電子信息類專業“隨機過程”課程教學改革研究

摘要：針對“隨機過程”課程具有理論性強和實際應用廣泛的特點，結合湖南城市學院電子信息類專業改革的實際情況，以提高學生的學習積極性和培養學生的實際應用能力為目的，對“隨機過程”課程的教學內容、教學方法和實驗教學進行了相應的教學改革，以期努力提升“隨機過程”課程的教學效果。

關鍵詞：隨機過程；電子信息類專業；教學方法；教學內容；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0084-02

“隨機過程”是一門研究隨機現象變化過程的特點與規律性的學科，它的理論和方法不僅應用于自然科學領域，而且還應用于社會科學、軍事科學、金融與經濟等其他領域。在自然科學的電子信息類領域中，隨機過程是信號估計、檢測、濾波等信號處理的理論基礎，并且廣泛應用于電子通信、信號處理、自動控制、數字圖像處理、地震信號處理等領域。[1-4]鑒于“隨機過程”的理論和方法具有廣泛的實際應用價值，結合湖南城市學院電子信息類專業改革的實際情況，以培養學生必須具有良好的職業素質、富于創新精神與實踐能力、能主動適應經濟建設和日新月異發展的需要、具備必需的理論基礎知識和較強的技術應用能力為目的，對“隨機過程”的教學內容、教學方法和實驗教學進行相應的改革探索是非常必要的。

一、“隨機過程”教學的現狀分析

隨著科學技術的發展，特別是信息技術的飛速發展，使得隨機過程理論的應用日益廣泛和深入。為了適應社會發展對本科院校教育改革的要求，近年來許多高等院校在“隨機過程”教學內容、教學方法等方面進行了有益的探討研究，并取得了較好的效果。[5-8]但是還有很多地方本科院校，由于師資力量不足或者教學管理跟不上，使得“隨機過程”教學質量上不去，從而直接導致學生的實際應用能力和學習積極性下降。總體看來，“隨機過程”教學還存在以下兩個主要問題：第一，理論教學以整版數學公式推導為主，缺乏實際應用性。例如：湖南城市學院的“隨機過程”課程以前是數學專業教師講授，他們只講解教材中的純數學公式推導，而沒有結合實際的通信電子系統來講授數學公式中的物理意義，使得學生聽起來很費勁和枯燥乏味，從而無法調動學生的學習積極性和主觀能動性。第二，缺乏相關實驗儀器和仿真軟件，無法開設相關的實驗課程，使得學生無法將理論與實踐相結合，導致學生的實際動手能力差，從而無法達到培養具備必需的理論基礎知識和較強的技術應用能力的綜合性人才的目的。

二、“隨機過程”教學內容改革研究

多年來，“隨機過程”課程由于受到傳統教學模式的影響，在教學內容上存在許多缺點。為了適應社會發展對本科院校教育改革的要求，提高學生的學習積極性，分別從教材選取、理論教學改革和實驗教學改革三個方面對“隨機過程”教學改革進行探討。

1.教材的選取

目前市面上有許多關于“隨機過程”課程的教材，例如：陸大金的《隨機過程及其應用》、羅鵬飛的《隨機信號分析與處理》、陳明的《信息與通信工程中的隨機過程》、劉次華的《隨機過程》等等。這些教材都有一個共同的特點：它們都是為碩士研究生編寫的教材，教材的內容多、難度大，無法適用于地方本科院校的本科生。鑒于湖南城市學院是一所普通的地方本科院校，學生的入學成績和能力普遍比重點院校的本科生與研究生差，因此在教材方面的選取要慎重。經過反復比較和調研，發現湖南大學何選森編著的《隨機過程》教材內容充實、難度適中、通俗易懂，該教材比較適合于地方本科院校的初學者，所以湖南城市學院暫時選用該教材作為電子信息類專業的課堂教材。

2.理論教學內容改革

當前“隨機過程”課程在體系結構、內容和教材的應用性、實踐性、創新性以及知識更新方面跟不上新技術的發展和變化，缺乏對學生實踐能力和創新能力的培養。學生在學習過程中常感到枯燥乏味，難以接受，教學效果差。學生學完后對隨機過程的分析方法不能完全理解，基本達不到教學目標。因此，授課內容的取舍對課堂教學效果起著重要作用。由于“隨機過程”課程的內容豐富，它不但與具體的電路系統有關，而且還與具體的通信系統有關，因此在授課時不能面面俱到，也不能僅僅依靠一本教材就能講好“隨機過程”課程，所以在課堂教學中提到的問題要貼近學生，同時還要多講一些與該課程相關的前沿科技知識，從而激發學生的學習動力。基于上述原因，將對隨機過程的理論教學內容進行如下改革：第一，在選擇授課內容時可以將隨機信號通過具體的電子通信系統問題重點納入到教學內容體系中，例如：在講解馬爾可夫過程時，除了講解必要的理論基礎知識之外，還可以把移動通信或者無線通信系統作為一個具體的案例進行講解。通過對授課內容的改革，使學生將理論知識用于解決實際問題。第二，可以結合電子信息類專業的特點，把隨機過程知識與電子通信、信號處理、網絡分析等方面的專業知識相結合，為以后學習其他專業知識打下一定的基礎。第三，在課程中適當引入教師的科研項目，加深學生對深奧枯燥的理論知識的理解，也能拓寬學生的視野，激發學生的學習興趣，調動學生的主觀能動性。

3.實踐教學內容改革

在很多地方本科院校，由于資金缺乏，一些課程沒有實驗儀器和專業仿真軟件，從而導致不能開設相關實驗課程。“隨機過程”課程實驗需要專業的仿真軟件，而這些專業軟件的價格往往不菲，因此不具備滿足“隨機過程”教學需要的實驗環境，使得該課程一直無法開設相關實驗。為了開設相關實驗，可以先調研兄弟院校在該課程中是如何開展相關實驗的，然后結合湖南城市學院的實際情況為學生增開一些實驗課程。對于實驗教學內容的改革，主要體現在以下兩個方面：第一，基于仿真軟件的實驗。由于受到教學課時的限制，可以選擇從實際的電子通信問題入手，結合電子信息類專業的需求與相關行業的發展，巧妙地擬定學生喜歡的實驗題目，以提高學生的實踐動手能力和解決問題的能力。第二，形成開放性實驗。傳統的實驗教學主要以書本和教師為中心，往往是教師在上面講實驗過程和注意事項，學生在下面開始動手做，很多學生在做實驗之前根本不對實驗內容進行預習，而是按照教師和書本上的步驟照葫蘆畫瓢，還有一部分學生根本就不做實驗，而是將別人的實驗結果直接抄襲到自己的實驗報告中，這樣往往也能蒙混過關。但是這種只重視教師教，而不考慮學生學的教學方式，僅僅將知識的掌握當做教學的唯一目的，沒有對學生的實際動手能力培養進行重視，從而導致學生做完實驗后都不知道做了什么實驗內容，無法提高學生的實際解決問題的能力。因此，教師可以通過課內實驗教學與課后開放實驗相結合的方式，提高教學質量，使得學生能夠真正達到手腦并用，促進他們對實驗過程中遇到的問題進行探索，極大地調動了學生的學習積極性。例如：在講解泊松過程時，讓學生課后觀察某個十字交叉路口的車輛數是否為泊松過程或者調研某電話交換臺的呼喚次數與泊松過程的關系等等。

三、“隨機過程”教學方法的探索

傳統的教學方法是教師一邊講授書本上的知識，一邊在黑板上板書，學生在下面聽，這樣的教學方式有利于學生掌握書本上的基礎知識，但是不利于提高學生的主觀能動性。因此，“隨機過程”課程將積極使用現代化的教學手段，探索多媒體技術與傳統教學相結合、學生與教師互動相結合的教學模式，并結合湖南城市學院學生的實際情況，對教學方法進行改革。

1.多媒體技術與傳統教學相結合

現代教學多媒體技術的出現，為提高學生的綜合能力提供了一種新的教學方法，但是在運用多媒體技術時，必須做好與傳統教學法的有機結合，這樣才能更好地提高教學效果。在多媒體技術出現之前，教師基本上都是使用傳統的黑板教學方式，但是該教學方式在很多課程中具有明顯的缺陷。例如：隨機過程的分析方法數學公式太多太復雜，在有限的課時內，傳統的黑板方式很難完成教學任務，而且學生看到整版的公式推導會感到非常枯燥乏味，從而無法調動學生的學習興趣和積極性。與傳統的黑板相比，多媒體技術具有更多的優越性，它可以將文字、圖片、聲音等集成在一起，創造一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學環境，使教學內容更加豐富充實和具有更強的吸引力，從而提高學生的學習熱情和興趣。例如：在多媒體課件上可以適當添加一些專業英語，使學生不但可以學到專業理論知識，而且還學到了專業英語知識，從而為學生自學英文教材打下一定的基礎。雖然多媒體技術為課堂教學提供了許多活力，但它不能完全代替教師。例如：地方本科院校學生的基礎和能力普遍較差，如果課堂上只用多媒體技術教學，學生在聽課時就會像在看電影一樣，上完課后，對于課堂的主要內容一知半解，甚至有些學生完全不知道課堂上講解了什么內容。因此，針對湖南城市學院的實際情況，在課堂上應該將多媒體技術和傳統黑板相結合。總之，應該根據“隨機過程”課程各章節內容的不同，靈活使用多媒體技術與傳統黑板，使兩者優勢互補，以產生最佳教學效果。

2.學生與教師互動相結合

在教學過程中，雖然使用了先進的多媒體技術，豐富了教學內容，但有時教學效果還是不理想，主要原因在于學生和教師沒有完全互動起來，因此在教學過程中有必要將學生和教師互動有機結合起來。第一，在課堂上給學生設置一個問題，然后讓學生一起來討論。例如：什么是白噪聲？為什么研究白噪聲？通過這樣的提問討論可以把學生的積極性調動起來。第二，將學生和教師的角色互換，可以把班上的學生按照3～4人分成一組，然后給每一組分配一些新課的內容，下次上課時讓學生講解新課內容，讓其他學生和教師來聽講與評價，這樣能調動學生的主觀能動性和學習興趣。第三，在教學過程中給學生布置一定的課后任務。例如：查閱當前有什么先進的技術方法和軟件可以用于分析具體電子通信系統中的隨機信號，也可以提出一些與實際結合緊密的問題，讓學生通過上網查閱資料的方式去解決，這樣可以提高學生解決實際問題的能力。同時，教師還可以將學習資料及時發布給學生，并搭建教師與學生之間的交流平臺，學生在學習中存在的有關問題可以隨時與教師進行溝通和討論。

四、總結

本文從湖南城市學院電子信息類專業改革的實際情況出發，以提高學生的學習積極性和培養學生的實際應用能力為目的，積極探索有效的教學途徑。通過對教學內容、教學方法和實驗教學等方面的探索和改革，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以進一步提高學生的實踐能力和創新能力，為學生畢業后從事電子通信相關技術及研發工作打下堅實基礎。

參考文獻：

[1]陸大金.隨機過程及其應用[M].北京：清華大學出版社，2006.

[2]羅鵬飛，張文明.隨機信號分析與處理[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3]何選森.隨機過程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]陳明.信息與通信工程中的隨機過程[M].北京：科學出版社，

2009.

[5]李昌興，丁正生.概率論與隨機過程課程教學改革的研究與實踐[J].西安郵電學院學報，2009，（6）：164-167.

[6]陳建華，李海燕，張榆鋒，等.“隨機過程”精品課程建設與教學改革探索[J].科技教育創新，2010，18（2）：283-284.

[7]薛冬梅.《隨機過程》教學改革研究與實踐初探[J].吉林化工學院學報，2010，27（6）：54-56.

[8]陳家清.統計學專業隨機過程課程教學改革研究[J].湖北第二師范學院學報，2013，30（8）：106-108.

（責任編輯：孫晴）