防災減災行業“信號與系統”OBE 教學體系構建

楊敬松，盧澤葳，陳遜

（防災科技學院 電子科學與控制工程學院，河北三河 065201）

OBE（Outcome based education,成果導向教育）理念是把教學目標、教學課程、教學教材、教學評價和畢業要求等均集中聚焦于在學生畢業時應取得的成果去組織、實施和評價的一種教育模式。OBE理念遵循反向設計原則，強調產出、成果導向的價值取向、以學生為中心的教育理念，從以教為中心到以學為中心、以知識體系為中心、以能力達成為目標。我國工程教育專業認證協會頒布的《工程教育認證標準(2015)》充分貫徹了OBE理念。因此，OBE理念對推動課程教學體系改革，培養應用型、復合型人才具有重要作用與現實意義[1]。

“信號與系統”課程是一門應用性較強、涉及面較廣的專業基礎課，是通信和電子信息類專業本科學生的必修課程，也是這些專業碩士研究生入學必考課程。近年來，國內外各大院校在“信號與系統”課程的教學活動中，不斷進行變革與創新。這些改革為“信號與系統”教學改革研究提供了理論與實踐依據。各高校多針對本校的行業背景設計課程教學體系，面向防災減災行業背景下的“信號與系統”的課程教學研究改革較少，我校是具有防災減災行業背景的高校，且具有明顯的行業屬性，雖以工程應用型培養為重點需求，但無論老師還是學生思維上均存在著對工程實踐能力的重視不夠的問題，嚴重影響了工程實踐能力培訓規劃的具體實施。

因此，依據人才培養目標和防災減災行業服務需求，建立了清晰高效的工程基礎知識與專業知識學習思路，構建了基于OBE理念的“信號與系統”的教學體系。我們通過研究分析OBE理念在“信號與系統”課程中的應用，建立了防災減災行業需求與課程目標的支撐關系，設計了面向防災減災行業相關教學實踐案例，不僅能夠提升“信號與系統”課程的教學成效，這對應用型本科高校實踐教學的改革創新具有一定的參考價值。

一、構建基于OBE 理念的“信號與系統”課程教學體系

在OBE模式的教育系統中，首先根據國家、社會及教育發展的需要、防災減災行業的發展趨勢及崗位需求、國內外同專業發展的實際狀況，確定學生畢業時需要獲得的技術、專業知識與能力，即培養目標；再以培養目標為前提，規定明確的畢業要求（即能力培養指標）；為保障學生能力達到畢業要求，需要制訂“信號與系統”的課程目標，并且將所有的畢業要求指標點被分解到具體的教學環節中；最后依據“信號與系統”的課程目標進行教學體系建設，其中包括教學計劃、教學大綱、教學內容、考核體系等，以保證課程達到指標點；評價體系是以評價目標為導向，教師采用科學合理的考核方法評價學生，旨在持續階段性反饋教學質量，提高教學成效[2]。總之，OBE教育系統的構成，如圖1所示。

圖1 基于OBE 模式的教育系統

課程教學體系是保障和提高教育質量的關鍵，決定了所培養學生能具有的知識、能力和素養，對達成學習成果尤為重要。

基于OBE教學理念進行課程教學設計需要以達到專業培養標準所規定的學生學習成果為目標，體現學習目標的可追溯性。我校是具有防災減災行業背景的高校，有著鮮明的行業屬性，無論是教師的教科研還是學生的就業，都與防災減災行業息息相關。因此，我校對“信號與系統”課程進行了課程體系構建，結合國內外同專業發展現狀和防災減災行業工程應用，從信號的獲取、信號時頻域特征的描述、信號的降噪處理、系統分析等方面，建立清晰的工程基礎與專業知識結構。

基于OBE教學理念進行課程教學設計需要以明確的教學理念為指導，保證學生的知識與能力一體化發展，體現培養過程的科學性。針對“信號與系統”課程理論與實驗特點，依據防災減災相關企業對專業人才畢業后實際知識能力的需求設置實踐案例，引導學生學以致用，使之能夠將來從事研究災害監測、預測、災害觀測儀器研發、維修維護等相關工作，助力培養防災減災事業所需的應用型、復合型和創新型人才[3]。

二、建立防災減災行業需求、畢業要求與課程目標的支撐關系

從工程教育認證標準來看，在課程體系中需要實現對針對工程中“復雜工程問題”的原理分析進行支撐，“信號與系統”這門課程根據教學大綱設置課程目標時，需要充分體現防災減災行業服務需求。教師先在教學過程中介紹防災減災行業國內外發展簡況，再引出基于防災減災行業需求下本課程的培養目標和畢業要求，以鳥瞰的視角解構為支撐防災減災行業要求所設置的課程目標，為學生理清“信號與系統”這門課的學習思路，使學生能夠從行業工程應用的角度學習理論知識[4]。依據人才培養目標與防災減災行業服務要求，以測控技術與儀器專業為例，課程目標與畢業要求指標點的對應關系，如表1所示。

表1 課程目標與畢業要求指標點的對應關系

表2 課程實踐內容目標與課程目標的對應關系

三、設計面向防災減災行業相關教學實踐案例

以防災減災行業應用為背景設計“信號與系統”的實驗教學案例是培養學生工程應用與創新能力的關鍵環節。實踐教學課程體系的設計，一方面，要滿足工程教育認證標準與防災減災行業服務需求；另一方面，要考慮理論教學與實踐環節、教材與案例、基礎知識與時代技術的有機結合，從而降低學生對復雜抽象概念的理解難度，引導學生學以致用，在實踐中培養所需的工程應用能力。

充分結合授課教師自身的工程經驗和防災減災領域的研究，以學生成果為導向的實驗教學設計，更加注重工程實踐與創新能力的培養。以“信號與系統”理論課程為基礎，學生對災害信號分析、降噪濾波，災害檢測系統，災害預警系統和災害監測儀器及信號系統設計原則等基本原理與方法熟練掌握的基礎上，面向災害監測、預警等職位的需要，設置應用MATLAB仿真軟件表示地震波，對地震波進行時頻域的計算分析、處理，應用MATLAB仿真軟件分析災害信號頻譜，分析系統響應，連續系統頻率響應分析，利用理想濾波器實現災害信號的濾波等實踐案例。教師通過引用災害數據進行實踐學習，夯實基礎理論知識，鍛煉學生分析解決問題的能力，深化服務防災減災救災和應急管理事業意識，使之能夠將來研究解決災害監測及預測、災害觀測儀器研發維修維護、地震觀測臺網建設維護等相關復雜工程問題，為各防震減災相關研究所培養后備力量。

四、建立完善學習過程考核評價機制

基于OBE理念建立完善學習過程考核評價體系，注重對教學過程多角度的考評，教師必須確定課程的目標點和所支撐的畢業要求指標點，針對畢業要求指標點建立相聯系的教學內容和考核方式。當一個教學環節支持多項畢業要求指標點時，應分析出對與該指標點有關的教學活動的考核結果；當多個教學環節共同支持某一畢業要求指標點時，將這些教學環節的考評結果進行綜合，獲得學生在每個教學環節所取得的考核成績[4]。

學生和教師作為互評的主客體，雙方以真實客觀的學生考核數據為基礎，注重教學考核的反饋作用。鼓勵學生與教師交流討論，增加師生交流討論的途徑，對“學”和“教”進行雙向反饋指導。通過師生交流和引導，轉變落后的教學方法，從而增強學生主動學習的意識，提高教學質量。在畢業要求指標點的基礎上，側重多角度的考核方式，將教學活動的考核結果綜合量化，分析學生學習數據，旨在客觀地整體評價學生學習的真實情況，教師也能在教學過程中不斷總結自身不足，持續改善教學方法策略[5-6]。

五、結束語

面向防災減災行業基于OBE教學理念，我們結合防災減災行業發展背景和國內外研究現狀，針對“信號與系統”課程理論與實驗特點，依據防災減災相關企業與研究所對專業人才畢業后實際知識能力的需求，圍繞成果導向進行了課程教學設計，將培養創新應用型人才思想貫穿整個教學改革過程，對應用型本科高校實踐教學的研究與發展、提高人才綜合能力，具有深遠的意義及推廣應用價值。