應用型人才培養的信號與信息處理課程群建設論文
應用型人才培養的信號與信息處理課程群建設論文提出優(yōu)化后的課程群能更有效地提高相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率,更有利于培養學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新思維能力的觀(guān)點(diǎn)。

應用型人才培養的信號與信息處理課程群建設論文【1】
摘要:針對湖南理工學(xué)院信號與信息處理課程群中存在的問(wèn)題,結合工程應用型人才的培養,就如何優(yōu)化課程群提出了具體的建設方案。
關(guān)鍵詞:工程應用型人才;信號與信息處理;課程群;建設
自從教育部實(shí)行“質(zhì)量工程”重大舉措以來(lái),課程群建設受到了廣泛的重視。
[1-4]課程群有效地避免了單門(mén)課程只注重本課程建設的局限性,將課程與課程之間有機結合,從而形成一個(gè)完整的課程教學(xué)體系,建設的成效遠遠大于相關(guān)單門(mén)課程的總和。
在近幾年的課程改革中,湖南理工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”)對信號與信息處理課程群的建設做了一定的探索與實(shí)踐,[5-7]但仍然存在以下兩方面的不足:一是課程群的體系結構不夠完善,各門(mén)課程的內容過(guò)分獨立,沒(méi)能很好地挖掘出各學(xué)科內部的關(guān)聯(lián)性,課程群的整體效應沒(méi)有得到充分發(fā)揮;二是在課程群的體系中,各學(xué)科課程普遍偏重于理論學(xué)習,對提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力顯得不夠重視。
如今,社會(huì )對學(xué)生實(shí)踐能力和應用能力等方面的素質(zhì)要求在不斷提高,再加上在課程群建設中存在的問(wèn)題,對該課程群進(jìn)行進(jìn)一步的改革和建設就顯得十分重要。
我校作為一所地方理工科院校,結合各行業(yè)對人才的不同需求,根據工程應用型人才培養目標和規格要求,對信號與信息處理課程群教學(xué)進(jìn)行了改革與探索,改革的總體思想為:以改革課程群體系為核心,以“學(xué)生為主體,教師為主導”為原則,優(yōu)化和整合課程群內容和加強實(shí)踐教學(xué),提高教學(xué)團隊的整體執教能力,重點(diǎn)突出對學(xué)生綜合素質(zhì)和工程應用能力的培養,使學(xué)生的知識體系和能力體系能得到均衡發(fā)展。
下面對我校信號與信息處理課程群建設進(jìn)行詳細闡述。
一、信號與信息處理課程群建設的總體概況
1.優(yōu)化課程群的結構
信號與信息處理課程群主要包括“信號與系統”、“數字信號處理”、“數字圖像處理”、“MATLAB技術(shù)與應用”和“DSP原理及應用”五門(mén)課程。
根據其不同的課程特點(diǎn)和教學(xué)要求,可以把這五門(mén)課程進(jìn)行重新分類(lèi),組成如圖1所示的課程群結構。
由于“信號與系統”、“數字信號處理”兩門(mén)課程理論性強,也是其他三門(mén)課程的基礎,將其歸為基礎理論類(lèi)課程,其重點(diǎn)是給出本課程群的基本概念和基本規律以便幫助學(xué)生打好理論基礎,并注重理論與實(shí)踐的有機結合和學(xué)生創(chuàng )新思維能力的培養;“數字圖像處理”、“MATLAB技術(shù)與應用”和“DSP原理及應用”三門(mén)課程不僅要關(guān)注相關(guān)理論的傳授,更要重視理論的軟、硬件實(shí)現,因而將其劃為應用實(shí)現類(lèi)課程,課程中要加強工程應用方面的培訓內容,重點(diǎn)培養學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力。
2.調整課程群的課程標準
相關(guān)課程的課程標準都是從信號與信息處理課程群建設的角度來(lái)制訂和設計,注重課程群的整體效應,擯棄了以前僅從單門(mén)課程的角度來(lái)確定課程標準的設計思路。
在基礎理論類(lèi)課程的內容設置上,注重結合具體的應用案例系統講授基本概念和基本規律,強調理論知識的應用和學(xué)生創(chuàng )新思維的培養。
在應用實(shí)現類(lèi)課程中,堅持以培養學(xué)生的應用能力為主線(xiàn),重點(diǎn)放在提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力上。
在課程實(shí)驗安排上,把各課程的主要實(shí)驗內容進(jìn)行改造和重組后合并到一本實(shí)驗指導書(shū)中,結合基礎理論類(lèi)和應用實(shí)現類(lèi)課程的要求設計相應的實(shí)驗項目,同時(shí)加強綜合性和創(chuàng )新性實(shí)驗的修訂和設計。
這可以加強相關(guān)課程之間的融合、交叉和關(guān)聯(lián),不但對課程群教學(xué)內容進(jìn)行了優(yōu)化和整合,而且利用了課程內容的關(guān)聯(lián)性相互支撐和強化。
3.改革課程群的教學(xué)模式和教學(xué)方法
在課程教學(xué)中,采用“三結合”的教學(xué)模式,即教學(xué)內容與上機實(shí)驗相結合、理論教學(xué)與實(shí)踐操作相結合、實(shí)踐內容與創(chuàng )新能力培養相結合。
摒棄“填鴨式”的教學(xué)方法,教授內容注重與實(shí)際相聯(lián)系,強調工程應用基礎,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng )新思維能力;針對學(xué)生的認知規律和思維習慣,循序漸進(jìn),逐步引導,通過(guò)基礎理論的講解和剖析,加深理論與工程應用的聯(lián)系;課程作業(yè)要避免陳舊的、重復的題海訓練,注重課程作業(yè)的綜合性、開(kāi)放性和設計性。
二、課程的再設計和再規劃
課程的設計和規劃以學(xué)生知識體系和能力體系的培養為宗旨,加強理論與實(shí)踐的融合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,培養學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、工程應用能力和創(chuàng )新思維能力等綜合素質(zhì)和能力。
下面根據基礎理論類(lèi)和應用實(shí)現類(lèi)課程的不同教學(xué)要求和目的,對其進(jìn)行了再設計和再規劃。
1.基礎理論類(lèi)課程注重理論與實(shí)踐的有機結合,培養學(xué)生的工程創(chuàng )新思維
基礎理論類(lèi)課程是應用實(shí)現類(lèi)課程的基礎,要注重學(xué)生基礎理論的學(xué)習和應用,培養學(xué)生的工程創(chuàng )新思維,該類(lèi)課程的設計與規劃如圖2所示。
(1)優(yōu)化課程知識結構,加強理論與工程實(shí)際的結合。
理論課程從不同的角度揭示了信號的變換和信號的處理,通過(guò)對課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)的分析和講解,展現了課程嚴謹的數學(xué)邏輯和數學(xué)方法,這就要求教師能夠將其講解清晰分析透徹。
在教學(xué)過(guò)程中,結合具體的實(shí)例,加深理論與實(shí)際的聯(lián)系,縱向拓展理論教學(xué)的內容,吸引學(xué)生的學(xué)習興趣。
在應用層面上,通過(guò)具體的工程實(shí)例,從課程理論角度來(lái)分析工程應用的本質(zhì),從應用角度來(lái)突出理論的價(jià)值和意義。
這樣深化學(xué)生對課程內容的理解,培養學(xué)生的工程應用意識和創(chuàng )新精神。
(2)虛擬實(shí)驗平臺的推廣與應用,解決理論與實(shí)踐脫節問(wèn)題。
虛擬實(shí)驗是指在計算機系統中采用虛擬現實(shí)等一系列技術(shù)實(shí)現虛擬實(shí)驗環(huán)境,用軟件模擬虛擬設備,學(xué)生可以像在現實(shí)實(shí)驗環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗,實(shí)驗效果基本等價(jià)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。
[8]在以往的教學(xué)中,理論課與實(shí)驗課都是單獨設置和講授的,銜接不是很緊密。
學(xué)生在實(shí)驗的過(guò)程中,往往會(huì )淡化理論與實(shí)驗的聯(lián)系,而虛擬實(shí)驗既可輔助理論教學(xué),也可作為實(shí)驗教學(xué)手段,起到一個(gè)理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)的紐帶作用。
這種教學(xué)改變了單調的課堂授課方式,模糊了理論課和實(shí)驗課的界限,將理論教學(xué)、虛擬實(shí)驗教學(xué)和實(shí)物實(shí)驗教學(xué)融為一體。[6]
(3)采用實(shí)驗驅動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)方法。
“信號與系統”和“數字信號處理”兩門(mén)課程理論性強,應用基礎模糊,僅靠課堂的講授與學(xué)習,學(xué)生難以掌握基本的理論知識和把握知識結構體系,培養學(xué)生宜采用實(shí)驗驅動(dòng)的方式。
其目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,強化并鞏固學(xué)生理論基礎知識的應用和實(shí)踐,培養學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和工程設計能力。
每個(gè)課程實(shí)驗都是工程應用的基礎,如50hZ非正弦周期信號的分解與合成、信號的采樣與恢復、數字濾波器的設計等。
通過(guò)實(shí)驗,學(xué)生可以積累實(shí)踐經(jīng)驗,在今后的工作中如遇到相似的問(wèn)題也可輕松解決。
(4)參與教師的科研和課程討論。
通過(guò)參與科研項目,從事一些簡(jiǎn)單的基礎研究,進(jìn)行理論探索與研究,將理論知識進(jìn)一步的加深和挖掘,培養學(xué)生科學(xué)的思維習慣。
其次,圍繞課程內容,教師通過(guò)設計一些應用型的課題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情,讓其自主解決。
2.應用實(shí)現類(lèi)課程加強工程應用培訓,培養學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng )新精神
應用實(shí)現類(lèi)課程是理論的應用與實(shí)踐,將理論進(jìn)行縱向拓展,重點(diǎn)在于學(xué)生能夠動(dòng)手實(shí)踐,以及創(chuàng )新精神的培養,此類(lèi)課程的設計與規劃如圖3所示。
(1)注重工程應用與實(shí)踐。
課程教學(xué)不僅要把主要的重點(diǎn)的內容講解清晰透徹,而且要結合具體的應用情景,鞏固學(xué)生理論知識,對理論進(jìn)行延伸,培養學(xué)生的創(chuàng )新精神。
在教學(xué)過(guò)程中,結合每章的主要內容,例舉一兩個(gè)工程實(shí)例,通過(guò)案例將理論與應用的聯(lián)系落到實(shí)處,加深學(xué)生對課程的理解和應用。
幾個(gè)章節結束后,再結合綜合性強的工程案例,將課程理論進(jìn)一步融會(huì )貫通,加強學(xué)生工程應用思維及能力的培養。
(2)采用項目驅動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)模式。
“DSP技術(shù)與應用”、“數字圖像處理”和“MATLAB技術(shù)與應用”三門(mén)課程應用性和綜合性強,宜采用項目驅動(dòng)的方式。
每一個(gè)項目都是工程應用項目,可直接應用到實(shí)際的社會(huì )工作中,如圖像分割、音頻信號發(fā)生實(shí)驗、FFT算法實(shí)驗、語(yǔ)音編碼解碼實(shí)驗等,其目的是調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性,讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地進(jìn)行工程開(kāi)發(fā),培養學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng )造性思維能力和工程應用能力。
(3)綜合性設計性實(shí)驗平臺的開(kāi)發(fā)與應用。
針對實(shí)驗環(huán)節中實(shí)驗內容和項目相對單一、實(shí)驗課程之間無(wú)關(guān)聯(lián)、綜合性設計性實(shí)驗較少等問(wèn)題,對實(shí)驗內容進(jìn)行改革和創(chuàng )新,對驗證性實(shí)驗進(jìn)行揚棄,增加綜合性設計性實(shí)驗,如車(chē)牌識別系統設計、DSP小型系統設計等,培養學(xué)生綜合實(shí)踐能力、創(chuàng )新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的應用能力,積累一定的開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)歷。
三、課程群資源網(wǎng)站建設與完善
教學(xué)資源網(wǎng)站建設是課程教學(xué)改革中最重要的組成部分。
通過(guò)將有關(guān)課程群建設的課程理論和實(shí)驗教學(xué)大綱及計劃、教學(xué)錄像和課件等教學(xué)資源公布在課程群網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺上,方便學(xué)生的學(xué)習和交流。
針對不同學(xué)習層次的學(xué)生,提供了不同的課程學(xué)習計劃,學(xué)生可根據自己的學(xué)習情況,選擇自己的課程學(xué)習方案,引導學(xué)生圍繞教學(xué)目標和計劃研讀最新的資料,避免學(xué)生對課程認識的片面性和主觀(guān)性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習的熱情和興趣。
通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習、論壇、資源共享,教師可不受時(shí)間和地域的約束指導和幫助學(xué)生,解決學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中遇到的問(wèn)題和困難。
四、教學(xué)團隊建設與管理
教學(xué)團隊建設是實(shí)現建設目標、提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵。
為進(jìn)一步提高教學(xué)團隊的執教能力,在教學(xué)活動(dòng)中,各課程教師不定期地進(jìn)行教學(xué)討論與交流,對在教學(xué)過(guò)程中出現的問(wèn)題,及時(shí)進(jìn)行解決和調整。
加強理論課老師和實(shí)驗課老師的交流和溝通,將理論課與實(shí)驗課更好地融合。
為提高教師的工程應用基礎,定期安排教師到校企合作企業(yè)考察與學(xué)習,掌握學(xué)科的發(fā)展和學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。
由教學(xué)名師定期講授,開(kāi)展教學(xué)方法和教學(xué)內容研討會(huì ),介紹相關(guān)院校的教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)成果。
五、課程群建設成效
課程群建設依托我院電子信息工程專(zhuān)業(yè),為國家和湖南省“十二五”專(zhuān)業(yè)綜合改革試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)。
我院是電子信息類(lèi)工程應用型人才培養模式創(chuàng )新和卓越工程師教育培養計劃實(shí)驗單位。
近年來(lái),承擔湖南省高校教學(xué)改革研究重點(diǎn)和一般項目3項,獲國家教學(xué)成果獎2項、湖南省教學(xué)成果獎3項、湖南省高校優(yōu)秀教材獎1項。
學(xué)生獲全國大學(xué)生電子設計競賽、數學(xué)建模競賽、信息技術(shù)應用水平大賽、物聯(lián)網(wǎng)應用設計大賽等國家級獎勵近20項、省級獎勵30多項。
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應用型人才培養的信號與系統課程教學(xué)方法論文【2】
【摘 要】信號與系統課程是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心基礎課程,課程教學(xué)質(zhì)量與效果的好壞直接影響此類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的培養。
本文結合我院應用型人才培養的目標,對教學(xué)方法進(jìn)行了深入探索,并取得了良好的效果,為應用型人才培養奠定堅實(shí)的基礎。
【關(guān)鍵詞】信號與系統 教學(xué)方法 應用型人才培養
一、引言
信號與系統課程是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心基礎課程,同時(shí)也是此類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生研究生入學(xué)考試的科目之一。
該課程一方面涉及高等數學(xué)、復變函數、電路分析等多門(mén)前修課程的內容,另一方面又是后繼的通信原理、數字信號處理等課程的先修課程,在教學(xué)環(huán)節中起著(zhù)承上啟下的作用。
我院應用型人才培養分為應用型研究人才、應用型技術(shù)人才、應用型復合人才三個(gè)方面。
為了適應人才培養要求,信號與系統課程采用普通班、提高班進(jìn)行教學(xué)。
提高班面對應用型研究人才的培養;普通版面對應用型技術(shù)人才、復合人才的培養。
由于信號與系統課程理論性、系統性、物理性都較強,在授課中應盡量從工程應用的角度去講授知識,讓學(xué)生從實(shí)際應用的角度理解并掌握這些內容。
二、教學(xué)方法
教為不教,學(xué)為會(huì )學(xué)。
在日常的教學(xué)中進(jìn)行了探索,并取得了一定的成效。
具體實(shí)施如下:
(一)理順課程關(guān)系、優(yōu)化課程體系
為了更好地整合資源,更有效地進(jìn)行課程建設,按照課程的邏輯關(guān)系將"電路"、"信號與系統"、"數字信號處理"、"通信原理"、 "DSP 技術(shù)及應用"、 "Matlab與通信系統仿真"等課程作為"信號與信息處理課程群",將課程群課程統籌考慮,進(jìn)行建設,強調各門(mén)課程之間的銜接,對課程內容進(jìn)行篩選,避免課程間內容的不必要重復。
在內容的確定上以打好基礎、面向應用為原則,確立了時(shí)域分析與變換域分析并重,信號分析與系統分析并重,連續系統分析與離散系統分析并重,經(jīng)典分析與現代分析并重,解析方法與數字方法并重,軟件實(shí)現與硬件實(shí)現并重的教學(xué)思想。
(二)明確課程地位、引起學(xué)生高度重視
學(xué)生學(xué)習的興趣及主動(dòng)性直接影響課程教學(xué)的效果,因此,在課程教學(xué)中,首先要讓學(xué)生了解本課程在專(zhuān)業(yè)課程體系的地位,進(jìn)而重視本課程的學(xué)習;信號與系統課程與其它主要專(zhuān)業(yè)課程的關(guān)系如圖1所示。
圖1 專(zhuān)業(yè)課程體系圖
在課程教學(xué)中,為了提高學(xué)生學(xué)習的興趣,教師應拓展知識領(lǐng)域,可以將信號與系統在通信與信號處理等領(lǐng)域的應用引入課堂,并結合工程案例進(jìn)行教學(xué),進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習該課程的主動(dòng)性。
(三)啟發(fā)式教學(xué),調動(dòng)學(xué)生積極思維
本課程教學(xué)主要按照時(shí)域、頻域、變換域、系統函數、狀態(tài)變量分析這幾個(gè)模塊來(lái)講授,而連續和離散系統是穿插在各個(gè)模塊中進(jìn)行的;由于連續系統與離散系統存在很多共性,所以在分析連續系統的一些性質(zhì)時(shí),同樣可以應用于離散系統,方便學(xué)生理解和掌握。
如在分析系統的頻響特性時(shí),連續和離散對照進(jìn)行分析、比較講解,非常易于教學(xué),而且學(xué)生很容易就掌握這個(gè)重要知識點(diǎn)。
如圖2所示,讓學(xué)生自己發(fā)現規律,調動(dòng)學(xué)生積極思考。
通過(guò)"提出問(wèn)題---學(xué)生自學(xué)---討論問(wèn)題---總結歸納",調動(dòng)學(xué)生積極思考,提高課程教學(xué)效果。
經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐證明,這種啟發(fā)式的教學(xué)方法對學(xué)生起到實(shí)用啟發(fā)、對比啟發(fā)、反例啟發(fā)的作用,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,進(jìn)而調動(dòng)學(xué)生積極思維,從而一改注入式教學(xué)法的"要我學(xué)"局面而成為"我要學(xué)"。
(四)利用計算機工具,提高教學(xué)效率
信號與系統課程公式多,理論性較強,從而導致很多學(xué)生對該課程望而卻步;這些難題解決的好壞直接影響到該課程的學(xué)習效果。
MATLAB軟件在信號處理中的應用是越來(lái)越廣泛,它可以將復雜的數學(xué)運算用圖形、圖像等方式形象的展現出來(lái);比如在課程教學(xué)內容中,時(shí)域與頻域的關(guān)系可以通過(guò)數學(xué)表達式為:
即時(shí)域壓縮頻域展寬、時(shí)域展寬頻域壓縮。
若直接從數學(xué)公式的角度去理解上式的物理意義會(huì )很難。
為此,通過(guò)在課堂上利用MATLAB工具,將時(shí)域與頻域的關(guān)系通過(guò)曲線(xiàn)展現出來(lái),使學(xué)生一目了然,教學(xué)效果也是顯而易見(jiàn)。
(五)課上與課下環(huán)節齊抓
課上采用基于問(wèn)題式學(xué)習的教學(xué)方法,提出了"一根主線(xiàn)---系統對信號的響應(求解);系統背景---通信系統模型;連續信號分析及響應---傅里葉變換、拉普拉斯變換;離散信號分析及響應---Z變換;連續(離散)信號轉換---低通抽樣定理、帶通抽樣定理"。
將課程內容前后貫通、融為一體,使學(xué)生能夠縱橫聯(lián)想,提高對課程的理解與掌握。
設置N個(gè)問(wèn)題始終貫穿課程教學(xué)中,通過(guò)實(shí)施啟發(fā)式、討論式教學(xué),一方面提高學(xué)生解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力;另一方面可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣。
課下訓練對于學(xué)好信號與系統課程是一個(gè)必不可少的環(huán)節,通過(guò)作業(yè)訓練,一來(lái)可以用于教師了解、掌握學(xué)生的學(xué)習情況,二來(lái)可以提高學(xué)生解決問(wèn)題的樂(lè )趣。
課上與課下所選擇的案例,盡量結合實(shí)際應用,這樣有利于學(xué)生理解本課程在實(shí)際通信系統中的地位、作業(yè)。
(六)提高班內容采用"學(xué)生自學(xué),老師課下答疑"方式
我院普通班、提高班培養的目標有所區分,由于教學(xué)學(xué)時(shí)的原因,提高班不可能將所有的內容都在課堂講授;為此,將部分知識點(diǎn)作為課下內容,采用"學(xué)生自學(xué),老師課下答疑"的方式加以解決。
為了激發(fā)學(xué)生課下自主學(xué)習的能動(dòng)性,將課下內容作為額外的考核知識點(diǎn),在期末試卷上以附加題形式出現,成為學(xué)生考核加分指標的依據。
三、結束語(yǔ)
本文主要從我院應用型人才培養的角度,對信號與系統課程教學(xué)方法進(jìn)行了探索。
由于信號與系統課程數學(xué)公式多,理論性、物理性都較強,多數學(xué)生學(xué)生過(guò)程中感覺(jué)困難;如何在教學(xué)中解決這些問(wèn)題,同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,培養學(xué)生的自主學(xué)習能力、創(chuàng )新能力,并為考研同學(xué)專(zhuān)業(yè)課的復習奠定基礎,是本論文研究的一個(gè)重要出發(fā)點(diǎn)。
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