基于協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)改革

王圓妹，李濤

（1.長江大學(xué)電子信息學(xué)院信息系，荊州 434023；2.長江大學(xué)電子信息學(xué)院自動(dòng)化系，荊州 434023）

0 引言

高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化。一方面，為了適應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展和社會(huì)競爭對(duì)人才培養(yǎng)的要求，高等教育中必須加強(qiáng)對(duì)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。以學(xué)生為主體，注重教學(xué)法研究，激發(fā)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新意識(shí)，不斷豐富教學(xué)改革成果，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。另一方面，提升創(chuàng)新能力的時(shí)代內(nèi)涵和重要意義早已超出某一主體、某一領(lǐng)域、某一行業(yè)的范疇，亟待需要突破自主創(chuàng)新的體制障礙，推動(dòng)并引導(dǎo)社會(huì)創(chuàng)新力量的協(xié)同并進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)國家創(chuàng)新能力和競爭實(shí)力的根本提升[2]。高校與科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)開展協(xié)同創(chuàng)新，離不開協(xié)同創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。培養(yǎng)大學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力對(duì)于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略、建設(shè)創(chuàng)新型國家具有重要意義。

目前在高等工科院校中，課程設(shè)計(jì)是高校實(shí)踐教學(xué)體系中的重要課程之一，是在專業(yè)主干課的理論授課后開設(shè)的一個(gè)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問題能力、訓(xùn)練工程師的基本技能、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和設(shè)計(jì)能力的重要課程。課程設(shè)計(jì)是理論和實(shí)際應(yīng)用之間的紐帶，是強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的重要手段，在工科人才培養(yǎng)中具有不可替代的重要作用。針對(duì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革比如課程設(shè)計(jì)的方式、內(nèi)容、組織形式、評(píng)價(jià)機(jī)制以及學(xué)生的創(chuàng)新、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及團(tuán)隊(duì)合作的能力等的培養(yǎng)，高校教師們一直在探索的道路上。

1 《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)對(duì)先修課程知識(shí)的綜合運(yùn)用能力要求高，要求學(xué)生要能夠較靈活地運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。雖然學(xué)生在前3年基本學(xué)完專業(yè)主干課程并經(jīng)過多門課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練[2]，但對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)仍然零散，對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)的理解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力仍十分欠缺，探其原因，分析了目前《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)在教學(xué)過程中存在以下幾方面問題。

1.1 學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)重視度不夠

《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)在電子信息工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中占有重要的位置。這一環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的好壞對(duì)培養(yǎng)電子工程師的基本設(shè)計(jì)素質(zhì)和后期的就業(yè)具有重要的影響。但在教學(xué)實(shí)施過程中，部分學(xué)生對(duì)這一環(huán)節(jié)的重視度不夠，另由于課程設(shè)計(jì)的時(shí)間比較緊，還有部分備戰(zhàn)考研的同學(xué)也放松了對(duì)自己的要求，想在緊張而忙碌的備考后好好地放松下，對(duì)課程設(shè)計(jì)總抱著應(yīng)付了事，走個(gè)形式的態(tài)度。對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問題不去認(rèn)真思考，查找資料，而是敷衍了事盲目模仿，甚至照搬照抄一些參考書或網(wǎng)絡(luò)資源的一些思路，簡單機(jī)械地完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。即使這部分學(xué)生通過了課程設(shè)計(jì)的考核，但是學(xué)習(xí)效果甚微，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)要求和課程設(shè)計(jì)目的。

1.2 學(xué)生缺乏實(shí)際工程知識(shí)

在課程設(shè)計(jì)過程中，由于學(xué)生普遍缺乏實(shí)際工程的知識(shí)[3]，尤其在涉及到具體信號(hào)識(shí)別處理中，對(duì)應(yīng)用的環(huán)境，識(shí)別的算法、識(shí)別的精度等環(huán)節(jié)認(rèn)識(shí)不足，部分學(xué)生只是依照教材或參考資料進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)，很少能結(jié)合工程實(shí)際綜合考慮來進(jìn)行設(shè)計(jì)，大多數(shù)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案可以說是“理論型”的，缺乏工程實(shí)際意義。因此工程實(shí)踐知識(shí)的缺乏，也嚴(yán)重影響著《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的提高。

1.3 學(xué)生對(duì)先修課程綜合應(yīng)用能力差

《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的先修課程有信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、數(shù)字語音信號(hào)處理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，學(xué)生不能融會(huì)貫通地應(yīng)用信號(hào)處理的知識(shí)，將具體的圖像信號(hào)、語音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，反映出其分析問題、解決問題的綜合應(yīng)用能力比較差。

1.4 學(xué)生之間協(xié)同能力差

由于之前課程設(shè)計(jì)任務(wù)比較單一，全班同學(xué)課程設(shè)計(jì)的方案和內(nèi)容幾乎相同，每位同學(xué)完成從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫到最后完整的任務(wù)，不需要同學(xué)間的協(xié)作，課設(shè)中學(xué)生之間各自為戰(zhàn)，很少或沒有經(jīng)驗(yàn)交流，缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作意識(shí)，相互協(xié)作的精神也很難發(fā)揮，體現(xiàn)不出團(tuán)隊(duì)合作中的榮譽(yù)感和責(zé)任感。

因此為了適應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展和社會(huì)競爭對(duì)人才培養(yǎng)的要求，高等教育中必須加強(qiáng)對(duì)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這些以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)開展的多形式改革，打破了傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中的問題和不足，以學(xué)生為主體，注重教學(xué)法研究，激發(fā)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新意識(shí)，不斷豐富教學(xué)改革成果，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的工程能力，培養(yǎng)大學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力。

2 基于協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)改革措施

為此必須更新教育思想和觀念，加強(qiáng)《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的改革和建設(shè)，著重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力。為了加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)建設(shè)，主要從以下幾方面進(jìn)行改革。

2.1 提前布置課程設(shè)計(jì)題目，建立工程意識(shí)

以往的課程設(shè)計(jì)任務(wù)基本都是課程設(shè)計(jì)周的第一天開始布置，學(xué)生直到課程設(shè)計(jì)開始才了解要完成的任務(wù)[4]，一些學(xué)習(xí)能力差一些的學(xué)生或者基礎(chǔ)理論不扎實(shí)的學(xué)生很難在第一時(shí)間進(jìn)入課程設(shè)計(jì)狀態(tài)。為給學(xué)生留出更多時(shí)間來查閱相關(guān)資料，把課程設(shè)計(jì)的任務(wù)布置的時(shí)間提前2-4周，一方面這樣學(xué)生在了解課設(shè)的任務(wù)和要求后，可以針對(duì)性去收集相關(guān)資料，為課程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行積累更多的理論基礎(chǔ)；另一方面，學(xué)生帶著課設(shè)任務(wù)可以結(jié)合自己今后的就業(yè)方向或升學(xué)的專業(yè)，這樣在平時(shí)的學(xué)習(xí)和積累學(xué)習(xí)過程有了目標(biāo)性和針對(duì)性；有意識(shí)地將學(xué)到的理論知識(shí)用于指導(dǎo)實(shí)踐，有助于學(xué)生將平時(shí)的學(xué)習(xí)生活和工程實(shí)踐結(jié)合，使傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)理論實(shí)踐相脫離的問題得以改善，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、建立工程實(shí)踐意識(shí)。

2.2 改革教學(xué)方式，更新重組教學(xué)內(nèi)容

在《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容中融入新技術(shù)，增加人工智能技術(shù)中流行的Python語言程序設(shè)計(jì)，引入深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺等一些基本算法和應(yīng)用。在“協(xié)同創(chuàng)新”理念下，注重學(xué)科交叉與問題導(dǎo)向，圍繞學(xué)生工程能力培養(yǎng)及知識(shí)結(jié)構(gòu)架構(gòu)來設(shè)計(jì)課程體系，組織教學(xué)內(nèi)容，利用人工智能計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別、語音識(shí)別，車牌識(shí)別、指紋的識(shí)別等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于這些課題屬于當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，學(xué)生也比較感興趣并且切合實(shí)際的工程案例，學(xué)生可以親身體會(huì)人工智能新技術(shù)、新思想，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維與綜合能力。

2.3 采用聯(lián)合培養(yǎng)模式

聯(lián)合培養(yǎng)模式可以有效彌補(bǔ)院校自身師資力量、實(shí)驗(yàn)條件等方面的不足。改變工科人才培養(yǎng)不接地氣的現(xiàn)狀，一方面引入產(chǎn)業(yè)或企業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)校園課堂，可以把企業(yè)的技術(shù)需求及時(shí)轉(zhuǎn)達(dá)給學(xué)生，根據(jù)學(xué)生和企業(yè)的需求，專業(yè)教師可與企業(yè)根據(jù)新技術(shù)的發(fā)展，共同制定與企業(yè)技術(shù)相關(guān)的課設(shè)內(nèi)容，共同指導(dǎo)學(xué)生，解決工程實(shí)際問題為企業(yè)未來實(shí)現(xiàn)人才、科研等需求提供便利。另一方面加強(qiáng)企業(yè)學(xué)習(xí)與校內(nèi)學(xué)習(xí)形成優(yōu)勢互補(bǔ)，充分體現(xiàn)企業(yè)學(xué)習(xí)的目的：學(xué)習(xí)企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)企業(yè)文化；深入開展工程實(shí)踐活動(dòng)；參與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和工程研究與開發(fā)[5-6]；培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)精神和職業(yè)道德。。

2.4 課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目協(xié)同發(fā)展

為提高學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)興趣，把大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)[7-8]大賽作為一個(gè)標(biāo)桿，鼓勵(lì)學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目等，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新潛能的開發(fā)。本著以學(xué)生為本，知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和能力培養(yǎng)為核心的后續(xù)教育，有利于多樣化創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才，滿足國家對(duì)社會(huì)緊缺的復(fù)合型拔尖創(chuàng)新人才和應(yīng)用人才的需要。

2.5 完善考核環(huán)節(jié)，豐富考核內(nèi)容

嚴(yán)格的考核制度是保障教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，要重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的過程訓(xùn)練[9-10]。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)學(xué)生的興趣點(diǎn)和學(xué)生的專業(yè)特長，學(xué)生分成若干個(gè)設(shè)計(jì)小組，鼓勵(lì)學(xué)生更加靈活、多樣的個(gè)性化設(shè)計(jì)方案。由于采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作的模式，考核過程中首先實(shí)行組內(nèi)的成員根據(jù)實(shí)際分工的情況實(shí)施自評(píng)的方式，其次通過演講的方式考查學(xué)生對(duì)專業(yè)理知識(shí)的理解能力、表達(dá)能力、分析能力；再次采用結(jié)果演示、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式考查學(xué)生的解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和邏輯思維能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生學(xué)會(huì)總結(jié)與歸納，包括課程設(shè)計(jì)方案的比較，本設(shè)計(jì)的主要特色，結(jié)果和性能分析，遇到的問題以及解決思路，設(shè)計(jì)需要改進(jìn)之處及體會(huì)等；最后綜合上述的幾個(gè)考核環(huán)節(jié)，給出最終的成績?cè)u(píng)價(jià)。在教學(xué)質(zhì)量評(píng)估環(huán)節(jié)中，可邀請(qǐng)企業(yè)人員加入課程設(shè)計(jì)考核小組，以用人單位的視角多角度評(píng)價(jià)學(xué)生的各項(xiàng)能力。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中接受了全面的訓(xùn)練，不斷培養(yǎng)他們的協(xié)作創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神。

3 結(jié)語

針對(duì)工科院?！缎畔⑻幚硐到y(tǒng)》課程設(shè)計(jì)存在的普遍問題，文中對(duì)《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。一切從學(xué)生角度考慮，結(jié)合“以學(xué)生為本”的思想和“協(xié)同創(chuàng)新”的理念，這種教學(xué)模式充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，《信息處理系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量得到穩(wěn)步提高。只有進(jìn)行符合學(xué)科發(fā)展規(guī)律的實(shí)踐探索，才能不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，更好地培養(yǎng)具有協(xié)同創(chuàng)新能力、高素質(zhì)綜合型人才。