基于OBE的《信號與系統(tǒng)》教學(xué)研究

王曉宇 高闖

摘? ?要：本文借鑒OBE的教育理念，針對本校電子信息工程專業(yè)的本科學(xué)生，對《信號與系統(tǒng)》這門專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行改革與實(shí)踐，調(diào)整本課程的培養(yǎng)目標(biāo)，完善其教學(xué)方法，改革考試模式，增加課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，旨在增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作水平。再根據(jù)課程達(dá)成度指標(biāo)微調(diào)下一學(xué)期的授課內(nèi)容、授課形式等，更有助于提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：OBE? 信號與系統(tǒng)? 教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0212-02

1981年，Spady等人提出OBE（Outcome Based Education）理念，得到了美國工程教育認(rèn)證協(xié)會的認(rèn)可，這一理論被貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終[1]?；诔晒慕逃齇BE是一種新型的教育形式，它把教育系統(tǒng)中的一切都集中圍繞著學(xué)生在畢業(yè)時(shí)應(yīng)取得的成果去組織、實(shí)施和評價(jià)[2]。學(xué)生在教育過程中的最終學(xué)習(xí)成果是學(xué)生“學(xué)會了什么”，“學(xué)會”不僅是在獲得的理論知識的同時(shí)，還要提升學(xué)生的綜合素質(zhì);對知識整體結(jié)構(gòu)的把握和理解，多角度、多維度解決開放性問題的能力;通過完成較為復(fù)雜的任務(wù)，獲得創(chuàng)造性、創(chuàng)新性思維的能力[3]。

1? 存在的問題

《信號與系統(tǒng)》是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程仍然沿用傳統(tǒng)的“知識+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式，學(xué)生普遍反映公式多、記憶難，理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大。課堂上教學(xué)注重?cái)?shù)學(xué)公式的計(jì)算或推導(dǎo)，而與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系較少，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性不強(qiáng)，缺乏學(xué)習(xí)的主動性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由教師設(shè)計(jì)，學(xué)生僅僅按照實(shí)驗(yàn)步驟完成即可，這種以教師為中心的實(shí)踐教學(xué)抑制了學(xué)生的創(chuàng)新意識，也違背了以學(xué)生為中心的原則。在考核方面，傳統(tǒng)的考核采用同一張?jiān)嚲?，同一個(gè)評分標(biāo)準(zhǔn)，只注重對公式運(yùn)算的考核，忽視對學(xué)生能力的考核?？傊瑐鹘y(tǒng)的教學(xué)方式根本無法滿足學(xué)生的全面發(fā)展，因此，在信號與系統(tǒng)課程中融入OBE理念來進(jìn)行課程建設(shè)和課程教學(xué)的改革與實(shí)踐。

2? 課程改革與實(shí)踐

2.1 課程知識結(jié)構(gòu)調(diào)整

根據(jù)我校的實(shí)際及電子信息類專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃、畢業(yè)要求，并結(jié)合教學(xué)大綱，調(diào)整后的《信號與系統(tǒng)》理論課程為50學(xué)時(shí)，實(shí)踐課時(shí)14學(xué)時(shí)，對課程的知識結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析和調(diào)整，適應(yīng)學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展及多規(guī)格應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的改革。具體如圖1所示。

2.2 豐富教學(xué)方法與教學(xué)手段

講授教學(xué)法是《信號與系統(tǒng)》課程的主要教學(xué)方式，所以課堂教學(xué)改革是整個(gè)課程改革的重點(diǎn)[4]，講授教學(xué)分為教師講授和課題小組講授。結(jié)合我校本課程所存在的問題，將OBE教育教學(xué)理念融入到傳統(tǒng)的教學(xué)中，例如通信專業(yè)注重強(qiáng)化信號與系統(tǒng)概念理論，弱化電路分析。課題小組講授教學(xué)法是教師準(zhǔn)備一些課題，學(xué)生自由組合成若干課題小組，課題小組采用分工協(xié)作的合作的方式來完成選定課題，使每個(gè)學(xué)生都必須參與進(jìn)來，通過講課、討論、報(bào)告等形式促使學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，初步掌握執(zhí)行方案的能力。

案例教學(xué)法的案例選擇應(yīng)當(dāng)遵循“貼近實(shí)際、生動有趣”的原則，貼近實(shí)際意味案例應(yīng)盡量來源于工程實(shí)踐，案例所涵蓋的一些知識、解決問題的方法技巧，對于學(xué)生今后的實(shí)踐有著一定的指導(dǎo)和借鑒意義;生動形象的案例改變了枯燥的公式推導(dǎo)的課堂講授，依照案例選擇的遵循原則，注意收集貼近實(shí)際生活的相關(guān)案例素材，設(shè)計(jì)理想的案例;另外，教師要在課前備課充分，花費(fèi)更多的精力進(jìn)行思考設(shè)計(jì)，在課堂教學(xué)中巧妙地引入學(xué)生感興趣的案例，并引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論。

針對傅里葉變換一章，從傅里葉級數(shù)，頻域分析，傅里葉變換的性質(zhì)，采樣定理等方面，提出了8個(gè)案例，使學(xué)生建立起信號頻率、頻譜和頻域等概念，加深對傅里葉變換這個(gè)知識點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用的理解，同時(shí)也有助于進(jìn)一步學(xué)習(xí)和理解線性系統(tǒng)的頻域分析方法等內(nèi)容，更重要的是激發(fā)了學(xué)生對信號與系統(tǒng)這門課程的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)全部是硬件實(shí)驗(yàn)，為了結(jié)合這次教學(xué)改革，我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也稍作調(diào)整。為了使學(xué)生能夠熟練使用MATLAB軟件，我們增加了兩個(gè)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)，常用信號分類與觀察和抽樣定理。常用信號分類與觀察是利用仿真軟件模擬連續(xù)函數(shù)和離散函數(shù)，讓學(xué)生直接通過圖片更好的觀察并區(qū)分這兩種信號。傅里葉級數(shù)的概念比較抽象，很難具體化，我們設(shè)計(jì)一個(gè)動態(tài)圖形，讓學(xué)生看清楚的看到如何把一個(gè)信號，分解成無數(shù)的正弦波信號，使學(xué)生能夠深刻的理解傅里葉級數(shù)的意義。

2.3 課程達(dá)成度評價(jià)

課程達(dá)成度評價(jià)是指課程針對畢業(yè)要求相應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)提出的教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況[5]。為了真正了解學(xué)生對本課程的理解程度和是否達(dá)到畢業(yè)要求指標(biāo)，我們的考核方式更側(cè)重于實(shí)踐應(yīng)用。考核分為期末考試成績，平時(shí)成績，實(shí)驗(yàn)成績和案例大作業(yè)成績組成，分別按照50%、10%、20%、20%的比例組成。把四個(gè)成績結(jié)合起來，作為信號與系統(tǒng)課程的總成績，考試成績能夠更加全面公正的反映學(xué)生對這門課程的理解程度和實(shí)際動手能力。OBE注重通過實(shí)踐過程后學(xué)生應(yīng)能達(dá)成的最終學(xué)習(xí)成果和真正擁有的能力，學(xué)生才是成果及能力的建構(gòu)者，因此OBE強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐過程中以學(xué)生為中心，教師通過示范、指導(dǎo)、評價(jià)等措施幫助學(xué)生達(dá)成成果。教師根據(jù)達(dá)成度結(jié)果，修改授課內(nèi)容，調(diào)整授課計(jì)劃，針對相關(guān)知識點(diǎn)改變教學(xué)方式，注重學(xué)生對本課程內(nèi)容的深入全面的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步達(dá)到畢業(yè)要求。

3? 結(jié)論

以O(shè)BE為指引的教育理念，在《信號與系統(tǒng)》的課程實(shí)現(xiàn)課程建設(shè)和課程教學(xué)等環(huán)節(jié)的改革，以達(dá)到該學(xué)習(xí)成果和指標(biāo)，才能在真正意義上的把OBE的理念融入課程評價(jià)體系中，切實(shí)提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁志中，竇建華，吳璽，“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的嘗試與思考，電工電子課程報(bào)告論壇2005年

[2] 顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[3] 何繼愛，“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐 《高等理科教育》2007年

[4] 付虹，陳戈行，彭忠利.信號與系統(tǒng)課程教學(xué)方法改革與實(shí)踐[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2012（2）：87-88.

[5] 唐亮，林智慧，宮麗娜.OBE指導(dǎo)下的《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革研究[J].電腦知識與技術(shù)，2019.2（15）：