒng)等知識(shí)點(diǎn)；數(shù)字電視業(yè)務(wù)與無(wú)失真?zhèn)鬏?、調(diào)制解調(diào)、脈沖編碼調(diào)制、時(shí)分復(fù)用等專(zhuān)業(yè)級(jí)應(yīng)用相關(guān)，包括傅立葉變換、濾波器系統(tǒng)、卷積定理、抽樣定理、插值定理等基本理論。理清現(xiàn)實(shí)應(yīng)用與基本理論的對(duì)應(yīng)關(guān)系后在教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中才能將知識(shí)講活，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。

3 基于OBE理念的信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)實(shí)施

學(xué)習(xí)成果是教學(xué)實(shí)施和教學(xué)設(shè)計(jì)共同作用的結(jié)果。相對(duì)于反向教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)實(shí)施過(guò)程是正向的。目前，課堂是教學(xué)實(shí)施的主要形式。大連理工大學(xué)李志義教師在解析工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的成功導(dǎo)向理念時(shí)談到，為了適應(yīng)成果導(dǎo)向教育的要求，課堂教學(xué)至少要實(shí)現(xiàn)如下五個(gè)轉(zhuǎn)變：從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變、從封閉課堂向開(kāi)放課堂轉(zhuǎn)變、從知識(shí)課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變、從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合轉(zhuǎn)變、從重教輕學(xué)想教主于學(xué)轉(zhuǎn)變。信號(hào)與系統(tǒng)課程理論性較強(qiáng)，結(jié)合其自身特點(diǎn)，可以從這五點(diǎn)中選擇性取舍。

3.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改革教學(xué)方法

目前普通高等院校教育教學(xué)普遍存在“教學(xué)靠教材、教師講教材、學(xué)生學(xué)教材”，離開(kāi)了教材教師不知道怎么教，學(xué)生也不知道怎么學(xué)的現(xiàn)象。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)一些一流大學(xué)早就不需要訂教材，任課教師只需在上課前給學(xué)生指定幾本參考書(shū)即可。雖然信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)體系具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、完整性和連續(xù)性，如果將教材上的知識(shí)點(diǎn)以應(yīng)用為主體進(jìn)行重新整合，我們的教學(xué)也可以不需要教材。在教學(xué)過(guò)程中弱化公式推導(dǎo)，強(qiáng)化應(yīng)用講解；弱化結(jié)論的證明過(guò)程，強(qiáng)化結(jié)論的應(yīng)用研究；弱化純理論知識(shí)間的連續(xù)性，強(qiáng)化理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)聯(lián)性。例如，傅立葉變換、頻域卷積定理、帶通濾波器三個(gè)知識(shí)點(diǎn)。課本上這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)并不在一塊，表面上看它們沒(méi)有直接聯(lián)系，如果將學(xué)生熟悉的無(wú)線廣播通信業(yè)務(wù)擺出來(lái)，這些知識(shí)點(diǎn)就“親如一家”了。

3.2 探索研究型教學(xué)模式，將知識(shí)課堂變?yōu)閷W(xué)問(wèn)課堂

研究型教學(xué)模式是以學(xué)生探究式學(xué)習(xí)為主體，以培養(yǎng)和提高學(xué)生研究和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，主要包括創(chuàng)新型教學(xué)和研究型學(xué)習(xí)。這就要求教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，將句號(hào)課堂變成問(wèn)號(hào)課堂，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生充分參與、主動(dòng)探究。例如，在初次講解傅立葉變換的時(shí)候可以引入宋代詩(shī)人蘇軾在《題西林壁》中的詩(shī)句“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”，先讓學(xué)生產(chǎn)生無(wú)盡的遐想，將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來(lái)后才道出其中緣由。同樣的山只是看的位置不同卻有成嶺成峰不一樣的概貌，同樣的信號(hào)在時(shí)域是一種變化形式而在頻域卻可以獲得與時(shí)域完全不一樣的信息。此時(shí)絕大多數(shù)學(xué)生都很想知道到底有什么不同，那么我們不妨利用MATLAB工具現(xiàn)場(chǎng)給學(xué)生演示正弦信號(hào)的時(shí)域和頻域信息。這樣，在接下來(lái)的理論講解中不至于枯燥無(wú)味。再比如，在講解傅立葉變換的尺度變換特性前提出問(wèn)題：為什么錄音帶快放時(shí)聲音聽(tīng)起來(lái)發(fā)尖，慢放時(shí)聽(tīng)起來(lái)渾厚?條件容許的話還可以隨身攜帶錄音機(jī)現(xiàn)場(chǎng)演示給大家聽(tīng)效果。

3.3 向課外延伸時(shí)間和空間，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容

課堂教學(xué)是由教師和學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間和空間內(nèi)完成的教學(xué)活動(dòng)，條件有限，但知識(shí)無(wú)限。更多的海量知識(shí)需要學(xué)生利用課余時(shí)間通過(guò)圖書(shū)資料、網(wǎng)絡(luò)工具獲取。盡管我們?cè)谡n堂教學(xué)中采用提問(wèn)、“吊胃口”等多種方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，考慮到普通高等學(xué)校學(xué)生的自覺(jué)性，所以有必要硬性規(guī)定學(xué)生課后必須完成的作業(yè)。成果導(dǎo)向教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，所以采用多樣化的作業(yè)形式，有針對(duì)性地預(yù)留作業(yè)。主要分三類(lèi)：第一類(lèi)，準(zhǔn)備考研的學(xué)生完成書(shū)本上的作業(yè)；第二類(lèi)，對(duì)算法仿真感興趣的學(xué)生可以布置數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等實(shí)際信號(hào)相關(guān)的處理進(jìn)行簡(jiǎn)單的仿真實(shí)現(xiàn)；第三類(lèi)，對(duì)通信工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用研究感興趣的學(xué)生可以結(jié)合信號(hào)與系統(tǒng)基本理論相關(guān)的專(zhuān)業(yè)級(jí)應(yīng)用和現(xiàn)實(shí)級(jí)應(yīng)用布置小論文。所有作業(yè)的上交時(shí)間、評(píng)閱方式、考核形式靈活處理，但不能隨意處理，要有相應(yīng)的紙質(zhì)規(guī)則和要求。通過(guò)課堂與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，讓學(xué)生自己去修補(bǔ)“間斷性”和“階躍式”課堂教學(xué)留下的一個(gè)個(gè)“間斷點(diǎn)”。

4 結(jié)語(yǔ)

基于OBE教學(xué)理念的《信號(hào)與系統(tǒng)》教學(xué)先確定學(xué)習(xí)成果，然后以達(dá)到該學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)，分別探討教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。OBE遵循“反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤痹瓌t，根據(jù)課程特點(diǎn)抓住基本理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之間的聯(lián)系進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以課堂教學(xué)為主課外學(xué)習(xí)為輔實(shí)施教學(xué)，切實(shí)提高教學(xué)效果的同時(shí)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。