“隨機信號分析”課程多層次教學改革的探索與實踐

葉方+姜弢+張朝柱+張雅彬

摘要：為了提高高校教育教學質量，提升學生學習效果，針對隨機過程課程特點，結合目前“隨機信號分析”的教育教學現狀，提出了關于“隨機信號分析”教學方法的創新性改革思路，并給出具體實施辦法。通過改革，全面提升了學生的研究素質與創新水平，取得了良好的教學成效，具有重要的現實意義。

關鍵詞：隨機信號分析；教學改革；人才培養

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

一、引言

“隨機信號分析”課程是電子信息類、通信類、數學類等理工科專業的重要基礎課程，因其具有較強的理論性和基礎性，而成為高校教學的一大難點[1]。而以單向知識傳遞模式為主的傳統教學模式并不能滿足現代教學要求，也很難培養學生學習、創新、實踐的能力[2，3]。為此，必須改革傳統的教育教學模式，在教學過程中注重培養學生的理論聯系實際能力，激發學生發現問題、分析問題、解決問題的興趣。在教學方法上，要拓寬人才培養渠道，探索理論教學與實踐應用教學的結合思路。

二、教學目標

隨著現代電子科技的迅速發展以及社會對學生科研能力要求的顯著提高，哈爾濱工程大學信息與通信工程學院針對人才需求，對“隨機信號分析”課程的教學目標進行探索性革新，培養學生的學習興趣、創新能力和實踐應用能力。為此，課程組從以下幾個方面進行革新：

1.教學內容的革新。在“隨機信號分析”教學內容方面，立足培養學生扎實的理論基礎，靈活運用理論知識，并從事理論與實踐的創新能力[4]。在教學內容上要注重對統計思想教學，在教學過程中，引入與現代科技發現息息相關、應用廣泛的理論樣例，從直觀上給出相關基本概念的描述與講解。注重對學生的啟發和引導，采用由淺入深、循序漸進的教學內容設計，加深學生對課程基本概念、基本理論及基本問題解決方法的深刻理解和認識。時刻把握近年來隨機信號分析相關知識體系在技術前沿的應用熱點，及時調整教學內容，擴展課程教學的縱深度。積極開展與國內外知名大學的交流溝通，使課程的教學內容具有鮮明的理論性、先進性、前沿性和國際性。

2.教研結合的革新。在“隨機信號分析”的教研結合方面，力求通過課程體系的立體化建設，建設一支具有較高教學水平、較強科研能力的教師隊伍。在進行課程理論教學的同時，互動引導學生參與相關的科研項目，分享課程專業理論創新成果，把課堂由單獨傳授知識轉變為傳授與探索相結合，把科研項目中先進的科學技術、新概念、新方法引入到課堂教學中來，根據科研需求的發展不斷改進教學方案，提高課程教學的廣度，從而激發學生對課程理論的理解與認識。在課程的互動指導環節，注重對學生科研素質的培養。鼓勵學生參與相關科研項目的研究，將“隨機信號分析”課上所學的理論知識改進運用到實際項目的創新實踐中。從實際問題的研究背景出發，讓學生學會自主運用所學知識來解決問題，通過小組討論與分析，自己尋找解決問題的方法，強化學生在課程學習中的主體地位，以及老師的教學主導地位，充分培養學生自主學習和獨立分析問題、解決問題的能力。

3.成績評定方式革新。在成績評定方面，突破傳統的由一張試卷給定成績的局限性，改革傳統的成績評定方法，采用閉卷考試與課程設計相結合的評分方式，除了考查學生對基本知識體系的掌握外，把課程設計的評定成績計入最終的考試成績中，以激發、鼓勵學生自主創新、獨立探索問題解決問題的能力。

三、改革思路

針對“隨機信號分析”的課程特點，課程組具體提出以下幾點改革思路。

1.多媒體與傳統教學相結合的教學手段。多媒體教學具有圖、文、聲并茂的特點，而人機交互、立即反饋是多媒體教學的顯著特點[5-6]。在“隨機信號分析”的課程改革中，課題組不僅開發了與教材配套的多媒體課件，還開發了相關知識體系下的延伸擴展多媒體課件。利用多媒體教學的主動性參與的學習方式，為提升學生的主動性、積極性創造了條件。多媒體互動式學習環境使得學生在教學過程中具有了主動參與的可能。此外，對于復雜公式的理論推導，采用多媒體演示與教師寫板書相結合的方式進行講解，更有利于學生立體化的學習整個知識體系。多媒體教學視聽合一的互動教學功能優勢，產生了一種新的更適合學生學習掌握的圖文并茂教學方式，在教學過程中，老師的教學效果能夠得到立即反饋，這種實時交互的教學方式具有重要的現實意義。這種多媒體與傳統教學相結合的教學手段能夠真正激發學生的學習興趣、提升學生的學習欲望，教師在整個教學過程中，能夠準確把握學生的學習動機，捉住學生的注意力，全面提升整個課程的教育教學質量。

2.網絡教學。隨著信息技術的高速發展，以計算機網絡為基礎的現代教育手段在高校教育中得到了廣泛的重視。網絡教育是實現現代教育思路和現代教育理念的重要平臺，網絡中各種資源的有效共享為現代高效教育教學新方法的探索打開了新的思路。借助高校遠程教學平臺，“隨機信號分析”課程改革順應教育信息化建設、新時期教學模式改革以及創新人才培養需求，充分利用網絡教學所具有的學習資源豐富、學生興趣濃厚、互動性強且操作使用方便等特點，克服傳統教學方式的局限性，充分激發學生的創新意識，培養學生的動手實踐能力。通過課程的網絡教學平臺，實現教學資源的共享、師生在線互動，打破傳統教學的在時間、地點上的約束與限制。網絡教學思路的打開能夠進一步提升“隨機信號分析”課程學習的交互性、開放性以及師生之間的合作性。不斷提升學生在課程學習中的自主性，以及解決實際問題的能力和互動協作精神，確保教育教學效果的明顯改善。

3.理論與應用相結合。針對“隨機信號分析”理論性強、應用性強的特點，針對不同的專業和方向，讓學生自主設計具有專業特色的開放式題目，給學生以充分自由的空間，開放性地探索課程教學中知識的先關應用研究。在設計實現過程中，安排適當的線上與線下輔導和答疑，最后由老師加小組討論的方式講評不同設計題目的相關問題解決方案。通過這樣的理論與應用相結合的教學環節改革，在培養學生充分掌握學習方法的同時，還訓練了學生的科研思維，培養了學生發現問題就、解決問題的能力，開闊了對課上理論知識的應用思路，也開闊了專業眼界，收到了良好的教學效果。

四、結束語

在高校教育改革的過程中，如何讓學生系統、全面地掌握專業知識，并注重知識在實踐創新的應用是時代為高校教育提出的要求。哈爾濱工程大學信息與通信工程學院在“隨機信號分析”的課程建設與改革過程中，將進一步實現教學理念、教學內容以及教學手段的更新和多樣化探索，全面推進“隨機信號分析”的教育教學水平，為培養學生的綜合科學研究素質奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]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.

[2]陳建華，李海燕，張榆鋒，施心陵.“隨機過程”精品課程建設[J].中國科技信息，2010，18（143）：283-284.

[3]張文明，羅鵬飛，謝曉霞，蔡宣平.“隨機信號分析與處理”案例式教學研究[J].電氣電子教學學報，2013，35（5）：63-65.

[4]嵩天.大學教學改革中的科研方法與探索[J].中國大學教學，2015，（1）：15-19.

[5]張振宇.高校教學改革的多源流分析：議程、方案與機制[J].國家教育行政學院學報，2016，（5）：36-41.

[6]王豐，耿濤.論現代信息媒介在高校教學中的優化運用[J].江蘇高教，2012，（6）：91-92.

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