基于OBE導(dǎo)向的《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)體系研究

呂明 賈磊 王晨波

摘 要：《信號(hào)與系統(tǒng)》是生物醫(yī)學(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程概念性強(qiáng)，公式繁多，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，長(zhǎng)期以來(lái)均被認(rèn)為電子類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)較難學(xué)習(xí)掌握的課程之一。對(duì)此文章引入OBE教育理念，從一種新的視角對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)的課程體系進(jìn)行探索和改革，培養(yǎng)出學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際把所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用于工程問(wèn)題的能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

關(guān)鍵詞：OBE；信號(hào)與系統(tǒng)；教學(xué)方法

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education），即OBE，也稱(chēng)目標(biāo)導(dǎo)向教育、能力導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育，是一種以學(xué)生最終應(yīng)掌握成果能力為目標(biāo)去安排、實(shí)施教學(xué)和評(píng)價(jià)的教育體系。中國(guó)于2016年6月被《華盛頓協(xié)議》正式接納，我國(guó)也引入了美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)家教育改革的主流理念，即為持續(xù)改進(jìn)教育質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)成效導(dǎo)向的保障理念，課堂主導(dǎo)由教師改為學(xué)生。工程教育模式（Conceive，Design，Implement，Operate），即CDIO，是OBE教育模式應(yīng)用于工程專(zhuān)業(yè)的體現(xiàn)。CDIO教育模式要求工程類(lèi)畢業(yè)生要具備工程基礎(chǔ)知識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、個(gè)人能力及工程系統(tǒng)能力。對(duì)于工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，“回歸工程”、培養(yǎng)學(xué)生的“大工程觀”是當(dāng)今國(guó)際工程教育的倡導(dǎo)的主流理念?！缎盘?hào)與系統(tǒng)》是電子類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是很多高等院校的考研課程。該課程內(nèi)容主要包括連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析、離散系統(tǒng)的時(shí)域分析、傅里葉變換、連續(xù)系統(tǒng)的s域分析、離散系統(tǒng)的z域分析及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析六大模塊，其中傅里葉變換，拉普拉斯變換和z變換三變換是課程重點(diǎn)內(nèi)容。下面我們從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)體系三方面討論基于OBE及CDIO的教育理念的信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)改革。

一、OBE模式下的《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革

（一）確立課程目標(biāo)

OBE強(qiáng)調(diào)學(xué)生畢業(yè)時(shí)要掌握什么樣的學(xué)習(xí)成果，畢業(yè)要求是培養(yǎng)目標(biāo)的支撐，培養(yǎng)目標(biāo)是確定畢業(yè)要求的依據(jù)。依據(jù)新論證的培養(yǎng)方案，重新明確本課程更適應(yīng)畢業(yè)要求成果的課程目標(biāo)，課程目標(biāo)劃分為基本理論知識(shí)、基本技能、基本素質(zhì)三大模塊。

1.基本理論知識(shí)。（1）了解信號(hào)與線(xiàn)性系統(tǒng)的基本概念，信號(hào)與線(xiàn)形系統(tǒng)的分類(lèi)。（2）掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法，熟練掌握卷積積分。（3）掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析方法，熟練掌握傅立葉變換和性質(zhì)，掌握信號(hào)頻譜的概念。（4）掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析方法，熟練掌握拉普拉斯變換和性質(zhì)及其應(yīng)用。（5）了解線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的模擬，掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念。（6）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析方法，熟練掌握抽樣定理的應(yīng)用。（7）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的Z變換域分析法，熟練掌握Z(yǔ)變換的概念和性質(zhì)。（8）了解狀態(tài)變量的分析法。

2.基本技能。（1）初步掌握測(cè)試電信號(hào)的時(shí)域特性、頻域特性的基本方法。（2）能應(yīng)用所學(xué)過(guò)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域或變換域的計(jì)算分析、處理。（3）能簡(jiǎn)明扼要地用實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所要證明和解決的問(wèn)題。

3.基本素質(zhì)。（1）進(jìn)一步加深基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的學(xué)習(xí)，為學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打下牢固的基礎(chǔ)。（2）引導(dǎo)學(xué)生逐漸掌握獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成尊重科學(xué)、激發(fā)探索、勇于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐的良好素質(zhì)。（3）發(fā)揮學(xué)生智力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生利用辯證唯物主義的觀點(diǎn)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。根據(jù)學(xué)院的教育方針，要十分重視學(xué)生全面發(fā)展，培養(yǎng)為生物醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化、電子工程類(lèi)服務(wù)的優(yōu)秀專(zhuān)業(yè)人才。

（二）教學(xué)內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)

基于OBE理念，課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要依據(jù)于畢業(yè)要求，為此優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為達(dá)到畢業(yè)要求做貢獻(xiàn)。結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案還讓信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)大綱，明確該課程的教學(xué)目標(biāo)，研究課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因材施教優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在工程項(xiàng)目，即實(shí)際問(wèn)題上去詮釋如信號(hào)的抽樣恢復(fù)，信號(hào)的三大化等問(wèn)題，而不僅僅是通過(guò)公式，理論講解這些抽象知識(shí)。同時(shí)建立適當(dāng)模型增加案例分析，如信號(hào)與系統(tǒng)知識(shí)在生物醫(yī)學(xué)工程、通信工程等方面的應(yīng)用，把抽象內(nèi)容具體化，學(xué)生更容易理解接受?，F(xiàn)今，信號(hào)與系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，除部分內(nèi)容用線(xiàn)上課程學(xué)習(xí)外，大部分內(nèi)容授課形式仍以理論教學(xué)為主，授課方法以PPT加板書(shū)的形式，多講解各種原理性質(zhì)的公式推導(dǎo)，但涉及到大量數(shù)學(xué)計(jì)算，學(xué)生在掌握方面有些困難，以致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。所以，根據(jù)本課程的特點(diǎn)，用多樣化的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)OBE 的教育理念中的學(xué)習(xí)產(chǎn)出。例如，首先，在課程開(kāi)始，用講授教學(xué)法講解課程的基礎(chǔ)知識(shí)；其次，在學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)有所了解之后，以案例教學(xué)法為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)法為輔，借助實(shí)際案例分析，設(shè)置適當(dāng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，循序漸進(jìn)讓學(xué)生掌握課程目標(biāo)；最后，利用討論教學(xué)法，讓學(xué)生自己提出問(wèn)題并分組討論案例，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

（三）評(píng)價(jià)體系

OBE教育理念強(qiáng)調(diào)畢業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的學(xué)習(xí)成果，為檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，課程考核應(yīng)采用梯次及多元化的評(píng)價(jià)體系，全方位的評(píng)價(jià)學(xué)生。評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)不再是傳統(tǒng)的平時(shí)成績(jī)加實(shí)驗(yàn)成績(jī)加期末考試成績(jī)形式，而是在此基礎(chǔ)上應(yīng)形成形成性評(píng)價(jià)，例如在學(xué)生分組討論時(shí)，對(duì)學(xué)生的課前準(zhǔn)備情況、討論情況、上臺(tái)講解情況和小組團(tuán)隊(duì)協(xié)作情況作出客觀的評(píng)價(jià)，并同時(shí)私下反饋給各位學(xué)生，照顧學(xué)生心理的同時(shí)對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行表?yè)P(yáng)和提出建議，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二、結(jié)語(yǔ)

以產(chǎn)出結(jié)果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的OBE教育模式，按照工程教育CDIO模式進(jìn)行課程改革建設(shè)，是中國(guó)工程教育與歐美國(guó)家接軌的必然趨勢(shì)。以培養(yǎng)目標(biāo)中對(duì)畢業(yè)成果要求為依據(jù)，制定課程目標(biāo)的，改革教學(xué)內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)并形成新的評(píng)價(jià)體系，培養(yǎng)為生物醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化、電子信息類(lèi)服務(wù)的優(yōu)秀專(zhuān)業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

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