實(shí)驗(yàn)課網(wǎng)絡(luò)化評(píng)分體系改革的研究與探索

王海青 錢玲 谷亞林

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力起著重要作用，以信號(hào)分析與處理課群實(shí)驗(yàn)課為例，研究實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化評(píng)分體系的改革，通過建立科學(xué)的信號(hào)分析與處理課群的實(shí)驗(yàn)評(píng)分體系，采取多種不同的實(shí)驗(yàn)考核方式相結(jié)合，建立多樣化、綜合化的實(shí)踐教學(xué)體系，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：信號(hào)處理課群實(shí)驗(yàn)課;網(wǎng)絡(luò)化;考評(píng)體系

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）38-0276-03

一、緒論

信號(hào)分析與處理課群包含有：“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“DSP應(yīng)用技術(shù)”課程，是電子信息類專業(yè)的核心課程，在教學(xué)環(huán)節(jié)上相互之間起著承上啟下的作用。其中“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課程是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得尤為重要;“DSP應(yīng)用技術(shù)”課程要求學(xué)生掌握DSP芯片的工作原理以及培養(yǎng)學(xué)生具備DSP芯片應(yīng)用開發(fā)的能力，該課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，課程配套實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力提高顯著?？己朔绞绞钦n程教育及教學(xué)效果評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)，理論課程的考核方式經(jīng)過多年的實(shí)踐與改革[1-3]，已趨于完善，而對(duì)實(shí)驗(yàn)考核的教學(xué)改革少有研究，因此需要探索更科學(xué)的考核方法，以改變目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中重過程輕考核的普遍現(xiàn)象。另外，在當(dāng)今信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越廣地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，將計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代高等教育中[4-7]，是現(xiàn)代高等教育發(fā)展的需要。本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化評(píng)分體系的研究，采取多種不同考核方式相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和評(píng)分機(jī)制，建立具有多樣化、綜合化，分層次、重創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐操作與理論基礎(chǔ)的相輔相成。該體系以建立科學(xué)的信號(hào)處理課群的實(shí)驗(yàn)評(píng)分體系為目標(biāo)，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，而且能夠提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

我校“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”實(shí)驗(yàn)課程各設(shè)有8學(xué)時(shí)，其內(nèi)容為對(duì)理論的驗(yàn)證，旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對(duì)基本概念、基礎(chǔ)理論、基本分析方法和算法有更深入的理解?！癉SP應(yīng)用技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程則有16個(gè)學(xué)時(shí)，在以TMS320F2812為核心的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下的仿真，通過CCS軟件開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行的較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。目前信號(hào)處理課群的配套實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)主要問題：

1.實(shí)驗(yàn)過程難以考核。信號(hào)分析與處理的實(shí)驗(yàn)主要在實(shí)驗(yàn)室完成，在實(shí)驗(yàn)過程中，由于學(xué)生人數(shù)較多，老師不僅要進(jìn)行教學(xué)，還需要指導(dǎo)，不能兼顧所有的學(xué)生。如“周期信號(hào)的頻譜測(cè)試”這一實(shí)驗(yàn)過程中，第一次接觸信號(hào)發(fā)生器和選頻電平表的同學(xué)，對(duì)儀器的操作不能得心應(yīng)手，常出現(xiàn)不能輸出相應(yīng)的參數(shù)波形情況，老師在指導(dǎo)過程中不能夠?qū)γ恳粋€(gè)學(xué)生的操作細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果仔細(xì)觀察并做出客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。大部分信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)，都是根據(jù)每組最后完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)判，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲粌H不利于發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，也難以在實(shí)驗(yàn)過程中杜絕學(xué)生互相間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抄襲現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)考核比重低。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、科研能力，以更好地滿足社會(huì)對(duì)電子專業(yè)人才的需求。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以課堂教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，實(shí)驗(yàn)在課程考核中所占比重很低。并由于信號(hào)處理課群中的理論環(huán)節(jié)難度較大，涉及的數(shù)學(xué)較多，知識(shí)點(diǎn)繁雜，因此，學(xué)生主要精力放在理論學(xué)習(xí)中，把大量的時(shí)間花在數(shù)學(xué)問題的演算上，對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)后的分析所花時(shí)間甚少，總體對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠。

三、網(wǎng)絡(luò)化考評(píng)體系改革的思路

根據(jù)以上分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程考核不夠具體化，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)差距不大。為了解決這一矛盾，可通過對(duì)信號(hào)分析與處理課群實(shí)驗(yàn)課所在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理，對(duì)信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理。具體到在信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室每臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝攝像頭，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的監(jiān)控考評(píng)，其次選擇合適的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化管理軟件，從而完成信號(hào)處理課群實(shí)驗(yàn)考核的網(wǎng)絡(luò)化體系改革。實(shí)驗(yàn)課利用監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化資源，記錄下每一組學(xué)生實(shí)驗(yàn)的全程操作情況及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程，在實(shí)驗(yàn)課后由實(shí)驗(yàn)老師仔細(xì)觀察，考查每組學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的情況，再根據(jù)具體項(xiàng)目的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。不僅做到實(shí)驗(yàn)評(píng)分有據(jù)可依，而且也杜絕了個(gè)別同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中渾水摸魚、互相抄襲現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理體系示意圖如圖1所示。

該管理體系的實(shí)現(xiàn)綜合了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核的延伸，有著科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確、公平等優(yōu)點(diǎn)。而監(jiān)控考評(píng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，需要選擇合適的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化管理軟件，我們這里利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)——“Timber-Exam”，該系統(tǒng)在我?！缎盘?hào)與系統(tǒng)》上機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化試題考核教改的建設(shè)已完成。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在我校信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)室已調(diào)試成功，后期只需要具體到在實(shí)驗(yàn)室每臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝攝像頭，完成聯(lián)機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的視頻監(jiān)控管理。通過實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)與打分。改變了以往只注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不注重實(shí)驗(yàn)過程的狀況，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的重視加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。

四、實(shí)踐探索

在信號(hào)分析與處理課群實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們從電子信息類的教學(xué)任務(wù)著手，以培養(yǎng)出既具有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)，又具有良好的工程實(shí)踐能力的綜合性電子人才為目的，以實(shí)驗(yàn)考核體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法為改革思路，采取了以下幾個(gè)方面的措施。

1.實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化管理及客觀評(píng)價(jià)體系的研究。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的監(jiān)控考評(píng)，需要選擇合適的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化管理軟件，從而完成信號(hào)分析與處理課群實(shí)驗(yàn)考核的網(wǎng)絡(luò)化體系改革。配合我校目前“信號(hào)與系統(tǒng)”正在進(jìn)行的上機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化試題考核的教改課題，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)課也進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理。該系統(tǒng)已經(jīng)安裝在電子信息與光電技術(shù)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試成功。后期只需要具體到在信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室每臺(tái)計(jì)算機(jī)加裝攝像器材，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的視頻監(jiān)控考評(píng)，從而完成信號(hào)處理課群實(shí)驗(yàn)考核的網(wǎng)絡(luò)化體系改革。

信號(hào)分析與處理課群實(shí)驗(yàn)以網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控為依托，實(shí)驗(yàn)老師以組為單位，考查每組學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的情況，再根據(jù)具體項(xiàng)目的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程的考核主要包括：操作是否規(guī)范、能否正確使用實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理與科學(xué)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄是否做到實(shí)事求是、能否遵守實(shí)驗(yàn)室條例、能否順利完成實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。如：“信號(hào)與系統(tǒng)”及“數(shù)字信號(hào)處理”硬件實(shí)驗(yàn)，側(cè)重點(diǎn)在：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、篩選，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、記錄;“DSP應(yīng)用技術(shù)”課程的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，則需考核學(xué)生掌握課程知識(shí)、運(yùn)用課程知識(shí)解決工程問題及綜合運(yùn)用理論的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的一些關(guān)鍵性步驟制訂具體的考核依據(jù)，做到評(píng)分體系的客觀、公平。

2.構(gòu)建課群不同實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的考評(píng)體系。以網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為改革思路，進(jìn)行驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合研究性實(shí)驗(yàn)的多層面結(jié)合，實(shí)現(xiàn)單門課程實(shí)驗(yàn)、課程群系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、課外參與科研課題的階梯式推進(jìn)，建立包括基礎(chǔ)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)、課程群系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)等方面的實(shí)踐教學(xué)體系，如圖2所示。針對(duì)不同平臺(tái)，設(shè)立不同實(shí)驗(yàn)考核方式，從而建立具有多樣化、綜合化，分層次、重創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)體系，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，提高學(xué)生的解決復(fù)雜工程問題能力為最終目標(biāo)。

經(jīng)過初期建設(shè)，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)在原有硬件實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加學(xué)生自主選題的信號(hào)處理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而“數(shù)字信號(hào)處理”課程則增加一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)考試;“DSP應(yīng)用技術(shù)”由基于定點(diǎn)DSP芯片的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，拓展到定點(diǎn)和浮點(diǎn)都要學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)室也從TI公司生產(chǎn)的定點(diǎn)芯片TMS320F2812為核心的實(shí)驗(yàn)箱，拓展到浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C28335的嵌入式DSP控制模板SEED-DEC28335實(shí)驗(yàn)箱，增加A/D數(shù)據(jù)采集、串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘?shí)驗(yàn)，擴(kuò)充了綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜合性實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為不同水平的學(xué)生提供了多種培養(yǎng)方案，將學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合。從課程實(shí)驗(yàn)、課程群系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、科研訓(xùn)練和課外參與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的階梯式推進(jìn)，強(qiáng)化課程實(shí)踐訓(xùn)練和能力培養(yǎng)。

3.依托課程改革，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)改革。目前，我校信號(hào)分析與處理課群中“信號(hào)與系統(tǒng)”課程已經(jīng)通過課程考核方式的改革，取得初步的成績(jī)，學(xué)生反映良好。為了使學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，我們依托信號(hào)分析與處理課群的考核方式改革，進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)考核進(jìn)行改革，逐步提升實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的比例，強(qiáng)化過程性的考核，淡化期末考試。注重平時(shí)實(shí)踐教學(xué)的考核，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，通過加大實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比例，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和系統(tǒng)創(chuàng)新能力，提高教學(xué)效果。另外，為了增強(qiáng)學(xué)生的初步系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，采用多種實(shí)驗(yàn)考核方式相結(jié)合，如基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、上機(jī)考核等，幾種方式從不同側(cè)面促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)，從不同層次上加速學(xué)生知識(shí)能力的轉(zhuǎn)化。本課群中結(jié)合實(shí)驗(yàn)的課程考核示意圖見圖3所示。

這樣多種實(shí)踐考核相結(jié)合的應(yīng)用，不僅有利于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的重視，更是提升了學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。多種實(shí)驗(yàn)考核方式并用互補(bǔ)，從不同側(cè)面檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)、促進(jìn)教學(xué)，從不同層次上加速學(xué)生知識(shí)能力的轉(zhuǎn)化。每一種考核結(jié)構(gòu)在考核成績(jī)中只占一定比例，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，使其結(jié)合起來更為客觀公正。

五、結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核是學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)的“知”與實(shí)踐操作的“行”達(dá)成合一的雙翼，是理工科教學(xué)研究與探索的方向之一。本文對(duì)采用多種實(shí)驗(yàn)考核方式、建設(shè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的客觀評(píng)價(jià)體系和實(shí)驗(yàn)過程的網(wǎng)絡(luò)化管理等教學(xué)改革的探索研究，既能滿足現(xiàn)階段對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，順應(yīng)教學(xué)規(guī)律，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高動(dòng)手能力、科研能力，加強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。因此實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化評(píng)分體系是電子化教學(xué)不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所帶來的教育思想、教學(xué)方法的重要變革。

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Research and Exploration on the Reform of Networked Scoring Systems in Experimental Courses

—For the Courses of Signal Processing

WANG Hai-qing，QIAN Ling，GU Ya-lin

（School of Electronic and Optical Engineering，Nanjing University of Science & Technology，Nanjing，Jiangsu 210094，China）

Abstract：Experimental teaching plays an important role in cultivating students' practical ability.In this paper，taking experimental course group of signal processing as an example，the reform of experiment scoring system based on network has been investigated.By developing a scientific experiment scoring system and a variety of experimental assessment methods，a diversified and comprehensive practical teaching system will be established which will be benefit for drawing students' attention to experiments and improving students' practical ability.

Key words：experimental course group of signal processing;networking;evaluation system