以應(yīng)用為主線的信息處理類(lèi)課程教學(xué)模式

許 杰，李含平，邸國(guó)輝

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江大慶163319;2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶163319)

信息處理類(lèi)課程主要包括“信號(hào)與系統(tǒng)”“數(shù)字信號(hào)處理”“數(shù)字圖像處理”“EDA技術(shù)”“嵌入式系統(tǒng)”“DSP技術(shù)應(yīng)用”“虛擬儀器技術(shù)”“單片機(jī)原理”等課程。在高等院校的人才培養(yǎng)方案中，信號(hào)與信息處理已經(jīng)成為信息與通信工程學(xué)科的一個(gè)重要方向，相關(guān)的信息處理類(lèi)課程在人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用。以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力為出發(fā)點(diǎn)的教學(xué)模式，能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，將枯燥的理論講解與公式推導(dǎo)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)思想的轉(zhuǎn)變。

1 信息處理類(lèi)課程教學(xué)現(xiàn)狀

信息處理類(lèi)課程是高等院校電子信息、通信工程專業(yè)的核心課程，該類(lèi)課程理論性和實(shí)踐應(yīng)用性都很強(qiáng)，然而傳統(tǒng)的教學(xué)模式很少去探究理論知識(shí)在工程實(shí)際中的作用，限制了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

1.1 課程內(nèi)容繁雜抽象

繁雜的數(shù)學(xué)內(nèi)容和數(shù)學(xué)結(jié)果使學(xué)生感到難學(xué)、難懂、難用，教師只重視課程內(nèi)容的理論講解，依據(jù)教材進(jìn)行授課，不能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)例分析，使學(xué)生對(duì)課程失去學(xué)習(xí)興趣，阻礙了學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的提高。

1.2 教學(xué)過(guò)程重理論、輕應(yīng)用

在教學(xué)過(guò)程中，如果不能讓學(xué)生親自感受到課程在應(yīng)用方面的具體實(shí)例，學(xué)生只能死記硬背，不能從應(yīng)用角度去掌握。因此，我們需要挖掘他們的探索精神和創(chuàng)造能力，提高其學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力。

1.3 課堂效果缺乏生動(dòng)性

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師是課堂的主體，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，師生間的課堂交流不順暢，教學(xué)效果不佳。

1.4 考核方式靈活性差

傳統(tǒng)的考核手段以考核學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解與掌握情況為主，體現(xiàn)在試卷和平時(shí)出勤上，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的考核，致使部分實(shí)踐應(yīng)用能力強(qiáng)的學(xué)生的期末成績(jī)不是很高，淡化了對(duì)學(xué)生平時(shí)實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

2 信息處理類(lèi)課程教學(xué)改革思路

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程存在的問(wèn)題，以提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力為最終目的，以必要的理論知識(shí)為手段，建立以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系。

2.1 優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程

以學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心，打造使學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合協(xié)調(diào)發(fā)展的課堂教學(xué)，完善課堂與實(shí)踐應(yīng)用的高度結(jié)合，將理論與具體的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生在“學(xué)”的過(guò)程中真正體會(huì)到知識(shí)的無(wú)窮魅力。信息處理類(lèi)課程是應(yīng)用性極強(qiáng)的系列課程，課堂教學(xué)過(guò)程中理論性的講授不宜過(guò)多，所講授的內(nèi)容應(yīng)以學(xué)科發(fā)展為大背景，讓學(xué)生及時(shí)了解課程與學(xué)科的最新進(jìn)展。教師對(duì)講授內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，突出每門(mén)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，重在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.2 拓展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

信息處理類(lèi)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，每個(gè)課程都配置實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。在突出課堂理論與應(yīng)用結(jié)合的基礎(chǔ)上，針對(duì)該類(lèi)課程的性質(zhì)，從系統(tǒng)角度出發(fā)，設(shè)計(jì)整個(gè)課程群的實(shí)踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施及設(shè)計(jì)，全面提升學(xué)生的動(dòng)手能力及應(yīng)用能力。(1)加強(qiáng)課內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化課上課下的互動(dòng)研究與學(xué)習(xí);(2)增加設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)比例，促進(jìn)學(xué)習(xí)創(chuàng)造思維和動(dòng)手能力的全面提高;(3)適度開(kāi)展專題研究實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

2.3 強(qiáng)化工程應(yīng)用實(shí)踐

在理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生參與到具體的工程實(shí)踐中來(lái)，以各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽和參與教師的科研課題為載體，促進(jìn)學(xué)生理論知識(shí)、工程應(yīng)用和研究能力的全面提高。通過(guò)布置課程作業(yè)來(lái)提高學(xué)生的應(yīng)用能力，鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)特定的知識(shí)點(diǎn)自主設(shè)計(jì)作業(yè)題目。在“DSP原理”和“單片機(jī)應(yīng)用”這類(lèi)軟硬件的實(shí)踐課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)設(shè)計(jì)一些“無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案”的開(kāi)放性課堂作業(yè)，可以達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的目的。同時(shí)，以參加省、地區(qū)、國(guó)家的各類(lèi)科技或電子競(jìng)賽為載體，來(lái)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和實(shí)踐能力，學(xué)生圍繞競(jìng)賽內(nèi)容查閱文獻(xiàn)，完成競(jìng)賽內(nèi)容的軟硬件設(shè)計(jì)和具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的高效結(jié)合。

2.4 豐富課程考核方法

信息處理類(lèi)課程是應(yīng)用性很強(qiáng)的課程體系。單純地考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，不能真正體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐能力。應(yīng)提高考核過(guò)程的靈活性，改變平時(shí)成績(jī)和期末考試相結(jié)合的單一性的考核辦法，將考核方式拓展為平時(shí)考查、實(shí)踐能力考查、專題討論、期末考試等方式相結(jié)合。

(1)平時(shí)考查:包括出勤、作業(yè)和課堂回答問(wèn)題，學(xué)生參與課堂師生互動(dòng)情況。(2)實(shí)踐能力考查:重點(diǎn)考核學(xué)生在課上或課下的動(dòng)手能力。(3)專題討論:選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)，將學(xué)生分成5～6人的學(xué)習(xí)小組，開(kāi)展相關(guān)內(nèi)容的專題討論。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和應(yīng)用能力。具體表現(xiàn)為:第一，布置專題。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，布置各小組的專題內(nèi)容，也鼓勵(lì)學(xué)生提出感興趣的專題。第二，查找資料。學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式，去圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)等查閱資料，形成匯報(bào)材料。第三，交流總結(jié)。每個(gè)小組用8～10分鐘時(shí)間講解專題內(nèi)容，教師對(duì)專題內(nèi)容的匯報(bào)過(guò)程進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。(4)期末考試:期末考試的試題淡化理論考核，突出對(duì)實(shí)踐應(yīng)用能力的探索。

3 結(jié)果分析

3.1 教學(xué)實(shí)踐

在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，以我校通信2011級(jí)(51人)和2012級(jí)(62人)為研究對(duì)象，對(duì)2011級(jí)學(xué)生采取傳統(tǒng)的圖像教學(xué)模式，對(duì)2012級(jí)學(xué)生采取以“應(yīng)用為主線”的教學(xué)模式，以“數(shù)字圖像處理”作為實(shí)踐課程，以Matlab7.1作為軟件載體;對(duì)兩種教學(xué)模式設(shè)定相應(yīng)的考核指標(biāo)，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，論證本文所采取的教學(xué)模式的可行性。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 實(shí)踐結(jié)果

2012級(jí)學(xué)生較2011級(jí)學(xué)生在出勤率、聽(tīng)課狀態(tài)等方面存在很大的差異。

表1 2011級(jí)與2012級(jí)主要指標(biāo)對(duì)比 %

在表1中，從出勤率上看，學(xué)生能夠動(dòng)手參與課堂的應(yīng)用實(shí)踐，缺課現(xiàn)象有所減少;從課程作業(yè)完成情況看，2012級(jí)學(xué)生完成得非常優(yōu)秀，2011級(jí)學(xué)生的完成率較低;從師生互動(dòng)上看，2011級(jí)學(xué)生更注重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo)和算法的理解，2012級(jí)學(xué)生則更多地集中于實(shí)踐應(yīng)用方面的探討與交流，互動(dòng)效果優(yōu)異;從及格率上看，2012級(jí)學(xué)生比2011級(jí)學(xué)生要好一些，主要原因是前者有實(shí)踐應(yīng)用的體驗(yàn)，提升了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，而后者以記憶為主，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不夠深入，學(xué)習(xí)效果也不理想。

3.2.2 學(xué)科競(jìng)賽能力

通過(guò)改革信息處理類(lèi)課程的教學(xué)模式，能夠全面提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，參加各類(lèi)科技競(jìng)賽是體現(xiàn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和實(shí)踐應(yīng)用能力的重要途徑。我校針對(duì)信息處理類(lèi)課程的特點(diǎn)，在部分相關(guān)課程的課堂教學(xué)中采取教學(xué)模式改革，在學(xué)生參加省、地區(qū)及國(guó)家組織的電子設(shè)計(jì)大賽中，參賽成績(jī)和獲獎(jiǎng)率有了一定的提高。

表2 2013年與2014年各項(xiàng)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)率對(duì)比 %

從表2中可以看出，在信息處理類(lèi)課程中實(shí)施“應(yīng)用為主線”的教學(xué)模式改革，極大地提高了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。在2013年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，由電氣工程專業(yè)的學(xué)生組成的參賽團(tuán)隊(duì)，獲得此次大賽的二等獎(jiǎng);由電子信息和通信工程專業(yè)學(xué)生組成的學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加“飛思卡爾”杯智能車(chē)大賽，獲得東北地區(qū)二等獎(jiǎng)2獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，等等。

以學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的考核機(jī)制無(wú)法確定一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，只能由授課教師根據(jù)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力來(lái)進(jìn)行評(píng)判，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不好把握，而且需要在實(shí)驗(yàn)室上課。

4 結(jié)語(yǔ)

在信息處理類(lèi)課程的教學(xué)過(guò)程中，采取以“應(yīng)用為主線”的教學(xué)模式，能夠提升學(xué)生的實(shí)踐能力，調(diào)動(dòng)對(duì)課程學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的參與意識(shí)。

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