基于競(jìng)賽性任務(wù)與個(gè)性化指導(dǎo)的“信號(hào)與系統(tǒng)” 課程改革

陸 超 鄭競(jìng)宏 李依澤 陳雪梅 吳沛萱

(清華大學(xué) 電機(jī)系， 北京 100084)

“信號(hào)與系統(tǒng)”作為電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科的必修課程，旨在幫助學(xué)生理解信號(hào)與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法[1]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及現(xiàn)代信號(hào)處理理論的不斷革新，僅停留在基礎(chǔ)理論講解和傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域介紹的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)階段工程實(shí)踐的需要[2-4]。因此，如何使學(xué)生將信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本方法和數(shù)學(xué)工具靈活運(yùn)用至本專(zhuān)業(yè)的工程實(shí)踐問(wèn)題、激發(fā)學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)熱情與學(xué)術(shù)志趣，逐漸成為“信號(hào)與系統(tǒng)”課程改革的重點(diǎn)。

清華大學(xué)電機(jī)系在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程多年的教學(xué)實(shí)踐中引入了中期課程調(diào)研讀書(shū)報(bào)告、期末編程任務(wù)等多樣化的研究性學(xué)習(xí)形式。但囿于課程選課人數(shù)多、課堂知識(shí)基礎(chǔ)性較強(qiáng)，致使結(jié)合個(gè)性化指導(dǎo)的深入、持續(xù)的研究性學(xué)習(xí)難以開(kāi)展，同時(shí)研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容和深度也與專(zhuān)業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求有較大差距。因此，我系“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)組希望從內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式上對(duì)現(xiàn)有的課程研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式進(jìn)行改革，從電氣工程領(lǐng)域面臨的電氣信號(hào)采樣、計(jì)算、處理等實(shí)際應(yīng)用難題出發(fā)，結(jié)合課程講授的信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí)，布置具有挑戰(zhàn)性和針對(duì)性的大作業(yè)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主調(diào)研和嘗試的積極性，培養(yǎng)其專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)志趣和科研能力。

基于課程大作業(yè)設(shè)計(jì)的課程改革方案并不新鮮，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外諸多大學(xué)的“信號(hào)與系統(tǒng)”類(lèi)課程中得到了廣泛實(shí)踐。其中，國(guó)內(nèi)大學(xué)比較典型的是北京交通大學(xué)陳后金教授[5]以及清華大學(xué)谷源濤教授[6]教學(xué)團(tuán)隊(duì)講授的信號(hào)類(lèi)課程，國(guó)外則以美國(guó)麻省理工學(xué)院6.003“Signal and Systems”和2.161“Signal Processing: Continuous and Discrete”[7]兩課程較具代表性，表1概括總結(jié)了上述典型課程的大作業(yè)設(shè)計(jì)方案：

表1 典型課程的大作業(yè)設(shè)計(jì)方案

綜合以上國(guó)內(nèi)外信號(hào)類(lèi)課程大作業(yè)的布置方案以及我系課程教學(xué)的實(shí)際特點(diǎn)，目前基于課程大作業(yè)設(shè)計(jì)的課程改革主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1)評(píng)價(jià)模式相對(duì)刻板，學(xué)生積極性不足

類(lèi)似于文獻(xiàn)[5][6]的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制，現(xiàn)階段我系“信號(hào)與系統(tǒng)”課程面向所有學(xué)生設(shè)置了調(diào)研類(lèi)研究報(bào)告和常規(guī)編程操作任務(wù)大作業(yè)，并鼓勵(lì)部分有興趣的學(xué)生選擇自行設(shè)計(jì)大作業(yè)并給予額外分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)。但由于自行設(shè)計(jì)大作業(yè)要求相對(duì)模糊、成績(jī)激勵(lì)機(jī)制不夠明確，學(xué)生參與積極性并不高，絕大多數(shù)學(xué)生仍選擇完成成績(jī)比重固定、題目相對(duì)容易的編程大作業(yè)，難以就課程相關(guān)的本專(zhuān)業(yè)背景應(yīng)用開(kāi)展深入思考和探索?？傮w而言，在當(dāng)前階段課程學(xué)生投入大作業(yè)的興趣和精力較少，研究性大作業(yè)對(duì)學(xué)生解決實(shí)際科研問(wèn)題能力和本專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)志趣的提升效果甚微。

2)內(nèi)容欠缺挑戰(zhàn)度和專(zhuān)業(yè)背景

目前，課程調(diào)研和編程兩部分大作業(yè)具體內(nèi)容均在教師給定的范圍內(nèi)選擇。由于缺乏統(tǒng)一、明確的衡量標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生自由選題后的報(bào)告和專(zhuān)題研究難度普遍偏低，而且與往屆學(xué)生選題內(nèi)容存在不少重復(fù)，對(duì)于有興趣深入研究的學(xué)生吸引力不足、挑戰(zhàn)性不夠。此外，與先前學(xué)期課程以及國(guó)內(nèi)外其他課程類(lèi)似，課程研究性學(xué)習(xí)的范圍大多局限于聲音和圖像信號(hào)的處理，這固然能夠達(dá)到鞏固課堂基礎(chǔ)知識(shí)、提升實(shí)踐編程能力的目的，但卻與本專(zhuān)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相去較遠(yuǎn)。學(xué)生很難通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)涉獵課程相關(guān)的電氣工程領(lǐng)域的前沿科研應(yīng)用，也就無(wú)法起到提升學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的志趣。

3)缺乏深入研討及針對(duì)性指導(dǎo)

我系“信號(hào)與系統(tǒng)”課程兩個(gè)課堂的總課容量在150人左右，在以往學(xué)期自由選題的模式下，即使課程大作業(yè)采取小組分工合作完成的形式，教師和幾位助教也很難在有限的課堂及課下時(shí)間與每個(gè)學(xué)生小組定期進(jìn)行充分深入地階段性研討、及時(shí)跟蹤學(xué)生獨(dú)立探究過(guò)程中遇到的個(gè)性化問(wèn)題，不同學(xué)生小組之間相互的課堂分享展示更難以實(shí)際開(kāi)展。組內(nèi)、組間深入研討以及教師針對(duì)性指導(dǎo)的缺失最終會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)大作業(yè)要解決的問(wèn)題本質(zhì)和實(shí)際工程應(yīng)用需求理解不足，各學(xué)生小組課程大作業(yè)最終呈現(xiàn)成果的總體質(zhì)量也就難以保證。因此，有必要探索一種基于本專(zhuān)業(yè)具體應(yīng)用場(chǎng)景并引入適度競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)機(jī)制的課程大作業(yè)設(shè)計(jì)方案，在提升大作業(yè)的專(zhuān)業(yè)挑戰(zhàn)性的同時(shí)注重對(duì)學(xué)生探究過(guò)程的針對(duì)性介入，為工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程改革提供可借鑒的新思路。

1 課程改革方案

為了實(shí)現(xiàn)上述改革目標(biāo)，我們的基本思路是：引入競(jìng)爭(zhēng)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，設(shè)計(jì)高挑戰(zhàn)性、競(jìng)賽型的專(zhuān)業(yè)相關(guān)研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，開(kāi)展貫穿始終的個(gè)性化指導(dǎo)和研討。將研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)作為額外加分項(xiàng)，并利用調(diào)研性任務(wù)的完成情況作為入選依據(jù)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)內(nèi)容相關(guān)的研究性大作業(yè)方案，提升學(xué)生思考深度與探索能力，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)志趣。在布置研究性大作業(yè)各個(gè)階段，教師、助教和指導(dǎo)小組對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，并與學(xué)生進(jìn)行持續(xù)性及時(shí)溝通，提高學(xué)生作業(yè)完成質(zhì)量，加深其對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)理解。結(jié)合實(shí)際課程改革探索過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)流程和具體細(xì)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)初始設(shè)計(jì)的綜合評(píng)價(jià)機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，為之后的教學(xué)工作提供指導(dǎo)。

1.1 內(nèi)容設(shè)置改革

提高作業(yè)挑戰(zhàn)度，激發(fā)專(zhuān)業(yè)志趣。為了提高學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的了解、對(duì)于提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)志趣，正如上述，考慮將專(zhuān)業(yè)相關(guān)的前沿內(nèi)容與信號(hào)課基礎(chǔ)內(nèi)容相結(jié)合，設(shè)置高挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。改革后的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容將會(huì)和實(shí)際工程問(wèn)題或當(dāng)前研究熱點(diǎn)相結(jié)合，具備較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)特色。同時(shí)要求學(xué)生不僅需要實(shí)際應(yīng)用課程學(xué)到的理論知識(shí)，也要通過(guò)閱讀文獻(xiàn)資料，進(jìn)行自主的拓展性學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的設(shè)置，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的由簡(jiǎn)入繁，將實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)劃分成不同的難度等級(jí)。不同的難度等級(jí)對(duì)應(yīng)對(duì)問(wèn)題的不同簡(jiǎn)化情況或?qū)嶋H問(wèn)題的不同情景處置，學(xué)生在完成這類(lèi)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)具備一定挑戰(zhàn)性。

改革后的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容不僅能夠有效提高課程教學(xué)質(zhì)量，也可以有效拓展學(xué)生知識(shí)面，加深對(duì)專(zhuān)業(yè)前沿與熱點(diǎn)領(lǐng)域的了解。通過(guò)完成高挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力可以得到有效提升，同時(shí)也有助于其形成嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)，提升創(chuàng)新思維能力，初步培養(yǎng)一定的科學(xué)創(chuàng)新能力，為設(shè)計(jì)研究性大作業(yè)方案打下良好的基礎(chǔ)。

1.2 考核方式改革

改革成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式,提升參與積極性。傳統(tǒng)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程考核方式包括平時(shí)作業(yè)、期中測(cè)試、調(diào)研性任務(wù)、實(shí)驗(yàn)性任務(wù)與期末測(cè)試。但實(shí)際教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們學(xué)習(xí)積極性不高，主動(dòng)性不強(qiáng)，難以真正理解課程知識(shí)。因此引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。

(1)首先為提高學(xué)生們完成作業(yè)的積極性與認(rèn)真程度，提高調(diào)研性大作業(yè)成績(jī)比重，并將研究性大作業(yè)成績(jī)調(diào)整為額外加分項(xiàng)。同時(shí)以調(diào)研性任務(wù)完成情況為標(biāo)準(zhǔn)，選取班級(jí)前20%左右的學(xué)生參與后續(xù)第二次研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

(2)進(jìn)一步地，我們將研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)由低到高分為不同的難度等級(jí)，對(duì)應(yīng)著由低到高的額外分?jǐn)?shù)，以此鼓勵(lì)學(xué)生為最終成果的高質(zhì)量完成而積極努力。

(3)為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與創(chuàng)新性，提高研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成效果，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)考慮學(xué)生們完成情況的排名，并對(duì)排名進(jìn)行公示。以此進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生，并檢驗(yàn)學(xué)生解決問(wèn)題、進(jìn)行科學(xué)研究的能力。

1.3 教學(xué)方式改革

改進(jìn)教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)因材施教?？紤]到課題挑戰(zhàn)性較高、學(xué)生選題專(zhuān)業(yè)背景相對(duì)不足的實(shí)際情況，為保障學(xué)生與教師、助教深入交流探討的實(shí)際需求，對(duì)教學(xué)方式改革如下：

(1)針對(duì)研究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，編寫(xiě)適用于專(zhuān)業(yè)背景相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)或課件，并專(zhuān)門(mén)開(kāi)展講座進(jìn)行集中講解。同時(shí)設(shè)置1～2次相應(yīng)的解答習(xí)題課程，解答較為集中與突出的問(wèn)題。此外，組建由教師、助教、博士生和高年級(jí)本科生組成的課程指導(dǎo)小組，對(duì)學(xué)生各個(gè)小組的階段完成進(jìn)展進(jìn)行跟蹤，不定期地進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)并就反饋問(wèn)題與小組成員及時(shí)溝通，從作業(yè)選題、解決方案、集中展示等各個(gè)方面為學(xué)生提供幫助。提高學(xué)生思考深度與大作業(yè)完成質(zhì)量。

(2)為保證研究性學(xué)習(xí)的最終完成質(zhì)量，我們會(huì)在中間階段提供完成結(jié)果的測(cè)試評(píng)估并根據(jù)測(cè)試結(jié)果(準(zhǔn)確性、算法實(shí)時(shí)性等)進(jìn)行分組動(dòng)態(tài)排名，并擇優(yōu)進(jìn)行集中展示分享，促使各小組通過(guò)階段性成果的比較找到差距和不足，從而激勵(lì)參與學(xué)生不斷改進(jìn)、優(yōu)化解決方案，力求使所有參與學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)最終完成時(shí)，真正感到自己在課堂知識(shí)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用方面有比較大的收獲和提升。

2 課程設(shè)計(jì)改革特色及效果展示

課程改革還體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上。

本課程設(shè)計(jì)涉及兩個(gè)課堂班級(jí)(班級(jí)A、班級(jí)B)約150名學(xué)生，通過(guò)自愿原則，2～3人組成一隊(duì)，最終形成51個(gè)小組(其中，班級(jí)A共組成30個(gè)小組，班級(jí)B組成21個(gè)小組)。課程設(shè)計(jì)從啟動(dòng)-分組-階段性提交-最終提交-課程展示共歷經(jīng)兩個(gè)月時(shí)間，課程設(shè)計(jì)需要面臨涉及人數(shù)多，歷經(jīng)時(shí)間長(zhǎng)等挑戰(zhàn)，本節(jié)將從課程設(shè)計(jì)具體實(shí)施效果中說(shuō)明本課程設(shè)計(jì)改革的重要特色。

2.1 課程銜接與拓展

本課程設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題在于相量計(jì)算，是信號(hào)處理領(lǐng)域和電力系統(tǒng)領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于學(xué)習(xí)“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)課程的學(xué)生而言，課程設(shè)計(jì)最重要的是能夠?qū)⒄n堂中所學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題中，通過(guò)“學(xué)以致用”的方式加深課程理論知識(shí)的理解。進(jìn)一步地，在深入理解已學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)領(lǐng)域相關(guān)性調(diào)研、方法對(duì)比分析等方式拓展知識(shí)外沿，了解相關(guān)領(lǐng)域最新最前沿的相關(guān)知識(shí)和理論，實(shí)現(xiàn)有導(dǎo)向性地拓展應(yīng)用。

本課程設(shè)計(jì)中的同步相量計(jì)算問(wèn)題包含基頻幅值/相角計(jì)算、諧波成分計(jì)算、噪聲水平計(jì)算以及頻率跟蹤與幅值跟蹤等穩(wěn)態(tài)計(jì)算和動(dòng)態(tài)計(jì)算結(jié)合的復(fù)雜性問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中各小組使用的算法如圖1所示。由圖可知，實(shí)施效果中能從兩方面體現(xiàn)出課程設(shè)計(jì)較好地實(shí)現(xiàn)了與課程理論知識(shí)的銜接：一是所有小組在解決問(wèn)題時(shí)均采用了以離散傅里葉變換為基礎(chǔ)的算法，如DFT/FFT。傅里葉變換是“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中最重要的理論知識(shí)，這說(shuō)明每個(gè)小組均完成了理論知識(shí)與課程設(shè)計(jì)的銜接，能夠達(dá)到學(xué)以致用的目的；二是各小組均通過(guò)改進(jìn)算法解決了DFT/FFT在信號(hào)處理過(guò)程中產(chǎn)生的泄露誤差和混疊誤差，而誤差分析也是課程的重要理論知識(shí)。

進(jìn)一步地調(diào)查結(jié)果顯示，各小組在課程拓展上也呈現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn)：首先，為了使得DFT/FFT能夠滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)的精度要求和動(dòng)態(tài)的速度要求，各組均對(duì)基礎(chǔ)算法進(jìn)行了改進(jìn)，包括加窗插值、短時(shí)傅里葉變換、基于相角差的改進(jìn)傅里葉變換等，課程知識(shí)之外的與同步相量計(jì)算相關(guān)的知識(shí)得到了有效地拓展；其次，有些組為了得到更好的處理效果，研究了小波變換、希爾伯特變換等信號(hào)處理領(lǐng)域相關(guān)方法，甚至有8%的小組探討了動(dòng)態(tài)相量計(jì)算(卡爾曼濾波、泰勒級(jí)數(shù))等延展性更大的研究領(lǐng)域。

圖1 各小組使用的算法統(tǒng)計(jì)

本課程設(shè)計(jì)的改革實(shí)施體現(xiàn)出了課程理論知識(shí)銜接和課程外知識(shí)拓展兩方面的突出效果，有助于學(xué)生內(nèi)化理論知識(shí)、外拓研究領(lǐng)域。

2.2 過(guò)程跟蹤式指導(dǎo)

由于課程設(shè)計(jì)難度較大、參與人數(shù)眾多且時(shí)間跨度較長(zhǎng)，為了加強(qiáng)師生互動(dòng)、提高指導(dǎo)效率并有效督促學(xué)生開(kāi)展持續(xù)性學(xué)習(xí)，在課程設(shè)計(jì)中增加了過(guò)程跟蹤式指導(dǎo)，首先要求學(xué)生在完成課程作業(yè)過(guò)程中多次提交計(jì)算結(jié)果，然后通過(guò)班級(jí)相對(duì)排名的方式反饋學(xué)生的計(jì)算情況，并針對(duì)不同組的具體情況進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。

課程設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中兩個(gè)班級(jí)的完成情況(計(jì)算精度在允許范圍之內(nèi))如表2所示。分析可知，由于課程設(shè)計(jì)所涉及問(wèn)題的困難性，較大比例的小組在課程設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段并沒(méi)有找到合適處理方法，以至于無(wú)法計(jì)算得到正確的結(jié)果，這其中又以相角計(jì)算表現(xiàn)得最為明顯，第一次提交時(shí)兩個(gè)班級(jí)分別只有30%、14%的完成度。在掌握各個(gè)小組的情況后，對(duì)存在問(wèn)題的小組進(jìn)行了有針對(duì)性的指導(dǎo)并鼓勵(lì)不同小組相互交流，之后的第二次提交和最終提交的完成度便有了較大提升。最終有70%～90%以上的小組完成了所有相關(guān)計(jì)算且完成度良好。這種過(guò)程跟蹤式指導(dǎo)在提高效率、保證完成度上發(fā)揮了重要作用。

表2 課程設(shè)計(jì)完成過(guò)程中完成度統(tǒng)計(jì) %

除提高完成度之外，過(guò)程式跟蹤還有助于提升學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生反復(fù)思考，在完成基礎(chǔ)上持續(xù)改進(jìn)算法以實(shí)現(xiàn)計(jì)算精度上的提升。以班級(jí)A為例，統(tǒng)計(jì)在課程設(shè)計(jì)中表現(xiàn)突出的組次如圖2所示。其中“從無(wú)到有”組實(shí)現(xiàn)了從未完成到完成的轉(zhuǎn)變，“進(jìn)步之星”組實(shí)現(xiàn)了排名的大幅度提升，“持續(xù)優(yōu)異”組實(shí)現(xiàn)了持續(xù)保持排名靠前的優(yōu)勢(shì)。多組次表現(xiàn)突出說(shuō)明了各小組在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中均在持續(xù)思考和改進(jìn)，或糾錯(cuò)尋找正確的計(jì)算方法、或改進(jìn)算法提高計(jì)算精度、或保持算法的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

過(guò)程式跟蹤指導(dǎo)，于教師方，有助于掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)，針對(duì)性指導(dǎo)，提高效率；于學(xué)生方，有助于學(xué)生掌握努力的方向，提高競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，加強(qiáng)組間交流，促進(jìn)持續(xù)性學(xué)習(xí)。

圖2 過(guò)程跟蹤中表現(xiàn)突出組統(tǒng)計(jì)(班級(jí)A)

2.3 “必做+加分”組合模式

在滿(mǎn)足課程設(shè)計(jì)改革的需求基礎(chǔ)上，考慮到不同學(xué)生在個(gè)人能力、時(shí)間精力、興趣程度上的差異性，課程設(shè)計(jì)推出了“必做內(nèi)容+加分內(nèi)容”的組合模式，在基本要求達(dá)到后，鼓勵(lì)有精力、感興趣的學(xué)生進(jìn)一步探索同步相量計(jì)算領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題，如噪聲處理、頻率調(diào)制等。以幅值計(jì)算為例，對(duì)兩個(gè)班級(jí)學(xué)生，統(tǒng)計(jì)不同層次內(nèi)容的參與度和完成度情況如表3所示。其中參與度和完成度的相關(guān)定義為：參與度為參與相關(guān)內(nèi)容的小組占班級(jí)總組數(shù)的比例；完成度為計(jì)算精度在設(shè)定范圍內(nèi)的小組占參與相關(guān)內(nèi)容探索的小組比例。

由分析可知，對(duì)于必做內(nèi)容，所有小組均進(jìn)行了計(jì)算，并有96%以上的小組得到了較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。同時(shí)，大多數(shù)小組對(duì)加分內(nèi)容也進(jìn)行了探索，具體地，對(duì)于難度等級(jí)較必做內(nèi)容上升一級(jí)的為加分內(nèi)容1，兩個(gè)班級(jí)參與度分別達(dá)到了76%和81%，且完成度也較高。而對(duì)于難度等級(jí)更高的加分內(nèi)容2、3，兩個(gè)班級(jí)參與度和完成度雖有所下降，但是參與度也在50%左右，完成度也能夠達(dá)到70%以上。這說(shuō)明通過(guò)合理的難度等級(jí)設(shè)計(jì)，能夠給予學(xué)生選擇和發(fā)揮的機(jī)會(huì)，利用難度等級(jí)的方式體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的區(qū)分度?！氨刈?加分”的模式能夠在保證所有學(xué)生參與到課程設(shè)計(jì)中并獲得相應(yīng)學(xué)分的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生提供展示的平臺(tái)，并給予相應(yīng)的學(xué)分獎(jiǎng)勵(lì)。從實(shí)施效果來(lái)看，該模式有效地促進(jìn)學(xué)生擴(kuò)展能力并協(xié)助教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行區(qū)分。

表3 不同層次內(nèi)容參與和完成情況(幅值計(jì)算) %

3 結(jié)語(yǔ)

為提高學(xué)生對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”分析的知識(shí)理解與運(yùn)用能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)熱情與學(xué)術(shù)興趣，我校對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程進(jìn)行任務(wù)設(shè)置改革、考核方式改革與教學(xué)方式改革。一段時(shí)期的教學(xué)實(shí)踐證明，上述改革措施的實(shí)施能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力，使得學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)前沿領(lǐng)域有了一定的了解，取得了良好的教學(xué)效果。后續(xù)將進(jìn)一步開(kāi)展“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革方式的探索和實(shí)踐，以期對(duì)其不斷改進(jìn)和優(yōu)化，為國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程教學(xué)提供有益參考。