某高校信號(hào)處理課程群實(shí)踐教學(xué)改革的研究與探索

耶曉東 陜西理工學(xué)院電信系 陜西漢中723003

某高校信號(hào)處理課程群實(shí)踐教學(xué)改革的研究與探索

耶曉東 陜西理工學(xué)院電信系 陜西漢中723003

針對(duì)以往信號(hào)類單門課程為主下的實(shí)踐教學(xué)的不足，本文從課群角度出發(fā)，對(duì)信號(hào)處理課程群下的實(shí)踐教學(xué)改革提出了優(yōu)化的思路。通過分析我校信號(hào)處理類課程的實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，提出了存在的問題，最后結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)和電子信息類專業(yè)培養(yǎng)方案的定位，對(duì)課程群下的實(shí)踐教學(xué)建設(shè)提出了改革的思路。

信號(hào)處理；課程群；實(shí)踐；改革

我校作為陜南唯一的一所地方性高校，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)了大量建設(shè)人才。電子信息工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“電子專業(yè)”）作為我校的主要專業(yè)之一，辦學(xué)幾十年來，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了積極重要的作用。隨著科技的迅猛發(fā)展，學(xué)科的相互滲透和交叉，對(duì)電子專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)格和目標(biāo)提出了新的要求。過去我校電子專業(yè)的開展的實(shí)踐教學(xué)改革大部分是圍繞一門課程的實(shí)驗(yàn)的改革，雖然取得了一定成績(jī)，但也存在不少問題，例如：在以前單一課程教學(xué)中，存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目相對(duì)單一；設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少，難度不大等，這顯然不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)電子專業(yè)人才的要求，目前我系開展了信號(hào)處理課程群的教學(xué)實(shí)踐改革，因此，如何結(jié)合信號(hào)處理課程群的改革，構(gòu)建合理的基于課程群基礎(chǔ)上的信號(hào)類課程實(shí)踐體系就非常必要。

1.信號(hào)處理課程群體系建設(shè)

信號(hào)處理課程群建設(shè)如何在教學(xué)計(jì)劃中具體得到實(shí)施，我們結(jié)合10版教學(xué)計(jì)劃修訂，將課程群的改革思路融入其中。在分析了課程的性質(zhì)、相互關(guān)系以及課程間內(nèi)容的銜接，按基礎(chǔ)理論類、信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)類、應(yīng)用類為序，構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、層次清晰、課程間相互連接的遞進(jìn)式“2+2+2”的課程群體系，如圖1所示。

通過課程群的建設(shè)與改革，完善了原有信號(hào)類課程體系。針對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃，在原有信號(hào)內(nèi)課程基礎(chǔ)上，加入了語(yǔ)音信號(hào)處理，數(shù)字圖像處理，嵌入式等課程。使學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課后，有相應(yīng)專業(yè)課做后續(xù)，完善了信號(hào)類課程體系。

2、信號(hào)類課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

在構(gòu)建好信號(hào)課程群體系后，接下來就是在此基礎(chǔ)上，如何構(gòu)建合理的信號(hào)課程群實(shí)踐教學(xué)體系。因此，我們首先對(duì)現(xiàn)有實(shí)踐體系存在的問題進(jìn)行了總結(jié)：

（1）信號(hào)類課程實(shí)踐體系不夠合理及完善

在以前單一課程教學(xué)中，存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目相對(duì)單一；設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少，難度也不大；實(shí)驗(yàn)課程之間無關(guān)聯(lián)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排沒有考慮到相關(guān)課程的前后銜接等問題。這些顯然不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)電子專業(yè)人才的要求，因此構(gòu)建合理的信號(hào)類課程實(shí)踐體系就非常必要。

（2）信號(hào)類方向課程安排不夠完善，導(dǎo)致實(shí)踐體系不完善

在我校電子專業(yè)以前培養(yǎng)計(jì)劃中，信號(hào)處理課程在課程安排上不夠合理。例如只安排了信號(hào)與系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)處理，DSP技術(shù)及應(yīng)用等，但在學(xué)完這些課后，沒有后續(xù)的信號(hào)類專業(yè)課程來支撐，例如，在上完信號(hào)處理、DSP課后，用DSP來干什么，后面卻沒有相應(yīng)的專業(yè)課程。因此，對(duì)應(yīng)的信號(hào)課程實(shí)踐體系也不夠完善。

（3）實(shí)踐評(píng)價(jià)體系不完善

在以前實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，結(jié)果固定，教師在評(píng)定成績(jī)時(shí)往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來進(jìn)行評(píng)定成績(jī)，往往過于忽視實(shí)驗(yàn)過程環(huán)節(jié)。另外，在學(xué)生課外實(shí)踐制作中，沒有相應(yīng)的學(xué)分給以鼓勵(lì)，調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的積極性。

3、課程群實(shí)踐教學(xué)體系改革的思路

針對(duì)上面存在的為問題，結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)和電子信息類專業(yè)培養(yǎng)方案的定位，我們提出了如下的改革思路：

3.1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

圖1 信號(hào)與信息處理課程群課程體系結(jié)構(gòu)圖

在實(shí)驗(yàn)改革上，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為兩個(gè)系列四個(gè)層次。兩個(gè)系列是課內(nèi)必修系列和課外選作系列；四個(gè)層次是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。其中自主創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在綜合課程設(shè)計(jì)中。另外，每門課程除根據(jù)本課程知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自成實(shí)驗(yàn)體系外，還設(shè)計(jì)了課程之間的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，例如利用FFT驗(yàn)證抽樣問題和分析信號(hào)頻譜問題，其中F FT是“數(shù)字信號(hào)處理”課程的內(nèi)容，而被驗(yàn)證內(nèi)容是“信號(hào)與系統(tǒng)”的內(nèi)容；“DSP技術(shù)及應(yīng)用”課程的一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是將“數(shù)字信號(hào)處理”課程中的F IR濾波器設(shè)計(jì)通過DSP硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)等。這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)保證了知識(shí)的連續(xù)性，使學(xué)生便于構(gòu)建信號(hào)分析、處理與實(shí)現(xiàn)過程的整體概念。課程設(shè)計(jì)多數(shù)是利用TMS320C54 DSP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成的，設(shè)計(jì)題目均來自課群中各門課程中的重要知識(shí)點(diǎn)，還鼓勵(lì)學(xué)生圍繞課程知識(shí)點(diǎn)自擬設(shè)計(jì)題目。通過這些改革，取得了較好的效果，促進(jìn)了學(xué)生解決信號(hào)類問題的能力。

3.2 實(shí)驗(yàn)手段方法的改革

在實(shí)驗(yàn)手段上，積極引入仿真軟件，同時(shí)設(shè)計(jì)了軟件實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)。軟件實(shí)驗(yàn)通過Matlab語(yǔ)言、TMS320C54系列DSP匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法仿真或設(shè)計(jì)，硬件實(shí)驗(yàn)通過DSP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成。并在實(shí)驗(yàn)設(shè)置上，盡量貼近實(shí)際，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，同時(shí)注意實(shí)驗(yàn)綜合能力的培養(yǎng)，使學(xué)生在各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)中得到鍛煉。例如在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行了“語(yǔ)音信號(hào)濾波”和“雙音多頻數(shù)字電話按鍵信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)”等多個(gè)貼近實(shí)際的項(xiàng)目，收到了良好的教學(xué)效果。

3.3 實(shí)踐環(huán)境的改善

近年來，積極利用學(xué)校發(fā)展及我系發(fā)展的大好機(jī)遇，積極改善信號(hào)類課程的實(shí)踐環(huán)境。先后建成了計(jì)算機(jī)信息處理實(shí)驗(yàn)室，單片機(jī)及dsp實(shí)驗(yàn)室，還準(zhǔn)備建立現(xiàn)代信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室，嵌入式實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室的建成，將大大有利于信號(hào)課程群實(shí)踐環(huán)境的改善，同時(shí)，部分實(shí)驗(yàn)室是對(duì)學(xué)生在課外時(shí)間義務(wù)開放，使學(xué)生可以利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行信號(hào)相關(guān)類課外制作。

3.4 實(shí)踐評(píng)價(jià)及考核方式的改革

對(duì)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)效果的考核評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)也非常重要，評(píng)價(jià)方法直接影響教學(xué)效果。改革目前的考核方式，做到科學(xué)、合理、客觀地評(píng)判學(xué)生掌握該課程實(shí)驗(yàn)方法的考核方式就顯得非常必要。為此，采用多種考核形式，注重對(duì)過程及能力的考核，弱化對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，將過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合。例如，以前教師在檢查實(shí)驗(yàn)效果時(shí)，往往只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者是否違紀(jì)或遲到給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是固定的，只是進(jìn)行驗(yàn)證，這樣既調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的興趣，也往往不利于學(xué)生動(dòng)手能力，創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。因此，在實(shí)踐考核評(píng)價(jià)改革中，我們一方面從實(shí)驗(yàn)設(shè)置上加大了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往不唯一，多種多樣，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，成績(jī)的高低在于是否有創(chuàng)新；另一方面，也注意學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的考核，將實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為兩部分實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)報(bào)告，加大學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中動(dòng)手能力的考核，通過這些改革，取得了良好的效果。此外，在10版培養(yǎng)計(jì)劃中，對(duì)課外信號(hào)類制作也算學(xué)分，這樣，就大大地提高了學(xué)生從事課外制作的興趣。

4.結(jié)束語(yǔ)

信號(hào)與信息處理課程群實(shí)踐教學(xué)改革經(jīng)過一年多的探索與研究，取得了一些經(jīng)驗(yàn)。整合優(yōu)化后的信號(hào)和信息處理實(shí)踐課程群體系清晰完整，結(jié)構(gòu)更趨合理，便于教學(xué)組織實(shí)施。由于各課程實(shí)驗(yàn)之間內(nèi)容不再重復(fù)，知識(shí)具有遞增性，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)課時(shí)分配更趨合理，綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)密切了課程之間的聯(lián)系，應(yīng)用技能為主的思想得到更好的體現(xiàn)，因而促進(jìn)了課程體系的整體優(yōu)化和協(xié)調(diào)發(fā)展，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。但我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：實(shí)踐教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期和艱苦的歷程，需要不斷地從教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生意見反饋中來汲取經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)成敗，把教學(xué)質(zhì)量提到一個(gè)新的高度。

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陜西理工學(xué)院教改項(xiàng)目”信號(hào)與信息處理課程群建設(shè)模式及優(yōu)化研究與實(shí)踐”(X JG 1 0 1 9)