“信號(hào)與系統(tǒng)”小班教學(xué)和考核改革的探討

張 揚(yáng), 鄒 麟, 趙 帥

(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院, 四川 成都 611731)

“信號(hào)與系統(tǒng)”小班教學(xué)和考核改革的探討

張 揚(yáng), 鄒 麟, 趙 帥

(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院, 四川 成都 611731)

分析了高校專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)存在的主要問(wèn)題,介紹了電子科技大學(xué)電子學(xué)系工程學(xué)院教學(xué)的改革情況。討論了“信號(hào)與系統(tǒng)”課程開(kāi)展小班教學(xué)的必要性,對(duì)在現(xiàn)有教學(xué)資源的情況下“大班授課+小班研討”的小班教學(xué)模式進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)改革課程的考核方式,特別是期末采用“筆試+口試”的考試形式及考試內(nèi)容進(jìn)行了探討。提出的改革方案可供高等數(shù)學(xué)、電路分析等基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程參考借鑒。

信號(hào)與系統(tǒng)； 小班教學(xué)； 考核改革

大班教學(xué),教師往往是課堂主角,學(xué)生在課堂教學(xué)等教育活動(dòng)中缺乏主動(dòng)性,大學(xué)生教育主體地位缺失。大班教學(xué)缺少教師與學(xué)生之間的互動(dòng),更談不上交流。在許多著名的高等學(xué)府,之所以能培養(yǎng)較多杰出人才,與其實(shí)行小班教學(xué)是分不開(kāi)的。因?yàn)樾“嘟虒W(xué)學(xué)生得到個(gè)性化的教育，人人參與,人人學(xué)特長(zhǎng),學(xué)生自主為人為學(xué),體現(xiàn)了大學(xué)教育民主化和公平化的真諦[1-3]。

1 “信號(hào)與系統(tǒng)”課程開(kāi)展小班教學(xué)的必要性

“信號(hào)與系統(tǒng)”是電子科技大學(xué)所有電子信息類專業(yè)的一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課,這門(mén)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)象早已跨越了傳統(tǒng)的無(wú)線電技術(shù)專業(yè)的界限,現(xiàn)在幾乎所有的電子類專業(yè)、電機(jī)類專業(yè),乃至部分機(jī)械、動(dòng)力和力學(xué)類專業(yè)都在不同程度地開(kāi)設(shè)這門(mén)課程。“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)課程也是工程類學(xué)生在大學(xué)教育階段所修課程中受益面最大的一門(mén)課程。

本課程強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合。通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該掌握基本的信號(hào)分析的基本理論和方法,掌握線性非時(shí)變系統(tǒng)的各種描述方法,掌握線性非時(shí)變系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析方法,掌握有關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、頻響、因果性等工程應(yīng)用中的一些重要結(jié)論。同時(shí),通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生分析問(wèn)題和利用所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題的能力有所提高。本門(mén)課程有著很強(qiáng)的數(shù)學(xué)背景,介紹的內(nèi)容涉及到線性微分方程、復(fù)變函數(shù)、積分變換、離散數(shù)學(xué)等多門(mén)數(shù)學(xué)課程的知識(shí),本課程的主要任務(wù)也是結(jié)合線性系統(tǒng)分析這一個(gè)主線,對(duì)這些數(shù)學(xué)方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹?？梢哉J(rèn)為,這是一門(mén)結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用的數(shù)學(xué)課程。課程中各個(gè)理論的系統(tǒng)性較強(qiáng),數(shù)學(xué)推導(dǎo)比較嚴(yán)密,但是在內(nèi)容中不苛求數(shù)學(xué)上的系統(tǒng)和嚴(yán)密。學(xué)生應(yīng)通過(guò)實(shí)際系統(tǒng)分析,理解相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)和分析方法如何應(yīng)用于電子工程、通信系統(tǒng)、信號(hào)處理等領(lǐng)域,并具備理論與工程實(shí)際相結(jié)合的分析、思維能力[3-5]。

基于“信號(hào)與系統(tǒng)”課程對(duì)于電子信息工程及相關(guān)專業(yè)的重要性,因此進(jìn)行小班教學(xué)就顯得十分必要和必需[6-8]。目前我校各個(gè)學(xué)院根據(jù)各自教學(xué)計(jì)劃分別將“信號(hào)與系統(tǒng)”安排在大二上、下學(xué)期,開(kāi)展了小班教學(xué)和研究式學(xué)習(xí)等方面的探討。

由于教學(xué)資源的限制,主要是將原來(lái)120～150人左右組成的大班,分解成2～3個(gè)小班、60～90人左右組成相對(duì)較小的班開(kāi)展教學(xué),并進(jìn)行小班研討的試點(diǎn)，但是還沿用大班教學(xué)的教學(xué)大綱和教學(xué)安排,因此小班教學(xué)的預(yù)期教學(xué)效果還未顯現(xiàn)。

小班教學(xué)最好的方式當(dāng)然是20～30名學(xué)生組成1個(gè)班,能夠充分開(kāi)展互動(dòng)的授課+研討的教學(xué)方式[9-12]。由于教學(xué)資源等因素的限制,本文探討一種“大班授課+小班研討”的小班教學(xué)方式,并建議就課程的考核方式進(jìn)行改革。其目的是使學(xué)生能夠全面的掌握“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,并使學(xué)生從被動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地能力培養(yǎng)模式。小班教學(xué)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,更有利于思辨能力、溝通能力、創(chuàng)新能力、專業(yè)技能的培養(yǎng),通過(guò)小班教學(xué)的歷練使學(xué)生能夠終身受益。

2 “大班授課+小班研討”的教學(xué)安排

目前電子科技大學(xué)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程根據(jù)各學(xué)院的教學(xué)計(jì)劃分別有80學(xué)時(shí)、72學(xué)時(shí)和64學(xué)時(shí)3種教學(xué)大綱,教材均采用原版的Alan V.Oppenheim,Alan S.Willsky,S.Hamid Nawab等編著的Signals&Systems(Second Edition,Prentice Hall,1999),該教材是一本公認(rèn)的并由國(guó)內(nèi)外較多大學(xué)采用的經(jīng)典教材。以大部分學(xué)院采用的80學(xué)時(shí)教學(xué)大綱為例，其教學(xué)課時(shí)安排如表1所示,其主要表象還是教師是課堂上唱獨(dú)角戲,學(xué)生在課堂教學(xué)中缺乏主動(dòng)性,缺少教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。

表1 現(xiàn)有80學(xué)時(shí)教學(xué)大綱學(xué)時(shí)安排

基于我校教學(xué)資源等諸多因素的限制,本文所提出的“大班授課+小班研討”的教學(xué)方式是由2名(1名教授或副教授和1名副教授或講師)教師組成1個(gè)基本的教學(xué)單位,負(fù)責(zé)1個(gè)班級(jí)(2～3個(gè)小班)的“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)工作。主要思路是較大幅度地減少大班理論授課的學(xué)時(shí),較大幅度增加并固定小班研討的學(xué)時(shí)與時(shí)間,在課程實(shí)驗(yàn)中增加課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,其學(xué)時(shí)安排如表2所示:

表2 小班教學(xué)80學(xué)時(shí)教學(xué)大綱學(xué)時(shí)安排

大班理論授課主要由具有一定教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)的教授或副教授擔(dān)任,重點(diǎn)講授課程的理論體系、重要的知識(shí)點(diǎn)、基本理論公式與必要的推導(dǎo),以及公式所包含的物理意義和工程背景等。原則上不在大班授課時(shí)講授習(xí)題。大班理論授課雖然只安排了40學(xué)時(shí),但根據(jù)國(guó)外采用相同教材教學(xué)的高校的調(diào)研和筆者“信號(hào)與系統(tǒng)”30年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是完全可行的。

具體的課時(shí)安排如下：第一章信號(hào)與系統(tǒng)4學(xué)時(shí),第二章線性時(shí)不變系統(tǒng)6學(xué)時(shí),第三章周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)表示4學(xué)時(shí),第四章連續(xù)時(shí)間傅立葉變換至第八章通信系統(tǒng)共16學(xué)時(shí),其中可將第五章離散時(shí)間傅立葉變換、第六章信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域和頻域特性和第八章通信系統(tǒng)指定為學(xué)生自學(xué)，或者將其主要的知識(shí)點(diǎn)放到小班研討中進(jìn)行,第九章拉普拉斯變換5學(xué)時(shí),第十章Z變換5學(xué)時(shí)。

小班研討是將整個(gè)教學(xué)班級(jí)分成2～3個(gè)30人的小班來(lái)開(kāi)展,分別由擔(dān)任該班“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)工作的2～3名教師指導(dǎo)進(jìn)行。小班研討要在排課時(shí)固定各個(gè)小班的上課時(shí)間和地點(diǎn)。32學(xué)時(shí)安排保證了每周每個(gè)小班都有1次研討課。小班研討主要目的是幫助學(xué)生掌握“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的基本知識(shí)并對(duì)課程的擴(kuò)展進(jìn)行研討,配合大班理論授課進(jìn)行。

大班理論授課時(shí)授課教授指定本周小班研討的知識(shí)點(diǎn)、練習(xí)題等若干個(gè)本周的研討題目,學(xué)生課下各自進(jìn)行準(zhǔn)備,小班研討時(shí)由學(xué)生自愿報(bào)名或任課教師指定1名學(xué)生就每個(gè)題目在黑板上書(shū)寫(xiě)并進(jìn)行講述,全體學(xué)生一起參加討論。要讓每1名學(xué)生都有若干次講述和研討的機(jī)會(huì),學(xué)生在研討時(shí)的表現(xiàn)計(jì)入總成績(jī)。

通過(guò)小班研討時(shí)學(xué)生的講述和研討,能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程基本知識(shí)的掌握,并對(duì)學(xué)生的表達(dá)、思維等各方面的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)。

課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)仍建議安排為8個(gè)學(xué)時(shí),并在原課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,使學(xué)生能對(duì)本課程的工程背景及應(yīng)用有更進(jìn)一步的了解。

3 關(guān)于考核方式改革的幾點(diǎn)考慮

目前我?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”80學(xué)時(shí)大綱課程成績(jī)構(gòu)成及各部分的比例如表3所示:

表3 課程成績(jī)構(gòu)成及各部分的比例

該課程的成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、課程實(shí)驗(yàn)、期中成績(jī)和期末成績(jī)構(gòu)成,其中平時(shí)成績(jī)包含了出勤、課堂討論、課堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等,期中和期末考試都只進(jìn)行一些練習(xí)計(jì)算題目的筆試,從考試的方式和內(nèi)容看還略帶一些高中教學(xué)的痕跡。

本文所提出的小班教學(xué)情況下的考核方式將在課程的成績(jī)構(gòu)成和期末的考試內(nèi)容與形式等方面進(jìn)行改革。小班教學(xué)的課程成績(jī)由課程實(shí)踐、小班研討成績(jī)和期末考試成績(jī)構(gòu)成,具體比例如表4所示。

表4 小班教學(xué)課程成績(jī)構(gòu)成及各部分比例

小班研討時(shí)要求學(xué)生必須參加、小班研討的成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生在研討時(shí)對(duì)相關(guān)題目的推導(dǎo)與講述、研討時(shí)的發(fā)言和回答相關(guān)問(wèn)題的表現(xiàn)評(píng)定。學(xué)生必須完成課程實(shí)踐環(huán)節(jié)和小班研討成績(jī)合格才能取得參加期末考試的資格。

課程的期末考試的內(nèi)容與形式是本文希望改革的一個(gè)重點(diǎn),考試的形式采用筆試+口試的方式。筆試可按整個(gè)教學(xué)大班或者整個(gè)年級(jí)統(tǒng)一進(jìn)行,而口試分為小班,采用學(xué)生分批次進(jìn)入考場(chǎng)隨機(jī)抽取題目,作簡(jiǎn)短準(zhǔn)備后逐一答辯講述的形式進(jìn)行。理論題是將整個(gè)課程的內(nèi)容所包含的主要知識(shí)點(diǎn)分解為30～40個(gè)題目,并可在課程結(jié)束時(shí)向?qū)W生公開(kāi),以便學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)和掌握。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的小班教學(xué)和考試方式的改革進(jìn)行了探討,主要是更好地對(duì)這門(mén)可以說(shuō)是電子信息工程專業(yè)最重要的課程的學(xué)習(xí)進(jìn)行改進(jìn),幫助學(xué)生掌握這門(mén)課程的基本內(nèi)容,并對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)。由于“信號(hào)與系統(tǒng)”課程主要安排在大二上或下進(jìn)行,因此本文所探討的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的小班教學(xué)安排與考試方式可借鑒到大一的重點(diǎn)課程,如“高等數(shù)學(xué)”、“電路分析基礎(chǔ)”等課程開(kāi)展,這將對(duì)學(xué)生盡早擺脫高中階段的學(xué)習(xí)模式、逐步熟悉大學(xué)階段的學(xué)習(xí)方法取得更加明顯的效果。

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Discussion on small-class teaching and examination reform of Signals and Systems course

Zhang Yang, Zou Lin, Zhao Shuai

(School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 611731, China)

This paper analyzes the main problems in the teaching of basic courses in colleges and universities, and introduces the reform of the teaching of School of Electronic Engineering of University of Electronic Science and Technology of China. This paper discusses the necessity of carrying out small class teaching in Signals and Systems course. The “l(fā)arge class plus seminar class” small-class teaching mode is designed with the education resources at present. The reforms of course examination mode, especially “written examination plus oral examination” for final examination, are discussed. Here, the proposed scheme can be used for Higher Mathematics, Circuit Analysis, and other basic and professional basis courses as references.

signals and systems; small-class teaching; examination reform

2015- 08- 03 修改日期：2015- 09- 06

張揚(yáng)(1962— )男，四川成都，工學(xué)碩士，教授，研究方向?yàn)楦咚賹?shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)與雷達(dá)系統(tǒng)及信號(hào)處理.

E-mail：zhangyang@uestc.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2015)12- 0019- 03