肖卓磊，李慶瑞

（阜陽(yáng)師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236000）

20世紀(jì)90年代初期，美國(guó)著名學(xué)者William G.Spady在其著作《基于產(chǎn)出的教育模式：爭(zhēng)議與答案》中提出了一種新的教育模式：基于學(xué)習(xí)結(jié)果的教育模式 OBE（Outcomes-Based Education）［1］。這是一種強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)，逆向制定教學(xué)計(jì)劃和實(shí)施評(píng)估體系的教育模式。OBE教學(xué)模式的核心理念在于實(shí)時(shí)了解專(zhuān)業(yè)需求，圍繞學(xué)生最終應(yīng)取得的關(guān)鍵成果動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)計(jì)劃，開(kāi)發(fā)與學(xué)生素質(zhì)能力相應(yīng)的課程體系。

近年來(lái)，我國(guó)的高等教育改革不斷的進(jìn)步，提出了要以質(zhì)量提升為核心的內(nèi)涵式發(fā)展觀，重點(diǎn)培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合型人才。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式是一種“知識(shí)傳授型”的教學(xué)模式［2］，強(qiáng)調(diào)以教師為中心，以知識(shí)傳授為目的，關(guān)注的是書(shū)本上的理論知識(shí)的講解，這是一種填鴨式的教學(xué)模式，使得課堂教學(xué)往往枯燥乏味，教學(xué)缺乏趣味性，學(xué)生被動(dòng)接收知識(shí)，學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力不足，師生之間的互動(dòng)往往流于形式，缺乏及時(shí)的交流和溝通，而且在考核制度上，大多數(shù)是以期末考試和平時(shí)成績(jī)?yōu)橹鲗?duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)估，對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和素養(yǎng)難以全面掌控，這也導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)興趣不高，對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的前景缺乏期望，只是為了獲取學(xué)分而讀書(shū)，最終獲得的也可能只是知識(shí)型人才，無(wú)法滿足社會(huì)實(shí)際需求，這就迫切需要一種新的教學(xué)模式。

OBE教學(xué)模式所帶來(lái)的是一種新的課程體系構(gòu)建方法，它徹底摒棄了傳統(tǒng)的“堆砌式”的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以最終的學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)，按照學(xué)生畢業(yè)時(shí)所要達(dá)到的目標(biāo)、能力和素質(zhì)為目標(biāo)來(lái)動(dòng)態(tài)制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，并且依據(jù)學(xué)生自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)單元，并以此分配教學(xué)資源，重新建立課堂結(jié)構(gòu)；OBE教學(xué)模式著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，這些也是OBE教學(xué)模式所要評(píng)估的對(duì)象，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。本文以“信號(hào)與系統(tǒng)”課程為例，分析“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的特點(diǎn)和所遇到的問(wèn)題，并引入OBE教學(xué)模式，深入探討如何利用OBE教學(xué)理念來(lái)持續(xù)改進(jìn)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合型人才的辦學(xué)要求，為社會(huì)輸送高質(zhì)量人才。

二、“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的特點(diǎn)及現(xiàn)狀分析

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是本科電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，是信息工程和物聯(lián)網(wǎng)工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，該課程以“高等數(shù)學(xué)”、“電路分析”等為前置課程，主要講述信號(hào)的基本概念和系統(tǒng)的基本分析方法，并對(duì)連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)，以及時(shí)域與頻域之間的三大變換方法：傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并介紹了系統(tǒng)的輸入輸出和狀態(tài)空間描述，為后續(xù)“通信原理”、“數(shù)字信號(hào)處理”等的學(xué)習(xí)奠定了必要的理論基礎(chǔ)［3］。

目前，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)過(guò)程中存在大量的理論知識(shí)和實(shí)例分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難以將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，并且由于學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)估缺乏目的性，導(dǎo)致學(xué)生難以通過(guò)實(shí)例將信號(hào)的變換和系統(tǒng)的分析有效結(jié)合起來(lái)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式仍然采用這種驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法，理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)，難以達(dá)到課程規(guī)定的最終教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）在教學(xué)活動(dòng)和內(nèi)容方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以課程進(jìn)度和教學(xué)效果為導(dǎo)向，要求學(xué)生按部就班地按照既定的教學(xué)計(jì)劃來(lái)開(kāi)展自己的學(xué)習(xí)，過(guò)分側(cè)重于書(shū)本數(shù)學(xué)公式和定理的計(jì)算與推導(dǎo)。同時(shí)由于信號(hào)與系統(tǒng)課程中有大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，很多理論及定理都是基于微積分變換的推導(dǎo)，將大部分教學(xué)時(shí)間花在數(shù)學(xué)知識(shí)的推導(dǎo)與計(jì)算中，使得學(xué)生很容易產(chǎn)生枯燥無(wú)味的感覺(jué)，久而久之形成難學(xué)的畏懼思想，繼而對(duì)課程失去興趣［4］。

（2）在教學(xué)模式方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以知識(shí)傳授為主，教師在講授過(guò)程中只是向?qū)W生傳遞各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的概念和基本原理的分析和理解，忽視了知識(shí)在實(shí)際工程中的聯(lián)系與應(yīng)用，缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，這就導(dǎo)致了教師只注重教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生只注重教師講授內(nèi)容的整理和總結(jié)，難以對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程形成一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，缺乏發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，無(wú)法有效結(jié)合實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)、推導(dǎo)、解決與運(yùn)行。

（3）在教學(xué)方式方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以教師為中心，課堂知識(shí)以單向傳授為主［5］，學(xué)生只是按照教師要求完成既定的學(xué)習(xí)任務(wù)，缺少積極參與，這就制約了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

（4）在教學(xué)評(píng)估方面，由于采用的是知識(shí)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式，因此考核手段單一，主要采取期末考試和平時(shí)成績(jī)相結(jié)合，難以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果作出正確有效的評(píng)價(jià)，而且對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和結(jié)合實(shí)際分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力考查缺乏有效手段。

當(dāng)前我國(guó)高等教育規(guī)模逐年加大，為了改善本科課程教學(xué)質(zhì)量，我們結(jié)合“信號(hào)與系統(tǒng)”的特點(diǎn)，在“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)課程建設(shè)中引入OBE教學(xué)理念，以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)估等方面入手，積極推進(jìn)以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)的信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)改革，致力于培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才。

三、基于OBE的“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)改革

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程目前采用的是“信號(hào)變換與系統(tǒng)響應(yīng)”的教學(xué)體系，已經(jīng)難以滿足新時(shí)代信息技術(shù)和工程應(yīng)用的需求。因此在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中引入OBE教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)，從課堂改革、實(shí)踐應(yīng)用和評(píng)估體系三個(gè)方面入手，構(gòu)建“信號(hào)與系統(tǒng)”的OBE教學(xué)模式，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才。

（一）課堂教學(xué)改革

學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的學(xué)生一般屬于信息工程、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，在OBE教育理念的指導(dǎo)下，教師應(yīng)對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行重構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，引入“基本概念—實(shí)例結(jié)合—算法設(shè)計(jì)”的三聯(lián)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)形式，實(shí)時(shí)以學(xué)習(xí)結(jié)果更新課堂活動(dòng)，在每一階段課程結(jié)束時(shí)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行有效評(píng)估。比如傅里葉變換是“信號(hào)與系統(tǒng)”中一個(gè)至關(guān)重要的核心內(nèi)容，可以應(yīng)用在工程學(xué)習(xí)的各個(gè)方面，但因其數(shù)學(xué)概念比較復(fù)雜，且推導(dǎo)過(guò)多，學(xué)生對(duì)其感覺(jué)難以掌握和應(yīng)用，那么在OBE理念的指導(dǎo)下，可以從三聯(lián)式教學(xué)將其分為：

1.基本概念的掌握。根據(jù)OBE教學(xué)理念，教師應(yīng)當(dāng)從通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)實(shí)例出發(fā)，從具體實(shí)例中提出問(wèn)題，引出傅里葉變換在具體問(wèn)題中的應(yīng)用，提出基本概念，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生從多個(gè)角度主動(dòng)思考問(wèn)題，并針對(duì)課堂效果精心設(shè)計(jì)課外作業(yè)，進(jìn)行有針對(duì)性的擴(kuò)展和小結(jié)；然后依據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果反向設(shè)計(jì)下一階段的教學(xué)效果，使得學(xué)生能夠掌握傅里葉變換的基本概念，同時(shí)了解通信系統(tǒng)的基本原理，理解傅里葉變換在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，并能夠以此對(duì)通信系統(tǒng)的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行部分優(yōu)化，極大地提高了學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)踐能力，增加理論學(xué)習(xí)的趣味性。

2.結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。在學(xué)生掌握了傅里葉變換的基本概念之后，就需要根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。這一階段的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分組，依據(jù)不同等級(jí)的學(xué)習(xí)結(jié)果將學(xué)生進(jìn)行分級(jí)，教師盡量依據(jù)平均化的思想將學(xué)生分為5~6人小組，讓所有人都參與進(jìn)來(lái)，發(fā)布實(shí)例任務(wù)，將信號(hào)的傅里葉變換理論和系統(tǒng)分析理論落到實(shí)際的通信系統(tǒng)應(yīng)用問(wèn)題中來(lái)，比如某個(gè)通信系統(tǒng)的響應(yīng)到底是什么，如何通過(guò)信號(hào)的傅里葉變換將其求解出來(lái)，這樣求解方式有什么用，最終通過(guò)學(xué)習(xí)報(bào)告的形式進(jìn)行評(píng)估。這樣一來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)例分析掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路和方法，以及鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和與人溝通的能力。

3.設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行算法仿真。信號(hào)與系統(tǒng)是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課程，在掌握了基礎(chǔ)概念和結(jié)合實(shí)例之后，就需要進(jìn)行應(yīng)用環(huán)節(jié)。教師通過(guò)發(fā)布任務(wù)的形式將任務(wù)分配到各個(gè)小組中，各個(gè)小組分析各自項(xiàng)目?jī)?nèi)容，討論并查閱相關(guān)資料，提出解決方案。教師在課堂中參與到各個(gè)小組的討論中，并就各小組任務(wù)進(jìn)度不斷調(diào)整任務(wù)難度，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行剖析，幫助學(xué)生完成任務(wù)。學(xué)生通過(guò)討論后開(kāi)始動(dòng)手，通過(guò)硬件實(shí)驗(yàn)箱和MATLAB軟件進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)、算法和仿真，驗(yàn)證方案是否可行，并記錄下相關(guān)文字?jǐn)?shù)據(jù)和圖像等。最后，可以要求各小組進(jìn)行PPT答辯，并以此作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

傳統(tǒng)的信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)長(zhǎng)期都偏重于課堂理論知識(shí)的教學(xué)，學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)僅限于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，而且大部分實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)基本上是以簡(jiǎn)單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按照步驟一步步完成實(shí)驗(yàn)，只知道怎么做，而不知道為什么這樣做，而且不僅僅是在硬件實(shí)驗(yàn)方面，軟件實(shí)驗(yàn)同樣存在這樣的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能，與課題教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，幫助學(xué)生掌握理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并能在實(shí)際工程中靈活運(yùn)用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，教師應(yīng)按照課堂教學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅僅拘泥于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，也不僅僅只在硬件實(shí)驗(yàn)或者軟件實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)將兩者結(jié)合起來(lái)，而不是簡(jiǎn)單的堆砌實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)的為基礎(chǔ)，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)三個(gè)階段，根據(jù)每個(gè)階段的目標(biāo)，基于學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)結(jié)果反向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生整體學(xué)習(xí)結(jié)果的完成度，采用的具體方法包括：

1.基于課堂學(xué)習(xí)結(jié)果采用軟硬結(jié)合方式。MATLAB軟件實(shí)驗(yàn)向來(lái)是以低成本，操作方便著稱(chēng)，但是單純的軟件實(shí)驗(yàn)并不能幫助學(xué)生很好的適應(yīng)工程環(huán)境，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于硬件的差異和特性參數(shù)的不同，導(dǎo)致輸出也會(huì)出現(xiàn)誤差，單純依靠軟件實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)出的學(xué)生只是會(huì)紙上談兵，并不能很好的解決實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的要求，以課堂學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)，采用軟硬件結(jié)合的方式，逆向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.虛擬仿真和實(shí)際操作相結(jié)合。教師布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生在課下開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，使其對(duì)下次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和結(jié)果有著良好的判斷和預(yù)期，而后在具體的課堂實(shí)驗(yàn)中，能夠更好的上手，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問(wèn)題有著良好的應(yīng)急措施，能夠進(jìn)一步理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并對(duì)理論研究和實(shí)際操作的差異有了更加直觀的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的工程應(yīng)用意識(shí)。這就是一種良好的預(yù)習(xí)方式，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（三）課程教學(xué)評(píng)估改革

基于OBE教學(xué)理念的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程采用的是以學(xué)習(xí)結(jié)果為核心的反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)模式，那么對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)估顯得尤其重要，學(xué)習(xí)結(jié)果在意的事學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)出的實(shí)際工作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新意識(shí)，其中又包括學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，那么按照傳統(tǒng)教學(xué)模式也就是期末考試和平時(shí)成績(jī)來(lái)進(jìn)行考核就很不恰當(dāng)。因此，在課程考核標(biāo)準(zhǔn)上，采用多元化方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，應(yīng)當(dāng)降低期末考試成績(jī)所占的比重，增加平時(shí)成績(jī)的比重，將平時(shí)成績(jī)分為出勤、分組討論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和表達(dá)能力等子項(xiàng)目，并加大項(xiàng)目完成分的比重，增加學(xué)生參與項(xiàng)目分組的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)論

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程基于OBE教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，將“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)與專(zhuān)業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向反向設(shè)計(jì)課程教學(xué)計(jì)劃，對(duì)課堂教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方式進(jìn)行改革，并采用多元化的教學(xué)考核方式，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作和語(yǔ)言表達(dá)的能力，為下一階段的學(xué)習(xí)以及社會(huì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。