李亞文，劉愛軍，趙杰

（商洛學院 電子信息與電氣工程學院，陜西 商洛 726000）

OBE 目標導向強調(diào)以產(chǎn)出為導向[1]，以學生為中心，持續(xù)改進，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力[2-3].因此，電子信息類專業(yè)課程教學以產(chǎn)出為導向積極開展項目式教學模式探索，將項目式教學實踐的“明線”和德育教學的“暗線”相結(jié)合，達到全方位育人的目的[4].以OBE 理念為指導的目標導向課程教學改革，以培養(yǎng)實踐創(chuàng)新人才為目的[5]，重新整合教學內(nèi)容，實施項目式教學形式，要求教學內(nèi)容正向設計，反向?qū)嵤6]，主要包括：設置教學目標、重構(gòu)教學內(nèi)容、整理教學材料、設計教學策略以及教學評價體系等，構(gòu)成了一個閉環(huán)結(jié)構(gòu).

1 信號與系統(tǒng)課程教學現(xiàn)狀

1.1 教學內(nèi)容固化、陳舊，重理論輕實踐

信號與系統(tǒng)課程理論性較強，涉及較多的數(shù)學公式.教師在教學過程中過多強調(diào)理論推導，實驗和實訓課程形式化嚴重.專業(yè)課程教學內(nèi)容不能與時俱進，不了解用人單位對電子信息類專業(yè)人才的技能需求，完全依賴于教綱內(nèi)容，缺乏實踐項目驅(qū)動，使學生學習興趣不高，缺乏學習動力.理論與實踐脫節(jié)，學生難以滿足企業(yè)和行業(yè)發(fā)展需求.

1.2 學生缺乏項目實戰(zhàn)經(jīng)驗

學生雖然在學校內(nèi)參加相關(guān)學科競賽、畢業(yè)設計，但是缺乏系統(tǒng)項目實戰(zhàn)經(jīng)驗，畢業(yè)后很難快速適應工作崗位的需求，實踐創(chuàng)新能力亟需提高.信號處理類的實驗、實訓課程，很少開展項目式教學，一些工程項目中的實際案例在教學過程中往往被“肢解”，以達到輔助鞏固專業(yè)知識點學習的目的，最終也只能淪為一個典型的實踐素材.對于學生而言，如何利用專業(yè)知識，在項目實戰(zhàn)工作中創(chuàng)新性地解決實際問題，依然存在很大困難.

2 OBE 目標導向下的項目式教學

OBE 理念指導下的課程教學要求以產(chǎn)出為導向，電子信息類專業(yè)人才主要培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)具備良好的工程素質(zhì)和人文素養(yǎng)，掌握信號獲取、處理和傳輸?shù)膶I(yè)知識，具有團隊精神、管理協(xié)調(diào)能力和社會責任感的電子信息領(lǐng)域?qū)I(yè)技能人才.因此，項目式的教學方式非常符合電子信息類人才培養(yǎng)的要求，以項目為抓手，課堂教學為載體，充分調(diào)動學生學習的積極性.通過整合專業(yè)知識能力，形成專題模塊化教學，選擇合適的項目案例，開展教學活動.充分利用優(yōu)質(zhì)的線上課程教學資源夯實基礎(chǔ)知識，融入合適的教師科研項目、學科競賽項目以及各類校企合作項目等，支持項目式教學的順利開展.總結(jié)項目成果和教學效果，動態(tài)調(diào)整教學目標，持續(xù)改進.以OBE 理念指導的項目式教學見圖1.

圖1 OBE 目標指導下的項目式教學

以學生為中心的項目式教學始終堅持商洛學院電子信息類人才工程素養(yǎng)培養(yǎng)目標，主旨培養(yǎng)能夠運用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識分析、解決電子信息相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，能夠獨立從事科學研究、電路系統(tǒng)軟硬件技術(shù)開發(fā)、電子產(chǎn)品設計和相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)管理等方面的工作，服務于地方區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的需要.以產(chǎn)出為導向的課程教學要求傳統(tǒng)教學的主體教師要讓位給“以學生為中心”的課堂教學，發(fā)揮學生的主觀能動作用[7-8]，充分利用線上優(yōu)質(zhì)課程資源開展混合式教學，結(jié)合信息技術(shù)，節(jié)約寶貴的課堂教學時間，有效拉長學習的鏈條.

針對電子信息類專業(yè)課程教學中的相關(guān)要素進行分析，探尋線上教學和課內(nèi)外實踐教學之間的最佳切合點[9]，研究混合式教學過程中理論與實踐學習諸要素的融合機制，采用基于項目驅(qū)動的混合式教學模式，充分調(diào)動學生學習的主動性，兼顧學生個性發(fā)展.以學生為中心的項目式教學模式的具體實施過程見圖2，分為課前、課中和課后教學3部分.在課前通過自學線上課程，查閱資料，尋找和設計合理的項目實施方案；在課中進行1～2 組的項目成果匯報，通過生生辯論，師生點評等，拔高問題的深度和廣度，啟發(fā)學生思考，凸顯課程的“兩性一度”；課后通過信息化的教學手段，如學習通、問卷星等收集反饋教學效果，持續(xù)改進，優(yōu)化課程資源，確定合理的項目實施方案，鍛煉學生的實踐創(chuàng)新能力和團隊合作精神，鼓勵學生以此為契機，參加“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新訓練項目、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外作品制作和大學生創(chuàng)新訓練項目等.

圖2 項目式教學的具體實施

3 信號與系統(tǒng)項目式教學案例實施

本節(jié)內(nèi)容是信號與系統(tǒng)中3.3 節(jié)——信號的頻譜分析，主要講解了周期型信號的頻譜分析和頻譜特點，并當周期T趨于無窮大時，周期型信號逼近非周期型信號，分析非周期信號的頻譜，包括幅度譜和相位譜.通過課前推送線上課程資源，課堂講授中以項目案例為載體，使用項目式教學+翻轉(zhuǎn)課堂的形式，以項目式教學的實施為抓手，以翻轉(zhuǎn)課堂為載體，持續(xù)推進以學生為中心的教學理念，教師主導課堂教學，以產(chǎn)出導向為目標，通過項目案例的分享與辯論，巧妙融入課程思政暗線貫穿信號與系統(tǒng)課程教學全過程，實現(xiàn)專業(yè)課程教學育人的目的.

課前以一幅肖像畫導入，引出信號頻譜分析的必要性，提出問題：這幅圖像是科學家愛因斯坦還是女星——瑪麗蓮·夢露的肖像畫，引入課程思政點1：培養(yǎng)學生的質(zhì)疑精神，進行網(wǎng)絡辟謠，崇尚科學，反對迷信，利用科學知識揭示事物的本質(zhì).課程的主要內(nèi)容——周期信號的頻譜、以周期型的矩形脈沖信號為例，歸納周期信號頻譜的特點，滲透切入課程思政點2：結(jié)合法國數(shù)學家、物理學家傅里葉本人的生平講述他的主要成就及研究成果曾被多次拒絕發(fā)表，而最終卻在數(shù)學、科學和工程等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著巨大影響，激勵學生要有強烈的求知欲望和迎難而上、鍥而不舍的鉆研精神.講解非周期信號的頻譜、例題講解求解一些信號的頻譜.應用非周期信號的頻譜分析解決工程實踐問題，（1）語音信號中的頻譜分析，可以實現(xiàn)對語音信號濾噪，還原原始語音信號；（2）圖像二維頻譜分析，幫助學生揭示課前肖像畫圖像的本質(zhì)，滲透切入課程思政點3：利用所學的專業(yè)知識解決工程實踐問題，揭示事物的本質(zhì)，培養(yǎng)學生求真務實的科學素養(yǎng)，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，以及解決實際問題的能力，幫助學生樹立明確的職業(yè)理想.具體的教學設計思路見圖3.

圖3 教學思路設計

4 項目式教學案例應用

4.1 圖像的頻譜分析

課前通過一幅“肖像畫”，提出質(zhì)疑：這幅圖像是偉大的科學家愛因斯坦還是上世紀璀璨的女星——瑪麗蓮·夢露的肖像畫，在時域中已經(jīng)用肉眼無法區(qū)別（見圖4）.通過本節(jié)課程內(nèi)容的學習，通過圖像頻譜分析揭示圖像的本質(zhì).

圖4 課前“肖像畫”

當一幅夢露的圖像經(jīng)過低通濾波器后其細節(jié)變得模糊，而愛因斯坦的圖像經(jīng)過高通濾波器后輪廓變得突出（銳化），而人眼的分辨率有限（相當于一個低通濾波器），當縮小圖像或者遠離圖像時，細節(jié)將不會被人眼接收（低通濾波器帶寬變?。?，所以所看到的圖像就從愛因斯坦變成了夢露.通過對該圖像進行頻譜分析，包括對信號做傅里葉變換，設計不同的濾波器做過濾，繪制信號處理前后的頻譜圖和時域波形圖等，最終得出該幅肖像畫是愛因斯坦的細節(jié)信息（高頻分量）疊加瑪麗蓮·夢露的輪廓信息（低頻分量）而合成的（見圖5）.

圖5 圖像頻譜分析

4.2 語音信號的頻譜分析

語音信號的頻譜分析具體見圖6.給音樂信號疊加上噪音后，直觀的聽覺已經(jīng)很不舒服，做出混疊噪聲的音頻信號時域波形圖（見6a），如何能濾除噪聲信號，還原純凈的音樂信號，分析圖6a 在時域中已經(jīng)無法區(qū)分噪聲信號和音樂信號；轉(zhuǎn)換思路，分析頻域特性，通過分析混疊噪聲的音頻信號的頻譜特性，做出信號的幅度譜（見圖6c）.分析可知，噪聲信號主要集中在高頻部分，音樂信號主要集中在低頻部分，利用脈沖響應不變法設計一個滿足指標的巴特沃斯IIR 濾波器，對該語音信號進行濾波去噪處理可以濾除噪聲信號，可得到純凈的音樂信號，音樂信號的時域波形見圖6b，音樂信號的幅度譜見圖6d.

圖6 語音信號的頻譜分析

5 結(jié)語

本文以產(chǎn)出為目標導向，要求教師制定明確教學目標，包括知識、能力和素質(zhì)目標，以及課程思政目標，深挖知識內(nèi)容中的思政元素，通過積極培育和踐行社會主義核心價值觀，引導學生正確的做人和做事觀念[10-11].以信號與系統(tǒng)項目式具體教學過程為案例，以知識內(nèi)容——周期信號和非周期信號的頻譜分析為主線，以課程思政為暗線，積極探索以產(chǎn)出為導向的項目式教學在電子信息類專業(yè)課程教學中的實踐，目的是培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神，踐行課程思政，潤物無聲、滴水穿石，做到專業(yè)課程育人，最終實現(xiàn)培養(yǎng)應用型人才的目標.