專業(yè)認(rèn)證背景下信號(hào)處理課程群建設(shè)研究

張小美

摘要：信號(hào)處理課程群作為電子信息工程專業(yè)教學(xué)體系中的核心主干課程，需要通過課程建設(shè)與教學(xué)改革以適應(yīng)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求。本文通過優(yōu)化課程群的教學(xué)體系、整合教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法、建立多元化課程評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行信號(hào)處理課程群建設(shè)研究，以提高課程教學(xué)效果、提升人才培養(yǎng)素質(zhì)、達(dá)到學(xué)生畢業(yè)能力要求。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證；信號(hào)處理課程群；課程整合；教學(xué)改革；課程評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）07-0059-03

2013年6月，我國(guó)簽約《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國(guó)高等工程教育體系與國(guó)際工程教育聯(lián)盟正式接軌。對(duì)于電子信息工程專業(yè)，工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求作了詳細(xì)闡述，旨在要求培養(yǎng)出不僅具有扎實(shí)的專業(yè)素養(yǎng)，更要有提出問題并分析解決問題的工程實(shí)踐能力的合格畢業(yè)生。信號(hào)處理課程群，作為電子信息工程專業(yè)教學(xué)體系中的核心主干課程，以工程教育為目標(biāo)研究滿足工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的新課程群建設(shè)已勢(shì)在必行。

信號(hào)處理課程群主要包括“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“語音信號(hào)處理”、“數(shù)字圖像處理”、“DSP技術(shù)及應(yīng)用”和“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”等課程?？v觀現(xiàn)有的信號(hào)處理課程群課程設(shè)置、教學(xué)以及評(píng)價(jià)考核等方面，不免發(fā)現(xiàn)其存在如下問題：課程群體系的設(shè)置未能充分考慮學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成度，也缺乏企業(yè)或行業(yè)專家的參與，極易造成“一對(duì)照，差一截”的窘境；課程教學(xué)內(nèi)容較多，但隨著日益縮減的課時(shí)數(shù)，教學(xué)效果往往“捉襟見肘”課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置偏少或執(zhí)行不到位，“紙上談兵”式的教學(xué)質(zhì)量得不到保證；同時(shí)“一本教材、一份PPT、一張能說會(huì)道的嘴”是課程教學(xué)的標(biāo)配，教學(xué)模式單一落后，課堂上、實(shí)驗(yàn)室里往往是懈怠的貌似來“聽評(píng)書”的學(xué)生；課程僅僅是從學(xué)生期末考試成績(jī)來評(píng)價(jià)，缺少對(duì)學(xué)生其他能力的綜合全面考核以及課程相關(guān)的課程設(shè)置、教師教學(xué)等方面的全程綜合評(píng)價(jià)。信號(hào)處理課程群存在的諸如此類問題是廣大從事該課程群教學(xué)的教育工作者亟待研究解決的問題。

本文通過優(yōu)化課程群的教學(xué)體系、整合教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法、建立多元化課程評(píng)價(jià)體系等途經(jīng)，以提高課程教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生在電子信息工程領(lǐng)域掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)及基本技能，具有提出、研究、設(shè)計(jì)和解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的能力。

一、優(yōu)化課程群教學(xué)體系，整合教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)國(guó)家電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)能力要求之“4.掌握復(fù)雜電子信息系統(tǒng)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、相關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)知識(shí)，并全面理解復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、加工工藝，具有相應(yīng)實(shí)踐能力”，整合現(xiàn)有信號(hào)處理課程群的教學(xué)內(nèi)容，形成基礎(chǔ)知識(shí)遞增、設(shè)計(jì)應(yīng)用能力遞進(jìn)，以及實(shí)踐動(dòng)手能力提升的課程群教學(xué)體系，其組成如圖1所示。其中先修課程包括數(shù)學(xué)類、電工電子技術(shù)類基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課；“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”屬于基礎(chǔ)類課程；“語音信號(hào)處理”和“數(shù)字圖像處理”屬于應(yīng)用設(shè)計(jì)類課程；而“DSP技術(shù)及應(yīng)用”和“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”屬于實(shí)現(xiàn)類課程。同時(shí)為了達(dá)到畢業(yè)能力要求，分別設(shè)計(jì)有課程課堂教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)知識(shí)能力）、整周課程設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)應(yīng)用能力）、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐動(dòng)手能力），從而形成課堂和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三種實(shí)踐環(huán)節(jié)有序配合，基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)應(yīng)用以及實(shí)踐動(dòng)手三個(gè)能力遞進(jìn)培養(yǎng)的課程群教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過對(duì)信號(hào)處理課程群教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃的討論、設(shè)計(jì)、整合和優(yōu)化，將“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“語音信號(hào)處理”、“數(shù)字圖像處理”、“DSP技術(shù)及應(yīng)用”和“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”等課程進(jìn)行合理有效的融合和分解，理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，形成課程群的教學(xué)特色，構(gòu)建符合我院電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)要求的信號(hào)處理課程群。

1.盡量選取圖文并茂、具有“新鮮元素”的教材。特別是“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程，理論性過強(qiáng)、不易理解，假如滿眼盡是枯燥的公式或繁雜的推導(dǎo)，那么必將迎來一群課堂上昏昏欲睡的學(xué)生；另外信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展日新月異，如果教材和課堂上均沒有相關(guān)最新技術(shù)及其應(yīng)用的介紹，那么極易造成學(xué)生認(rèn)為學(xué)了信號(hào)處理等課程后“無用武之地”的心理暗示，極大打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.理順、整合教學(xué)內(nèi)容，壓縮或去除課程間相互交叉重疊部分，避免同一內(nèi)容多次重復(fù)授課的浪費(fèi)。例如“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程均對(duì)離散信號(hào)與系統(tǒng)的分析、Z變換等內(nèi)容做了系統(tǒng)的講解，如果“信號(hào)與系統(tǒng)”將離散部分的相關(guān)內(nèi)容留在“數(shù)字信號(hào)處理”中講解，將有限的課時(shí)投入到連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的分析講解，勢(shì)必會(huì)提高可是利用率、起到“事半功倍”的效果。

3.理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論（先理論后實(shí)驗(yàn)）、理論解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（先實(shí)驗(yàn)后理論）。將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容貫穿于信號(hào)處理課程群的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)及研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，消除學(xué)生“紙上得來終覺淺”的困惑，使學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)以致用、做中學(xué)、學(xué)中做、邊學(xué)邊做的學(xué)習(xí)樂趣。

二、創(chuàng)新教學(xué)方法，提高課程教學(xué)效果

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，教師應(yīng)當(dāng)做好“點(diǎn)燈人”和“引路人”，創(chuàng)新教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生以積極主動(dòng)的心態(tài)投入課程的課堂學(xué)習(xí)以及實(shí)踐學(xué)習(xí)中，建立開放式、引導(dǎo)式、探究式的“課堂+實(shí)驗(yàn)+課外”、“理論+實(shí)例+探究”、“聽課+討論+動(dòng)手”等課程教學(xué)模式，具體如圖2所示。

改革課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的多重轉(zhuǎn)變：“填鴨式”灌輸課堂變成“索取式”對(duì)話課堂——教學(xué)不再是知識(shí)復(fù)制的過程，而是教師導(dǎo)演和學(xué)生演員共同學(xué)習(xí)的過程；封閉課堂變成開放課堂——隨著教學(xué)在時(shí)間上從課內(nèi)向課外延伸、在空間上從教室向圖書館等場(chǎng)所的擴(kuò)充、在內(nèi)容上從教材向課外資料的拓展，教學(xué)不再是“喂食”，而應(yīng)是“授之以漁”的過程；知識(shí)課堂變成能力培養(yǎng)課堂——教學(xué)不僅僅是傳授知識(shí)，而上升為“學(xué)以致用”的能力培養(yǎng)過程，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。相應(yīng)的課堂教學(xué)方法有：（1）建立電子化教案（如備課筆記、PPT、微課等），進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課堂資源的維護(hù)，便于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)；（2）采用多媒體教學(xué)、網(wǎng)上答疑等手段，便于學(xué)生課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)和消化鞏固；（3）課堂上采用引導(dǎo)式教學(xué)，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和參與度；（4）定期開展課堂大討論、學(xué)生輪流當(dāng)“小教師”，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生真正參與實(shí)驗(yàn)的全過程，“做中學(xué)、做中思、做中練”，提高其實(shí)際工程的設(shè)計(jì)及實(shí)踐動(dòng)手能力。由課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的“扶持式”指導(dǎo)方式逐漸過渡為研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的放手引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式。相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)方法有：要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前做好預(yù)習(xí)工作，組織學(xué)生討論學(xué)習(xí)、鼓勵(lì)學(xué)生集思廣益，形成“百花齊放式”的實(shí)驗(yàn)方案；在實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)學(xué)生細(xì)心觀察、邊做邊思考，指導(dǎo)學(xué)生自行排除實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)故障、學(xué)會(huì)自己分析解決問題；在實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)總結(jié)、歸納、反思，按照規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；在課外科技創(chuàng)新活動(dòng)擴(kuò)展上，多些課程群相關(guān)課題，多給學(xué)生創(chuàng)造鍛煉機(jī)會(huì)。

三、建立全過程、多元化課程評(píng)價(jià)體系，提高學(xué)生培養(yǎng)素質(zhì)

在課程評(píng)價(jià)實(shí)施中，重點(diǎn)考核學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)和技能，在知識(shí)應(yīng)用過程[如實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)）]中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，保證課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成，使學(xué)生各項(xiàng)綜合素質(zhì)均得到提高。在考核過程中，避免只看結(jié)果（如期末考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告）、不注重過程（如平時(shí)課程表現(xiàn)、作業(yè)情況、小班討論課表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)過程中的問題解決、思考等）。對(duì)課程達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)教學(xué)活動(dòng)的全部被評(píng)價(jià)畢業(yè)生的平均考核成績(jī)來計(jì)算其評(píng)價(jià)值。其計(jì)算方法為：課程的平均考核成績(jī)與課程支撐指標(biāo)點(diǎn)權(quán)重系數(shù)的乘積再除以課程的滿分成績(jī)。即：

因此，教師要跟蹤學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，分階段及時(shí)與學(xué)生交流、討論、收集反饋信息，并對(duì)各階段學(xué)生的成果進(jìn)行考核，促進(jìn)學(xué)生的過程化培養(yǎng)，促使學(xué)生在教學(xué)的各環(huán)節(jié)都有收獲。

四、結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證為電子信息工程專業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇和有效載體。專業(yè)認(rèn)證背景下信號(hào)處理課程群建設(shè)研究在電子信息工程專業(yè)中具有代表性，其培養(yǎng)的知識(shí)體系和能力是人才培養(yǎng)及就業(yè)中非常重要和關(guān)鍵的能力，對(duì)其他相關(guān)課程建設(shè)都有借鑒意義，它能引導(dǎo)我們把建設(shè)帶來的益處和提升輻射到整個(gè)專業(yè)的教學(xué)建設(shè)和改革中。

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Abstract：Signal processing course group as the core and main courses of the electronic information engineering teaching system，needs to be built and teaching reformed in order to meet the requirements of engineering certification standards. The construction of signal processing curriculum group is researched through optimization curriculum group teaching system，integrating teaching content，innovation teaching methods，and establishment a diversified curriculum evaluation system in this paper，so as to improve the course teaching effect，enhance the quality of personnel training and meet the requirements of student graduation.

Key words：engineering education professional certification；curriculum group of signal processing；curriculum integration；teaching reform；course evaluation