“測試信號分析與處理”課程教學改革的若干思考

摘要：“測試信號分析與處理”是測控技術及儀器專業(yè)的核心課程之一，提出了在該課程教學改革中對學生自主學習能力的培養(yǎng)、學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、學生實踐能力的培養(yǎng)、學生國際化能力的培養(yǎng)和學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)等內(nèi)容的思考，并給出了自己的體會。

關鍵詞：測試信號分析與處理；教學改革；能力培養(yǎng)

作者簡介：陳禎（1973-），女，湖南永州人，武漢理工大學機電工程學院，講師。（湖北?武漢?430070）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）27-0079-02

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的動力。培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型人才，是建設創(chuàng)新型國家、實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略的關鍵，意義重大。高等學校肩負著培養(yǎng)創(chuàng)新人才、發(fā)展科技文化、服務經(jīng)濟建設的歷史重任，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才，是高等學校的首要任務，需要在教學的各個方面為培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力創(chuàng)造條件。高等學校課程教學改革應圍繞培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才這個首要任務進行。通過多年來進行“測試信號分析與處理”課程的教學實踐，就該課程教學改革中圍繞培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才這個首要任務的若干內(nèi)容進行思考并提出自己的體會。

一、“測試信號分析與處理”課程的重要性

“測試信號分析與處理”是測控技術及儀器專業(yè)的核心課程之一，隨著科學技術的迅速發(fā)展，信號處理技術已成為我國實施以信息化帶動工業(yè)化戰(zhàn)略的橋梁?！皽y試信號分析與處理”課程的研究對象是動態(tài)測試中常用的傳感器、信號調(diào)理電路及記錄儀器等的工作原理，測量裝置基本特性的評價方法，測試信號的分析和處理，以及常見物理量的測量方法等。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生能合理地選用測試裝置并初步掌握進行動態(tài)測試所需的基本知識和技能，為學生進一步學習、研究和處理測試技術問題打下基礎。

二、學生能力的培養(yǎng)

1.學生自主學習能力的培養(yǎng)

“測試信號分析與處理”是一門理論性和實踐性都很強的課程，其特點為概念抽象，數(shù)學計算量大，并且涉及大量的矩陣計算和公式推導，計算復雜，勢必使學生難以理解，使教學質(zhì)量大打折扣。而且由于該課程的適用面極廣，很多學校的不同專業(yè)都開設了該課程，但課程與專業(yè)的結合并不緊密，沒有突出其專業(yè)特色。如何調(diào)動學生學習的主觀能動性、培養(yǎng)學生自主學習能力非常重要。我們在教學實踐中體會到：

第一，教師要充分認識到學生是教學的主體，是創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的對象，學生應結合自己的特點，適應創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學方式的要求，充分發(fā)揮自己的主觀能動性和主體精神，培養(yǎng)自主學習、主動創(chuàng)新的精神和能力。

第二，教師要充分認識到自己在教學過程中的主導作用，教師本身應結合自己的特點不斷提高自己的創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，成為教育教學的創(chuàng)新者。并以此調(diào)動學生自主學習，激發(fā)學生求知欲和對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求和行動。

第三，教師應將自身的特點與學生的特點有效地融合，在教學內(nèi)容、教學組織形式、教學方式方法等方面要融合師生的教與學的特點，適應學生的基礎條件和個性特點，應當注意從學生的實際出發(fā)，選擇那些更能促進和發(fā)展學生獨立性學習、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學內(nèi)容、組織形式、方式方法。當前工科大學教學方法的改革與創(chuàng)新，著眼點應在于如何通過教師的引導，使學生作為學習主體積極主動地進行探索性學習，從而完成大學階段的知識意義建構。[1]我們在培養(yǎng)學生自主學習能力的教學方法的改革方面進行了一些嘗試，如通過課堂啟發(fā)式教學、推薦學習資料、布置研討問題、組織課后討論、安排學后總結等，提高學生自主學習的興趣和主觀能動性。教師不僅在課堂上傳授知識，更注重組織、引導和鼓勵學生參加實踐，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和勇于創(chuàng)新，利用學校一切有利的教學資源，以任務帶動教學，通過課程設計、課程實習，真刀真槍地在實踐中學習和提高。

2.學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

教學活動是大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本載體，應把創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入到學科教學的各個層面和環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生學會獲取、選擇、判斷和運用知識的能力。首先，要認識到知識、技能的傳授與獲取是為了創(chuàng)新，創(chuàng)新才是教學的動力與目的。其次，學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)，它包含創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，包含著這些內(nèi)容的融合、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、發(fā)展。第三，學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)寓于教學過程的各個方面，其中包括課程教學。如在教學中采用研究型教學模式，以知識教育為依托，以能力培養(yǎng)為主要內(nèi)容，把學習、研究、實踐有機結合，引導學生充分發(fā)揮主觀能動性，創(chuàng)造性地運用知識的融合、重構、聚變和創(chuàng)新，培養(yǎng)學生自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的能力和創(chuàng)新能力，同時將學生培養(yǎng)成具有科學研究的精神、團結合作精神和科學態(tài)度的，高層次、復合型、多樣化的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。引導和組織學生進行研究性學習是“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”著力推行的教學組織形式和教學形式，關系到參與高校的卓越工程師培養(yǎng)目標的實現(xiàn)和培養(yǎng)標準的達到。[2]“測試信號分析與處理”課程同樣肩負培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的任務。在“測試信號分析與處理”課程中，我們對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面進行了一些嘗試，如構建創(chuàng)新性教學內(nèi)容、采用研究性與項目型教學方式方法、布置研討性課后問題和組織專題討論等，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3.學生實踐能力的培養(yǎng)

實踐教學是課程的重要組成部分，它既能鞏固和加深學生對理論知識的感性認識，訓練學生動手操作的實踐技能，又能培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，是培養(yǎng)大學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要陣地。在學生實踐能力的培養(yǎng)方面，第一，師生都要切實認識到理論與實踐的關系，理論來源于實踐，又受實踐檢驗，實踐才是科學發(fā)展的原動力，因此要非常重視實踐能力的培養(yǎng)。第二，學生實踐能力的培養(yǎng)是一個綜合系統(tǒng)，它強調(diào)理論知識學習與實踐能力培養(yǎng)的有機結合，強調(diào)教學內(nèi)容、教學組織形式、教學方式方法、教學環(huán)境與管理條件的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此要加強實踐教學中各種教學資源的優(yōu)選、整合、重構、創(chuàng)新，以最有效的教學模式最大限度地提高學生的實踐能力和在實踐中的創(chuàng)新能力。第三，實踐是創(chuàng)新的基礎，要有原創(chuàng)性的科研和創(chuàng)業(yè)成果，就要有原創(chuàng)性的實踐研究經(jīng)歷，因此在打好實踐基礎時，要加強實踐教學的前沿性、探索性、綜合性和應用性，在學生實踐能力的培養(yǎng)方面從原創(chuàng)性上下功夫?？梢酝ㄟ^建立實驗教學體系、改革實驗教學內(nèi)容與方法、開放實驗教學、重視專業(yè)實習、推行實驗室開放基金立項等提高實驗實習型教學方式的教學效果，也可通過單獨開設專業(yè)綜合實踐課程，并在實驗內(nèi)容、時間、方法上加以改革，有效地采用設計實驗教學法、任務驅動教學法，在基礎性實驗的基礎上，安排設計性實驗、探索性實驗，使實驗更具有前沿性、綜合性和應用性。由于“測試信號分析與處理”課程涉及的概念和理論知識比較抽象，所以學生不易掌握和理解其重要的分析方法，更難以利用相關知識解決相應的專業(yè)問題。其解決途徑是提供一個良好的實驗環(huán)境，讓學生在實踐中理解所學知識點，將原理與應用結合起來。我們在這方面進行了一些嘗試，如在信號分析和處理方面，充分應用MATLAB軟件提供的數(shù)據(jù)采集工具箱、信號處理工具箱以及濾波器設計工具箱等相關命令和函數(shù)，培養(yǎng)學生的研究和開發(fā)能力等。

4.學生國際化能力的培養(yǎng)

創(chuàng)新能力是核心競爭力，創(chuàng)新型人才是國際競爭成敗的關鍵。綜合性、國際化是高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基石。[3]在學生國際化能力的培養(yǎng)方面，首先，要充分認識到學生國際化能力培養(yǎng)的重要性，在全球經(jīng)濟一體化的環(huán)境下，國際間的競爭十分復雜和激烈，學生國際化能力的培養(yǎng)是我國在國際間的競爭中取勝和國家發(fā)展的重要條件。其次，學生國際化能力的培養(yǎng)涉及到人才培養(yǎng)的各個方面，在專業(yè)的培養(yǎng)目標、教學體系、課程設置、教學方式等方面都有相應的要求和規(guī)劃，課程教學是其中的一個重要方面。

“測試信號分析與處理”課程在教學中要相應安排一些與國際化要求有關的教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)大學生國際化競爭能力，我們在這方面進行了一些嘗試。在通常的教學中選擇了一些國際上前沿性的教學內(nèi)容，同時配以標準化的專業(yè)英語詞匯和語句，以培養(yǎng)學生國際化能力。

此外，專門為此課程開設了雙語教學，在“測試信號分析與處理”雙語教學實踐中進行了一些改革。第一，課程教材選擇了《數(shù)字信號處理基礎》（作者：范德維格特，尹霄麗改編，電子工業(yè)出版社2011年出版）。此教材提供英文版本和相應的中文譯文版本，可滿足不同英文程度的學生進行學習，教材內(nèi)容覆蓋全面，深入淺出，結合大量實際例子進行講解，易于理解，隨書附帶的光盤中有每章的英文小節(jié)和小測驗，便于學生進行復習總結；光盤中有大量的音頻和圖像信號，便于學生對比信號處理前后結果，并配備作者自行開發(fā)的MATLAB函數(shù)，方便學生進行實驗驗證，從而激發(fā)學習興趣，該書作者為加拿大Camosun學院計算機與電子工程技術系教授，語言流暢，有利于提高學生的英語實踐能力。第二，構建立體化雙語教材，全方位提供教學服務，將理論與實踐緊密結合，將枯燥難懂的理論知識形象化、生動化，有助于提高雙語教學質(zhì)量，提高學生學習興趣。我們進行了以國外原版教材為基礎的立體化教材的建設，包括雙語的電子教案、中英文對照的課程導讀、雙語實驗指導書、雙語多媒體課件、習題與試卷、專業(yè)英語詞匯表、虛擬機電測試信號分析處理實驗室等。第三，改革了課程的教學方式與考核方式，以Team work為實驗對象，注重團隊合作、協(xié)同進步精神?；纠砟睿篢eam work是若干學生一組，通過雙語課程的學習，對自己感興趣的與課程內(nèi)容相關的理論、產(chǎn)品等，在課內(nèi)、外進行更全面的學習和討論，最后提交討論PPT并進行講解。上一學年在本課程的數(shù)字濾波器設計這一核心章節(jié)，試用了這種教學模式，效果明顯，學生的學習興趣大大提高，自主學習的主動性和團隊協(xié)作的積極性都有了明顯改善。另外，還要注重平時學習過程的引導和督促，注重平時作業(yè)及實驗環(huán)節(jié)的指導與考核，引導學生更加注重學習能力的養(yǎng)成及外語工具的運用，全面考核學生的綜合能力（包括外語應用能力），培養(yǎng)學生運用課程知識分析和解決實際問題的能力。[4]

5.學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)

基于學生在校學習的目的是為了畢業(yè)后找到一份好的工作，學生畢業(yè)后的工作能力和創(chuàng)新能力才是教學的目標，培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展能力成為大學教育工作者的重要任務。首先，要認識到培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展能力的重要性。其次，要認識到學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)涵蓋各個方面，應包括可持續(xù)發(fā)展的基礎能力、可持續(xù)發(fā)展的應變能力、可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新能力等。第三，可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)是教學各個方面進行培養(yǎng)的綜合結果，課程教學是其中的一個重要內(nèi)容，課程教學應該在學生可持續(xù)發(fā)展的基礎能力、可持續(xù)發(fā)展的應變能力、可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新能力培養(yǎng)中發(fā)揮積極和重要作用?！皽y試信號分析與處理”課程作為測控技術及儀器專業(yè)的核心課程之一，對該專業(yè)學生畢業(yè)后的可持續(xù)發(fā)展能力有著重要的作用。為此，我們在通過該課程培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展能力方面進行了一些嘗試，如在教學內(nèi)容安排上為后續(xù)發(fā)展提供教學內(nèi)容的延續(xù)性，教學理論與實踐內(nèi)容的學習和變通運作，與學生畢業(yè)后工作能力、應變能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)相結合。

三、結語

“測試信號分析與處理”課程教學改革中培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才是該課程的首要任務。這其中包括五大能力的培養(yǎng)，即學生自主學習能力、創(chuàng)新能力、實踐能力、國際化能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)，這五大能力是一個統(tǒng)一體，寓于教學的全過程中，課程教學是其中的一個重要方面，可以在這五大能力的培養(yǎng)中充分發(fā)揮作用。

參考文獻：

[1]劉大允,李靖茂,葛暢.工科大學構建和諧校園中有關教學改革的思考[J].中國高教研究,2010,(8):88-89.

[2]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學習[J].高等工程教育研究,

2011,(6):5-15.

[3]裴鋼.高校培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新性人才的幾點思考[J].中國高等教育,

2008,(19):30-32.

[4]陳禎.“測試信號分析與處理”課程雙語教學方法與手段的探索與實踐[J].科技創(chuàng)新月刊,2012,(9).

（責任編輯：孫晴）