“隨機(jī)信號分析”課程多層次教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

葉方+姜弢+張朝柱+張雅彬

摘要：為了提高高校教育教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，針對隨機(jī)過程課程特點(diǎn)，結(jié)合目前“隨機(jī)信號分析”的教育教學(xué)現(xiàn)狀，提出了關(guān)于“隨機(jī)信號分析”教學(xué)方法的創(chuàng)新性改革思路，并給出具體實(shí)施辦法。通過改革，全面提升了學(xué)生的研究素質(zhì)與創(chuàng)新水平，取得了良好的教學(xué)成效，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：隨機(jī)信號分析；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0129-02

一、引言

“隨機(jī)信號分析”課程是電子信息類、通信類、數(shù)學(xué)類等理工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，因其具有較強(qiáng)的理論性和基礎(chǔ)性，而成為高校教學(xué)的一大難點(diǎn)[1]。而以單向知識傳遞模式為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式并不能滿足現(xiàn)代教學(xué)要求，也很難培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、實(shí)踐的能力[2，3]。為此，必須改革傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式，在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的興趣。在教學(xué)方法上，要拓寬人才培養(yǎng)渠道，探索理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)的結(jié)合思路。

二、教學(xué)目標(biāo)

隨著現(xiàn)代電子科技的迅速發(fā)展以及社會對學(xué)生科研能力要求的顯著提高，哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院針對人才需求，對“隨機(jī)信號分析”課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行探索性革新，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。為此，課程組從以下幾個方面進(jìn)行革新：

1.教學(xué)內(nèi)容的革新。在“隨機(jī)信號分析”教學(xué)內(nèi)容方面，立足培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，靈活運(yùn)用理論知識，并從事理論與實(shí)踐的創(chuàng)新能力[4]。在教學(xué)內(nèi)容上要注重對統(tǒng)計(jì)思想教學(xué)，在教學(xué)過程中，引入與現(xiàn)代科技發(fā)現(xiàn)息息相關(guān)、應(yīng)用廣泛的理論樣例，從直觀上給出相關(guān)基本概念的描述與講解。注重對學(xué)生的啟發(fā)和引導(dǎo)，采用由淺入深、循序漸進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對課程基本概念、基本理論及基本問題解決方法的深刻理解和認(rèn)識。時(shí)刻把握近年來隨機(jī)信號分析相關(guān)知識體系在技術(shù)前沿的應(yīng)用熱點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展課程教學(xué)的縱深度。積極開展與國內(nèi)外知名大學(xué)的交流溝通，使課程的教學(xué)內(nèi)容具有鮮明的理論性、先進(jìn)性、前沿性和國際性。

2.教研結(jié)合的革新。在“隨機(jī)信號分析”的教研結(jié)合方面，力求通過課程體系的立體化建設(shè)，建設(shè)一支具有較高教學(xué)水平、較強(qiáng)科研能力的教師隊(duì)伍。在進(jìn)行課程理論教學(xué)的同時(shí)，互動引導(dǎo)學(xué)生參與相關(guān)的科研項(xiàng)目，分享課程專業(yè)理論創(chuàng)新成果，把課堂由單獨(dú)傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)閭魇谂c探索相結(jié)合，把科研項(xiàng)目中先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、新概念、新方法引入到課堂教學(xué)中來，根據(jù)科研需求的發(fā)展不斷改進(jìn)教學(xué)方案，提高課程教學(xué)的廣度，從而激發(fā)學(xué)生對課程理論的理解與認(rèn)識。在課程的互動指導(dǎo)環(huán)節(jié)，注重對學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)。鼓勵學(xué)生參與相關(guān)科研項(xiàng)目的研究，將“隨機(jī)信號分析”課上所學(xué)的理論知識改進(jìn)運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)踐中。從實(shí)際問題的研究背景出發(fā)，讓學(xué)生學(xué)會自主運(yùn)用所學(xué)知識來解決問題，通過小組討論與分析，自己尋找解決問題的方法，強(qiáng)化學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的主體地位，以及老師的教學(xué)主導(dǎo)地位，充分培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

3.成績評定方式革新。在成績評定方面，突破傳統(tǒng)的由一張?jiān)嚲斫o定成績的局限性，改革傳統(tǒng)的成績評定方法，采用閉卷考試與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的評分方式，除了考查學(xué)生對基本知識體系的掌握外，把課程設(shè)計(jì)的評定成績計(jì)入最終的考試成績中，以激發(fā)、鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新、獨(dú)立探索問題解決問題的能力。

三、改革思路

針對“隨機(jī)信號分析”的課程特點(diǎn)，課程組具體提出以下幾點(diǎn)改革思路。

1.多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。多媒體教學(xué)具有圖、文、聲并茂的特點(diǎn)，而人機(jī)交互、立即反饋是多媒體教學(xué)的顯著特點(diǎn)[5-6]。在“隨機(jī)信號分析”的課程改革中，課題組不僅開發(fā)了與教材配套的多媒體課件，還開發(fā)了相關(guān)知識體系下的延伸擴(kuò)展多媒體課件。利用多媒體教學(xué)的主動性參與的學(xué)習(xí)方式，為提升學(xué)生的主動性、積極性創(chuàng)造了條件。多媒體互動式學(xué)習(xí)環(huán)境使得學(xué)生在教學(xué)過程中具有了主動參與的可能。此外，對于復(fù)雜公式的理論推導(dǎo)，采用多媒體演示與教師寫板書相結(jié)合的方式進(jìn)行講解，更有利于學(xué)生立體化的學(xué)習(xí)整個知識體系。多媒體教學(xué)視聽合一的互動教學(xué)功能優(yōu)勢，產(chǎn)生了一種新的更適合學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的圖文并茂教學(xué)方式，在教學(xué)過程中，老師的教學(xué)效果能夠得到立即反饋，這種實(shí)時(shí)交互的教學(xué)方式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這種多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段能夠真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，教師在整個教學(xué)過程中，能夠準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，捉住學(xué)生的注意力，全面提升整個課程的教育教學(xué)質(zhì)量。

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代教育手段在高校教育中得到了廣泛的重視。網(wǎng)絡(luò)教育是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教育思路和現(xiàn)代教育理念的重要平臺，網(wǎng)絡(luò)中各種資源的有效共享為現(xiàn)代高效教育教學(xué)新方法的探索打開了新的思路。借助高校遠(yuǎn)程教學(xué)平臺，“隨機(jī)信號分析”課程改革順應(yīng)教育信息化建設(shè)、新時(shí)期教學(xué)模式改革以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)所具有的學(xué)習(xí)資源豐富、學(xué)生興趣濃厚、互動性強(qiáng)且操作使用方便等特點(diǎn)，克服傳統(tǒng)教學(xué)方式的局限性，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力。通過課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享、師生在線互動，打破傳統(tǒng)教學(xué)的在時(shí)間、地點(diǎn)上的約束與限制。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)思路的打開能夠進(jìn)一步提升“隨機(jī)信號分析”課程學(xué)習(xí)的交互性、開放性以及師生之間的合作性。不斷提升學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的自主性，以及解決實(shí)際問題的能力和互動協(xié)作精神，確保教育教學(xué)效果的明顯改善。

3.理論與應(yīng)用相結(jié)合。針對“隨機(jī)信號分析”理論性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對不同的專業(yè)和方向，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)具有專業(yè)特色的開放式題目，給學(xué)生以充分自由的空間，開放性地探索課程教學(xué)中知識的先關(guān)應(yīng)用研究。在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，安排適當(dāng)?shù)木€上與線下輔導(dǎo)和答疑，最后由老師加小組討論的方式講評不同設(shè)計(jì)題目的相關(guān)問題解決方案。通過這樣的理論與應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)改革，在培養(yǎng)學(xué)生充分掌握學(xué)習(xí)方法的同時(shí)，還訓(xùn)練了學(xué)生的科研思維，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題就、解決問題的能力，開闊了對課上理論知識的應(yīng)用思路，也開闊了專業(yè)眼界，收到了良好的教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

在高校教育改革的過程中，如何讓學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握專業(yè)知識，并注重知識在實(shí)踐創(chuàng)新的應(yīng)用是時(shí)代為高校教育提出的要求。哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院在“隨機(jī)信號分析”的課程建設(shè)與改革過程中，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段的更新和多樣化探索，全面推進(jìn)“隨機(jī)信號分析”的教育教學(xué)水平，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)研究素質(zhì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Exploration and Practice of Multi-level Teaching Reform about "Random Signal Analysis"

YE Fang，JIANG Tao，ZHANG Chao-zhu，ZHANG Ya-bin

（College of Information and Communication Engineering，Harbin Engineering University，Harbin，Heilongjiang 150001，China）

Abstract：In order to improve the teaching quality of college education，and strengthen the learning impact，the paper discusses the education reform about the course of random signal analysis. The paper proposes some innovative reform ideas and specific implementation measures aiming at the teaching problems existed in the course of random signal analysis. By reforming，the students' study quality and innovation level have been well improved，which has important realistic significance.

Key words："Random Signal Analysis"；reform in education；personnel training