基于應用型人才培養的“信號與系統”課程改革與探索

蔡 凡 朱同波

（閩南理工學院，石獅 362700）

隨著科學技術的發展，電子信息類專業主干課的教學改革不斷深入，社會對學生提出了更高、更實際的要求。“信號與系統”是一門非常重要的基礎理論課程，信號與系統的基本概念和分析方法早已滲透到通信、電子、計算機、自動控制、航空航天、機械制造、生物醫學、金融等領域。而一些高校相關專業的考研課程，主要為后續專業課如數字信號處理、通信原理、數字圖像處理等打下基礎，課程理論性較強。閩南理工學院正處于應用型轉型階段，因此，有效地將理論教學轉換為應用型教學，通過教學改革，培養學生運用信號與系統知識分析和解決信息處理類問題的能力，特別是應用知識的能力是課程改革的目的。現階段，一些地方高校正努力向應用型教學轉變，以“立足基礎，重在能力，面向應用，適應發展”為指導理念，積極開展應用型課程建設與改革。

在課程內容上，“信號與系統”結合了抽象的數學公式及算法，導致教學比較復雜，學習相對枯燥，致使學生忽視了學科上的具體工程應用。因此，人們需要重新設計信號與系統課程內容，以便培養學生對工程應用的興趣，使其認識到數學概念和數學工具的重要性，同時結合現在的“互聯網+教育”模式，改革教學方式。針對該課程的性質，筆者提出以下改革策略。

1 調整課程體系，重新認識課程結構，交互銜接點，整合教學內容

當前，信息技術不斷革新，社會需要的技能型人才不斷革新，高校的人才培養模式也亟需轉型。為了順應現代數字技術的發展趨勢，地方高校積極向應用型轉變，但是傳統理論較強的課程，存在學時多、課程內容重復、偏重公式計算等教學問題。為此，調整課程體系，整合教學內容勢在必行。

1.1 調整課程體系，重新認識課程結構

針對理論課時不足、有一定重復內容的科目，在制作教學周歷時，高校應統籌兼顧，這樣可以節約課時，為實驗實踐課比重增加和考核方法改革提供課時空間。結合實際情況，閩南理工學院將信號與系統理論課時設定為56學時，實驗課時為8學時。在傳統的教學中，教師主要按照課本講授理論知識，計算公式繁多。對于“信號與系統”與“數字信號處理”課程，人們可以將信號的分類、計算及傅里葉變換、拉普拉斯變換比較學習，這樣整個學時可減少16學時，多余的學時，可以增加實際應用教學，讓學生在實戰中學習“信號與系統”，促使學生深入掌握知識，為構建完整的專業知識體系奠定基礎。

1.2 針對本科院校的轉型模式，找出交互銜接點，整合教學內容

將“信號與系統”與“電路”基礎課進行比較可知，“電路”作為“信號與系統”的先修課程，可以為“信號與系統”的學習提供電路系統實例，這兩門課程在一些本科院校一直作為考研的重要專業課程。但是，“信號與系統”課程大多定位不明確，只重視“解電路題”或者“解數學公式”，而忽視培養學生的實際電路和信號分析能力。這樣來看，“信號與系統”課程更像是一門思維訓練課，只是借助了電路模型的外殼。

1.3 重視為后續專業課程提供必要基礎理論

人們要重視學習基礎理論，為后續專業課程學習提供必要的理論基礎。例如，要掌握頻率特性與分析方法、信號頻譜的概念、系統函數的概念，這樣可以為學習數字化信號處理、自動控制原理和數字圖像處理做好理論準備。

2 加強實踐課教學，在實戰中學習，并與就業相結合，突出工程應用

如何在實戰中學習“信號與系統”，是實踐教學的當務之急。閩南理工學院結合該課程的具體工程應用，將各知識點多樣化，通過實例和習題的有效結合，培養學生的創新和發散思維能力，提升學生分析和解決問題的能力。例如，在學習信號的時域和頻域時，結合語音信號特征（見圖1），人們提出了一種簡單易行的減噪處理方法。

這種案例和實踐教學，不僅可將多個相關知識點貫穿起來，也可以讓學生在實踐中夯實基礎知識，培養動手操作能力，即編程能力。這樣可以讓學生覺得該課程不只是公式計算，還可以解決實際的工程問題，這也正是工程師在實際設計時面臨的問題。

結合校內實驗課程內容和實驗設計方法，針對校外企業需求，高校要不斷創新。這樣使得學生通過實驗教學的學習，不僅可以拓寬理論知識，還能夠學以致用，具備獨立性、創新性、積極性和主動性，為未來就業提供保障。

3 創新課程教學方法，以學生創造性思維培養為核心，充分利用信息化手段建設新的教育教學模式

推動信息技術與教育教學深度融合，促進優質教育資源應用與共享。建設一批以大規模在線開放課程為代表、課程應用與教學服務相融通的優質在線開放課程。閩南理工學院積極響應教育部“關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見”，加強精品課程建設，如“信號與系統”課程。當前，國內大多數在線課程“自產自銷”。但是，我校建設的“信號與系統”在線課程既充分利用網絡在線教學優勢，讓在線環境成為知識傳授的重要渠道，又強化教師與學生、學生與學生面對面的線下互動學習，進行知識探究、思辨、討論與實踐。

充分利用信息化網絡教學手段，不受時空限制地開展各種形式的教學工作，利用計算機和軟件技術的優勢以及大數據的思想，建設“擬人化”的教學平臺，對學生進行針對性的個性化教學，是當前教學改革的方向。當前，人們要充分利用信息技術構建教育資源共享平臺。學生可以借助網易公開課、慕課等網絡資源獲得課堂傳授類知識，通過線上線下混合式教育，學生先通過網絡開展自我學習，再與教師進行面對面的討論。線上線下配合四類課堂的聯動如圖2所示。新的“信號與系統”課程教學模式，有效地借助互聯網信息，將教學內容、方法、評價考核組成一個有機整體，如圖3所示。

圖2 線上線下配合四類課堂聯動圖

圖3 “信號與系統”立體化教學模塊結構與結構之間的關系圖

4 注重過程性評價，合理制定成績評定標準，實行多樣化的考試方式和科學化的成績評價方法

傳統的“信號與系統”教學周期長，最終的考核方式以閉卷考試為主，而課程覆蓋的數學公式偏多，導致學生評價內容以數學計算試題為主。這使得學生在閉卷考試中死記公式，忽視理解，導致難度加大，考試成績不理想。

結合應用型教學轉型對學生的具體要求，要想實現新的人才培養目標，高校需淡化數學公式，加強實際應用考核。

4.1 重視理論學習分階段評價

理論學習分階段評價，分為基礎知識、理解知識、實際應用知識考核三個部分，三個部分考核分值比例為4:3:3。首先，不能忽視基礎知識的考核，對一些基礎性概念，學生要加強理解，這對后續學習相關專業基礎課至關重要。其次，適當在考核中引入實戰訓練，將數個知識點結合起來，組合成案例，讓學生學會分析和解決實際工程問題。

4.2 重視實驗考核

高校要增設上機實驗環節的考核，給出與課程實驗相關的題目，讓學生設計，將理論知識學以致用，并在實踐中提高個人實踐能力。高校可以將實踐評價結果計入考試總成績中，做到實驗和理論并重，為應用型人才培養創造有利條件。

4.3 重視過程性評價

結合在線課程教學、線上線下學習，高校可以對學生的整個學習過程進行監督，其必須重視過程性評價。

5 結語

結合應用型人才培養的相關要求，不少地方高校積極推進“信號與系統”課程改革。一是要以學生為主體，調整課程體系，重新認識課程結構，交互銜接點，整合教學內容；二是要加強實踐課教學，并與就業相結合，在實踐中學習“信號與系統”課程，突出工程應用；三是借助互聯網教學，充分利用信息化網絡教學手段，建設“人性化”教學平臺；四是注重過程性評價，合理制定成績評定標準，實行多樣化的考試方式和科學化的成績評價方法。實踐表明，高校教學質量得到顯著提高，學生的學習積極性和分析與解決實際問題的能力都得到極大提升。

[1]張鷙遠.“慕課”（MOOCs）發展對我國高等教育的影響及其對策[J].河北師范大學學報，2014，（2）：116-121.

[2]中國大百科全書總編委會.中國大百科全書·教育[M].北京：中國大百科全書出版社，1985：56-59.

[3]王本陸.中國教育改革三十年（課程與教學卷）[M].北京：北京師范大學出版社，2009：25-27.

[4]李鐫釗.講授法的歷史演進與當代意蘊[D].上海：華東師范大學，2010：12.

[5]王秋月.“慕課”“微課”與“翻轉課堂”的實質及其應用[J].上海教育科研，2014，（8）：15-18.

[6]賈雅瓊，俞斌.“信號與系統實驗”教學改革探索與實踐[J].輕工科技，2012，（2）：74-75.

[7]沈莉麗.信號與系統實驗課程的教學思考與探討[J].實驗室科學，2016，19（2）：251-253.