以應用為主線的信息處理類課程教學模式

許 杰，李含平，邸國輝

(1.黑龍江八一農墾大學信息技術學院，黑龍江大慶163319;2.黑龍江八一農墾大學人文社會科學學院，黑龍江大慶163319)

信息處理類課程主要包括“信號與系統”“數字信號處理”“數字圖像處理”“EDA技術”“嵌入式系統”“DSP技術應用”“虛擬儀器技術”“單片機原理”等課程。在高等院校的人才培養方案中，信號與信息處理已經成為信息與通信工程學科的一個重要方向，相關的信息處理類課程在人才培養方案中起著承上啟下的作用。以培養學生的應用能力為出發點的教學模式，能夠將理論與實踐應用有機地結合起來，將枯燥的理論講解與公式推導轉化為實際操作，促進學生學習思想的轉變。

1 信息處理類課程教學現狀

信息處理類課程是高等院校電子信息、通信工程專業的核心課程，該類課程理論性和實踐應用性都很強，然而傳統的教學模式很少去探究理論知識在工程實際中的作用，限制了對學生動手能力和應用能力的培養。

1.1 課程內容繁雜抽象

繁雜的數學內容和數學結果使學生感到難學、難懂、難用，教師只重視課程內容的理論講解，依據教材進行授課，不能結合所學的知識內容進行實例分析，使學生對課程失去學習興趣，阻礙了學生實踐應用能力的提高。

1.2 教學過程重理論、輕應用

在教學過程中，如果不能讓學生親自感受到課程在應用方面的具體實例，學生只能死記硬背，不能從應用角度去掌握。因此，我們需要挖掘他們的探索精神和創造能力，提高其學習興趣和實踐能力。

1.3 課堂效果缺乏生動性

傳統的課堂教學中，教師是課堂的主體，學生處于被動學習的狀態，師生間的課堂交流不順暢，教學效果不佳。

1.4 考核方式靈活性差

傳統的考核手段以考核學生對課堂教學內容的理解與掌握情況為主，體現在試卷和平時出勤上，缺乏對學生實踐能力和應用能力的考核，致使部分實踐應用能力強的學生的期末成績不是很高，淡化了對學生平時實踐應用能力的培養。

2 信息處理類課程教學改革思路

針對傳統教學過程存在的問題，以提高學生實踐應用能力為最終目的，以必要的理論知識為手段，建立以培養學生創新能力和應用能力為目標的實踐教學體系。

2.1 優化課堂教學過程

以學生的實踐能力和應用能力培養為核心，打造使學生知識、能力、素質綜合協調發展的課堂教學，完善課堂與實踐應用的高度結合，將理論與具體的實際應用結合起來，讓學生在“學”的過程中真正體會到知識的無窮魅力。信息處理類課程是應用性極強的系列課程，課堂教學過程中理論性的講授不宜過多，所講授的內容應以學科發展為大背景，讓學生及時了解課程與學科的最新進展。教師對講授內容進行重新設計，突出每門課程的重點和難點，重在培養學生的實踐能力。

2.2 拓展實踐教學環節

信息處理類課程具有很強的實踐性，每個課程都配置實驗環節。在突出課堂理論與應用結合的基礎上，針對該類課程的性質，從系統角度出發，設計整個課程群的實踐環節，加強綜合性、設計性、創新性實驗教學內容的實施及設計，全面提升學生的動手能力及應用能力。(1)加強課內外的實驗設計，強化課上課下的互動研究與學習;(2)增加設計性綜合性實驗比例，促進學習創造思維和動手能力的全面提高;(3)適度開展專題研究實驗和創新實驗，培養學生的創新思維和實踐能力。

2.3 強化工程應用實踐

在理論與實驗教學的基礎上，讓學生參與到具體的工程實踐中來，以各類學科競賽和參與教師的科研課題為載體，促進學生理論知識、工程應用和研究能力的全面提高。通過布置課程作業來提高學生的應用能力，鼓勵學生針對特定的知識點自主設計作業題目。在“DSP原理”和“單片機應用”這類軟硬件的實踐課程教學環節中，通過設計一些“無標準答案”的開放性課堂作業，可以達到提高學生實踐應用能力的目的。同時，以參加省、地區、國家的各類科技或電子競賽為載體，來培養團隊協作精神和實踐能力，學生圍繞競賽內容查閱文獻，完成競賽內容的軟硬件設計和具體的實現過程，實現理論知識與實際應用的高效結合。

2.4 豐富課程考核方法

信息處理類課程是應用性很強的課程體系。單純地考核學生對知識的掌握程度，不能真正體現學生的實踐能力。應提高考核過程的靈活性，改變平時成績和期末考試相結合的單一性的考核辦法，將考核方式拓展為平時考查、實踐能力考查、專題討論、期末考試等方式相結合。

(1)平時考查:包括出勤、作業和課堂回答問題，學生參與課堂師生互動情況。(2)實踐能力考查:重點考核學生在課上或課下的動手能力。(3)專題討論:選擇適當時機，將學生分成5～6人的學習小組，開展相關內容的專題討論。培養學生的團隊協作精神和應用能力。具體表現為:第一，布置專題。教師根據教學內容，布置各小組的專題內容，也鼓勵學生提出感興趣的專題。第二，查找資料。學生以學習小組的形式，去圖書館、互聯網等查閱資料，形成匯報材料。第三，交流總結。每個小組用8～10分鐘時間講解專題內容，教師對專題內容的匯報過程進行點評。(4)期末考試:期末考試的試題淡化理論考核，突出對實踐應用能力的探索。

3 結果分析

3.1 教學實踐

在教學實踐過程中，以我校通信2011級(51人)和2012級(62人)為研究對象，對2011級學生采取傳統的圖像教學模式，對2012級學生采取以“應用為主線”的教學模式，以“數字圖像處理”作為實踐課程，以Matlab7.1作為軟件載體;對兩種教學模式設定相應的考核指標，對各項指標進行對比分析，論證本文所采取的教學模式的可行性。

3.2 結果分析

3.2.1 實踐結果

2012級學生較2011級學生在出勤率、聽課狀態等方面存在很大的差異。

表1 2011級與2012級主要指標對比 %

在表1中，從出勤率上看，學生能夠動手參與課堂的應用實踐，缺課現象有所減少;從課程作業完成情況看，2012級學生完成得非常優秀，2011級學生的完成率較低;從師生互動上看，2011級學生更注重數學推導和算法的理解，2012級學生則更多地集中于實踐應用方面的探討與交流，互動效果優異;從及格率上看，2012級學生比2011級學生要好一些，主要原因是前者有實踐應用的體驗，提升了學習興趣和學習動力，而后者以記憶為主，對知識點的理解不夠深入，學習效果也不理想。

3.2.2 學科競賽能力

通過改革信息處理類課程的教學模式，能夠全面提升學生的實踐應用能力，參加各類科技競賽是體現學生團隊協作精神和實踐應用能力的重要途徑。我校針對信息處理類課程的特點，在部分相關課程的課堂教學中采取教學模式改革，在學生參加省、地區及國家組織的電子設計大賽中，參賽成績和獲獎率有了一定的提高。

表2 2013年與2014年各項競賽獲獎率對比 %

從表2中可以看出，在信息處理類課程中實施“應用為主線”的教學模式改革，極大地提高了學生的創新精神和實踐能力。在2013年全國大學生電子設計競賽中，由電氣工程專業的學生組成的參賽團隊，獲得此次大賽的二等獎;由電子信息和通信工程專業學生組成的學生團隊參加“飛思卡爾”杯智能車大賽，獲得東北地區二等獎2獎、三等獎2項，等等。

以學生實踐能力培養為目標的考核機制無法確定一個明確的標準，只能由授課教師根據學生的綜合應用能力來進行評判，評判標準不好把握，而且需要在實驗室上課。

4 結語

在信息處理類課程的教學過程中，采取以“應用為主線”的教學模式，能夠提升學生的實踐能力，調動對課程學習的積極性，提高學生的動手能力和創新思維，強化教學過程中學生的參與意識。

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