電子信息類專業(yè)信號(hào)處理課程群的建設(shè)研究

1、    電子信息類專業(yè)信號(hào)處理課程群的建設(shè)研究    張文 蔡燕摘要：文章探討電子信息類專業(yè)信號(hào)處理課程群的建設(shè)，對(duì)課程群的內(nèi)涵及意義進(jìn)行闡述?；谡n程群的兩種不同理解，通過信號(hào)處理課程群的大量教學(xué)實(shí)例，對(duì)課程群體系、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法和實(shí)踐體系的建設(shè)提出改革舉措。實(shí)踐證明，課程群的建設(shè)，有利于教學(xué)質(zhì)量的提高。關(guān)鍵詞：課程群;電子信息類;建設(shè)：g642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a ：1674-9324（2019）36-0195-02一、引言1990年，北京理工大學(xué)在課程建設(shè)中創(chuàng)造性地提出“課程群”的建設(shè)思想。目前，課程群建設(shè)已成為高校教學(xué)研究的熱點(diǎn)，并且被若

2、干國(guó)家級(jí)、省級(jí)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)所認(rèn)可。近年來，隨著本科教學(xué)工程項(xiàng)目的實(shí)施，人們看到高校人才培養(yǎng)并不是以一門課程建設(shè)就能解決的，而是要通過課程群，著力于學(xué)科課程體系建設(shè)的本土化。二、基于專業(yè)的信號(hào)處理課程群建設(shè)信號(hào)處理課程群應(yīng)包括信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、dsp原理與應(yīng)用、語音信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理五門課程，其中，信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理在目錄中被列為核心知識(shí)領(lǐng)域。目前，較多高校缺乏課程群概念，僅僅以課程為單位，沒有考慮到群內(nèi)各課程知識(shí)間的相似性特點(diǎn)，任課教師各自為政，造成相關(guān)課程學(xué)時(shí)設(shè)置不合理，不同課程在教學(xué)中顧此失彼，存在內(nèi)容銜接不合理和重復(fù)的現(xiàn)象。信號(hào)處理課程群建設(shè)應(yīng)整合課程，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)

3、容，打破課程界限，以突出實(shí)踐應(yīng)用為原則，將某些內(nèi)容重復(fù)或交叉的課程、理論與實(shí)際結(jié)合緊密的課程進(jìn)行優(yōu)化組合，圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，建立應(yīng)用型本科模塊化課程體系，模塊與模塊之間層層遞進(jìn)、相互支撐、有機(jī)結(jié)合。根據(jù)課程定位、培養(yǎng)計(jì)劃、前后課程關(guān)系、學(xué)時(shí)安排等進(jìn)行探討。相近專業(yè)之間不應(yīng)過于強(qiáng)調(diào)自身的系統(tǒng)性和完整性，應(yīng)針對(duì)專業(yè)總體培養(yǎng)目標(biāo)有選擇性地構(gòu)建基礎(chǔ)模塊，這也有利于按大類招生的學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域間進(jìn)行專業(yè)轉(zhuǎn)換。信號(hào)處理課程群中，“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”是兩門關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是信息類專業(yè)的骨干核心課程，屬于課程群中的基礎(chǔ)理論部分。其中，“信號(hào)與線性系統(tǒng)”突出理論基礎(chǔ);“數(shù)字信

4、號(hào)處理”以信號(hào)處理算法研究為主線，突出探究性學(xué)習(xí)方法;“dsp原理與應(yīng)用”突出信號(hào)處理算法在工程中的硬件實(shí)現(xiàn)，是理論聯(lián)系實(shí)際的硬件平臺(tái)，所以，“數(shù)字信號(hào)處理”和“dsp原理與應(yīng)用”組成理論實(shí)踐模塊。五門課程的關(guān)系如圖1所示?！罢Z音信號(hào)處理”和“圖像處理”是信號(hào)處理理論和實(shí)踐的具體應(yīng)用，組成應(yīng)用模塊?！罢Z音信號(hào)處理”突出以軟件實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)、“圖像處理”突出采用軟件演示仿真、多媒體視聽技術(shù)等展示信息處理綜合技術(shù)。3個(gè)模塊縱向傳承，橫向交疊互補(bǔ)。其中，“數(shù)字信號(hào)處理”在前兩個(gè)模塊中有交織，也體現(xiàn)了“數(shù)字信號(hào)處理”課程的重要地位。協(xié)調(diào)各課程間的關(guān)系，打破課程與課程間傳統(tǒng)的單維關(guān)系，互為補(bǔ)充，相互關(guān)聯(lián)，以“

5、點(diǎn)”形成“面”，形成逐層遞進(jìn)、整體優(yōu)化的體系化結(jié)構(gòu)，使課程體系更加符合信息社會(huì)對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的要求。三、基于學(xué)科的信號(hào)處理課程群建設(shè)針對(duì)應(yīng)用型本科特點(diǎn)，可以將應(yīng)用型高校的培養(yǎng)規(guī)格歸納為：基礎(chǔ)適度、重視應(yīng)用。制訂培養(yǎng)方案時(shí)，應(yīng)打破課程、教材以及知識(shí)體系的界限，以問題為導(dǎo)向，為學(xué)生提供綜合性的課程和實(shí)際工程項(xiàng)目。樹立理論與實(shí)際相結(jié)合的觀念，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力以及在實(shí)際工作環(huán)境下的思維方式和行為方式。按照現(xiàn)代工程教育提倡的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，信號(hào)處理課程群建設(shè)可按相近專業(yè)設(shè)置學(xué)科基礎(chǔ)課程，主要包括電路基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、

6、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、電磁場(chǎng)與電磁波、射頻電路基礎(chǔ)等。這樣設(shè)置有利于拓寬專業(yè)口徑，增強(qiáng)適應(yīng)性。在搭建學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺(tái)過程中，既要注重各門課程間的重復(fù)，又要適度把握課程間的交叉和滲透，反映學(xué)科的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)、發(fā)展特點(diǎn)和內(nèi)在規(guī)律，突出學(xué)科特點(diǎn)，保證學(xué)術(shù)深度和課程間的相互銜接。信號(hào)處理課程群建設(shè)應(yīng)著重基本概念、基本原理的闡述及各概念間的相互聯(lián)系，既重視原理、概念和算法的講解，保持課程知識(shí)體系的完整性和系統(tǒng)性，又重視算法的實(shí)現(xiàn)和實(shí)踐。在保證基礎(chǔ)理論不減少的前提下，可適當(dāng)壓縮課內(nèi)學(xué)時(shí)，所有課程理論與實(shí)踐都圍繞一個(gè)整體的電子信息與通信系統(tǒng)構(gòu)建，體現(xiàn)“做中學(xué)”的理念，將原來相近的課程統(tǒng)一整合優(yōu)化

7、，精練教學(xué)內(nèi)容，合理劃分各部分應(yīng)講授的內(nèi)容，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、分步驟實(shí)施。如將信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制原理整合重組為“信號(hào)、系統(tǒng)與信號(hào)處理”，將信號(hào)與系統(tǒng)、matlab、數(shù)字信號(hào)處理、dsp原理及應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)組合，將理論和實(shí)際有機(jī)結(jié)合起來，深入分析各課程間的相互關(guān)系，將matlab課程去掉，將內(nèi)容及仿真滲透到信號(hào)與系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理中去，讓學(xué)生自學(xué)matlab。專業(yè)方向課程設(shè)置應(yīng)套餐化。根據(jù)電子信息技術(shù)發(fā)展最新趨勢(shì)，專業(yè)方向課程中，每個(gè)方向由4-5門限選課程組成，形成套餐，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣及專業(yè)定位，選擇相應(yīng)的方向課程。如通信工程專業(yè)設(shè)置2個(gè)方向：無線通信理論和技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)

8、;電子信息工程專業(yè)設(shè)置4個(gè)專業(yè)方向：電子系統(tǒng)、信息處理、空間電子技術(shù)、電磁場(chǎng)和微波技術(shù)等。四、信號(hào)處理課程群的教學(xué)改革（一）教學(xué)方法改革1.將仿真研究引入理論課堂，創(chuàng)建形象化課堂。對(duì)抽象、理論性較強(qiáng)的課程，如信號(hào)理論分析，適宜將matiab仿真研究引入課堂，在課堂上直接演示重難點(diǎn)問題的仿真結(jié)果，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)基本概念、基本原理，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。2.多種授課方式融合。整合課堂板書、多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)三種方式，對(duì)一些基本原理方法的推導(dǎo)，可采用課堂板書，學(xué)生緊跟教師思路，板書也會(huì)給學(xué)生留有足夠的思考時(shí)間;對(duì)于一些需要形象理解、圖示舉例以及演示的部分，采用多媒體互動(dòng)教學(xué);針對(duì)課后復(fù)習(xí)、相關(guān)背景知識(shí)學(xué)習(xí)

9、以及課堂內(nèi)容的擴(kuò)展，應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)、在線課堂、微課等。3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新探究能力。圍繞課程中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，依照提出問題、選擇探究方向、組織探究、搜集并整理資料、得出結(jié)論的步驟開展探究性學(xué)習(xí)，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新探究能力的目的。如“數(shù)字信號(hào)處理”理論課結(jié)束時(shí)，讓學(xué)生提交基于matlab軟件仿真的探究性研究報(bào)告;在“dsp原理與應(yīng)用”課程結(jié)束時(shí)，讓學(xué)生提交基于ccs軟件平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn)的報(bào)告，這需要學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間查閱資料，綜合所學(xué)課程知識(shí)，創(chuàng)新性地開展研究，這在無意中培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，特別是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施能力。（二）實(shí)驗(yàn)體系改革實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，目前普遍存在各課程實(shí)驗(yàn)室孤立、缺乏拓展性跨學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)中心。課程群建設(shè)應(yīng)建設(shè)三大實(shí)驗(yàn)中心：一是驗(yàn)證中心，相關(guān)設(shè)備統(tǒng)一集中管理，將純教室上課改為教室+機(jī)房+實(shí)驗(yàn)室上課;二是綜合實(shí)驗(yàn)中心，借助實(shí)驗(yàn)箱、示波器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行教學(xué);三是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中心，即開放中心，綜合單片機(jī)、fpga、arm運(yùn)用軟硬件平臺(tái)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，以項(xiàng)目形式培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。實(shí)踐體系建設(shè)應(yīng)簡(jiǎn)化驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化綜合性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。目前，由于課外實(shí)驗(yàn)時(shí)間少，學(xué)