基于OBE導向的《信號與系統》課程教學體系研究

呂明 賈磊 王晨波

摘 要：《信號與系統》是生物醫學工程、電子科學與技術等專業的專業基礎課程，本課程概念性強，公式繁多，需要較強的數學計算能力，長期以來均被認為電子類、計算機類專業較難學習掌握的課程之一。對此文章引入OBE教育理念，從一種新的視角對信號與系統的課程體系進行探索和改革，培養出學生理論聯系實際把所學知識靈活運用于工程問題的能力，進一步實現為社會培養應用型人才的目的。

關鍵詞：OBE；信號與系統；教學方法

成果導向教育（Outcome Based Education），即OBE，也稱目標導向教育、能力導向教育或需求導向教育，是一種以學生最終應掌握成果能力為目標去安排、實施教學和評價的教育體系。中國于2016年6月被《華盛頓協議》正式接納，我國也引入了美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念，即為持續改進教育質量，實現成效導向的保障理念，課堂主導由教師改為學生。工程教育模式（Conceive，Design，Implement，Operate），即CDIO，是OBE教育模式應用于工程專業的體現。CDIO教育模式要求工程類畢業生要具備工程基礎知識、團隊協作能力、個人能力及工程系統能力。對于工科專業學生的培養，“回歸工程”、培養學生的“大工程觀”是當今國際工程教育的倡導的主流理念。《信號與系統》是電子類、計算機類專業本科生的專業基礎課，同時也是很多高等院校的考研課程。該課程內容主要包括連續系統的時域分析、離散系統的時域分析、傅里葉變換、連續系統的s域分析、離散系統的z域分析及系統的狀態變量分析六大模塊，其中傅里葉變換，拉普拉斯變換和z變換三變換是課程重點內容。下面我們從課程目標、教學內容與方法設計、評價體系三方面討論基于OBE及CDIO的教育理念的信號與系統的教學改革。

一、OBE模式下的《信號與系統》課程教學改革

（一）確立課程目標

OBE強調學生畢業時要掌握什么樣的學習成果，畢業要求是培養目標的支撐，培養目標是確定畢業要求的依據。依據新論證的培養方案，重新明確本課程更適應畢業要求成果的課程目標，課程目標劃分為基本理論知識、基本技能、基本素質三大模塊。

1.基本理論知識。（1）了解信號與線性系統的基本概念，信號與線形系統的分類。（2）掌握連續時間系統的時域分析方法，熟練掌握卷積積分。（3）掌握連續時間系統的頻域分析方法，熟練掌握傅立葉變換和性質，掌握信號頻譜的概念。（4）掌握連續時間系統的復頻域分析方法，熟練掌握拉普拉斯變換和性質及其應用。（5）了解線性時不變系統的模擬，掌握系統穩定性的概念。（6）掌握離散時間系統的時域分析方法，熟練掌握抽樣定理的應用。（7）掌握離散時間系統的Z變換域分析法，熟練掌握Z變換的概念和性質。（8）了解狀態變量的分析法。

2.基本技能。（1）初步掌握測試電信號的時域特性、頻域特性的基本方法。（2）能應用所學過的計算機語言對信號進行時域或變換域的計算分析、處理。（3）能簡明扼要地用實驗結果說明實驗所要證明和解決的問題。

3.基本素質。（1）進一步加深基礎理論、基礎知識和基本技能的學習，為學習后續專業課程打下牢固的基礎。（2）引導學生逐漸掌握獨立自主的學習方法，養成尊重科學、激發探索、勇于創新、勇于實踐的良好素質。（3）發揮學生智力，進一步培養學生利用辯證唯物主義的觀點分析問題和解決問題的能力。根據學院的教育方針，要十分重視學生全面發展，培養為生物醫學現代化、電子工程類服務的優秀專業人才。

（二）教學內容與方法設計

基于OBE理念，課程教學內容的設計要依據于畢業要求，為此優化教學內容，為達到畢業要求做貢獻。結合專業培養方案還讓信號與系統課程的教學大綱，明確該課程的教學目標，研究課程的重點和難點，因材施教優化教學內容。在工程項目，即實際問題上去詮釋如信號的抽樣恢復，信號的三大化等問題，而不僅僅是通過公式，理論講解這些抽象知識。同時建立適當模型增加案例分析，如信號與系統知識在生物醫學工程、通信工程等方面的應用，把抽象內容具體化，學生更容易理解接受。現今，信號與系統課程的學習，除部分內容用線上課程學習外，大部分內容授課形式仍以理論教學為主，授課方法以PPT加板書的形式，多講解各種原理性質的公式推導，但涉及到大量數學計算，學生在掌握方面有些困難，以致學生學習的積極性不高。所以，根據本課程的特點，用多樣化的教學方法實現OBE 的教育理念中的學習產出。例如，首先，在課程開始，用講授教學法講解課程的基礎知識；其次，在學生對基礎知識有所了解之后，以案例教學法為主，實驗教學法為輔，借助實際案例分析，設置適當實驗內容，循序漸進讓學生掌握課程目標；最后，利用討論教學法，讓學生自己提出問題并分組討論案例，培養學生提出問題分析問題解決問題及團隊協作的能力。

（三）評價體系

OBE教育理念強調畢業學生應掌握的學習成果，為檢驗學生的學習成果，課程考核應采用梯次及多元化的評價體系，全方位的評價學生。評價環節不再是傳統的平時成績加實驗成績加期末考試成績形式，而是在此基礎上應形成形成性評價，例如在學生分組討論時，對學生的課前準備情況、討論情況、上臺講解情況和小組團隊協作情況作出客觀的評價，并同時私下反饋給各位學生，照顧學生心理的同時對其優缺點進行表揚和提出建議，激發學生學習的積極性。

二、結語

以產出結果為導向，以學生為中心的OBE教育模式，按照工程教育CDIO模式進行課程改革建設，是中國工程教育與歐美國家接軌的必然趨勢。以培養目標中對畢業成果要求為依據，制定課程目標的，改革教學內容與方法設計并形成新的評價體系，培養為生物醫學現代化、電子信息類服務的優秀專業人才。

參考文獻

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[2] 陶丹，胡健，黃琳琳，陳后金.基于OBE理念的電子信息類課程改革與實踐—以“信號與系統”課程為例[J].教育教學論壇，2018（30）.