防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)“信號(hào)與系統(tǒng)”O(jiān)BE 教學(xué)體系構(gòu)建

楊敬松，盧澤葳，陳遜

（防災(zāi)科技學(xué)院 電子科學(xué)與控制工程學(xué)院，河北三河 065201）

OBE（Outcome based education,成果導(dǎo)向教育）理念是把教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)課程、教學(xué)教材、教學(xué)評(píng)價(jià)和畢業(yè)要求等均集中聚焦于在學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)取得的成果去組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)的一種教育模式。OBE理念遵循反向設(shè)計(jì)原則，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)出、成果導(dǎo)向的價(jià)值取向、以學(xué)生為中心的教育理念，從以教為中心到以學(xué)為中心、以知識(shí)體系為中心、以能力達(dá)成為目標(biāo)。我國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)頒布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(2015)》充分貫徹了OBE理念。因此，OBE理念對(duì)推動(dòng)課程教學(xué)體系改革，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才具有重要作用與現(xiàn)實(shí)意義[1]。

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)、涉及面較廣的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是通信和電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生的必修課程，也是這些專(zhuān)業(yè)碩士研究生入學(xué)必考課程。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大院校在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)活動(dòng)中，不斷進(jìn)行變革與創(chuàng)新。這些改革為“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)改革研究提供了理論與實(shí)踐依據(jù)。各高校多針對(duì)本校的行業(yè)背景設(shè)計(jì)課程教學(xué)體系，面向防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)背景下的“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程教學(xué)研究改革較少，我校是具有防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)背景的高校，且具有明顯的行業(yè)屬性，雖以工程應(yīng)用型培養(yǎng)為重點(diǎn)需求，但無(wú)論老師還是學(xué)生思維上均存在著對(duì)工程實(shí)踐能力的重視不夠的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了工程實(shí)踐能力培訓(xùn)規(guī)劃的具體實(shí)施。

因此，依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)服務(wù)需求，建立了清晰高效的工程基礎(chǔ)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)思路，構(gòu)建了基于OBE理念的“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)體系。我們通過(guò)研究分析OBE理念在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中的應(yīng)用，建立了防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)需求與課程目標(biāo)的支撐關(guān)系，設(shè)計(jì)了面向防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)相關(guān)教學(xué)實(shí)踐案例，不僅能夠提升“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)成效，這對(duì)應(yīng)用型本科高校實(shí)踐教學(xué)的改革創(chuàng)新具有一定的參考價(jià)值。

一、構(gòu)建基于OBE 理念的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)體系

在OBE模式的教育系統(tǒng)中，首先根據(jù)國(guó)家、社會(huì)及教育發(fā)展的需要、防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及崗位需求、國(guó)內(nèi)外同專(zhuān)業(yè)發(fā)展的實(shí)際狀況，確定學(xué)生畢業(yè)時(shí)需要獲得的技術(shù)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)與能力，即培養(yǎng)目標(biāo)；再以培養(yǎng)目標(biāo)為前提，規(guī)定明確的畢業(yè)要求（即能力培養(yǎng)指標(biāo)）；為保障學(xué)生能力達(dá)到畢業(yè)要求，需要制訂“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程目標(biāo)，并且將所有的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)被分解到具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中；最后依據(jù)“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)體系建設(shè)，其中包括教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、考核體系等，以保證課程達(dá)到指標(biāo)點(diǎn)；評(píng)價(jià)體系是以評(píng)價(jià)目標(biāo)為導(dǎo)向，教師采用科學(xué)合理的考核方法評(píng)價(jià)學(xué)生，旨在持續(xù)階段性反饋教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)成效[2]。總之，OBE教育系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 基于OBE 模式的教育系統(tǒng)

課程教學(xué)體系是保障和提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵，決定了所培養(yǎng)學(xué)生能具有的知識(shí)、能力和素養(yǎng)，對(duì)達(dá)成學(xué)習(xí)成果尤為重要。

基于OBE教學(xué)理念進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)需要以達(dá)到專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的學(xué)生學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的可追溯性。我校是具有防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)背景的高校，有著鮮明的行業(yè)屬性，無(wú)論是教師的教科研還是學(xué)生的就業(yè)，都與防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)息息相關(guān)。因此，我校對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程進(jìn)行了課程體系構(gòu)建，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同專(zhuān)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)工程應(yīng)用，從信號(hào)的獲取、信號(hào)時(shí)頻域特征的描述、信號(hào)的降噪處理、系統(tǒng)分析等方面，建立清晰的工程基礎(chǔ)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

基于OBE教學(xué)理念進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)需要以明確的教學(xué)理念為指導(dǎo)，保證學(xué)生的知識(shí)與能力一體化發(fā)展，體現(xiàn)培養(yǎng)過(guò)程的科學(xué)性。針對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程理論與實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，依據(jù)防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才畢業(yè)后實(shí)際知識(shí)能力的需求設(shè)置實(shí)踐案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，使之能夠?qū)?lái)從事研究災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、災(zāi)害觀(guān)測(cè)儀器研發(fā)、維修維護(hù)等相關(guān)工作，助力培養(yǎng)防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)所需的應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型人才[3]。

二、建立防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)需求、畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的支撐關(guān)系

從工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，在課程體系中需要實(shí)現(xiàn)對(duì)針對(duì)工程中“復(fù)雜工程問(wèn)題”的原理分析進(jìn)行支撐，“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)課程根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置課程目標(biāo)時(shí)，需要充分體現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)服務(wù)需求。教師先在教學(xué)過(guò)程中介紹防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展簡(jiǎn)況，再引出基于防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)需求下本課程的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，以鳥(niǎo)瞰的視角解構(gòu)為支撐防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)要求所設(shè)置的課程目標(biāo)，為學(xué)生理清“信號(hào)與系統(tǒng)”這門(mén)課的學(xué)習(xí)思路，使學(xué)生能夠從行業(yè)工程應(yīng)用的角度學(xué)習(xí)理論知識(shí)[4]。依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)與防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)服務(wù)要求，以測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)為例，課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2 課程實(shí)踐內(nèi)容目標(biāo)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

三、設(shè)計(jì)面向防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)相關(guān)教學(xué)實(shí)踐案例

以防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)應(yīng)用為背景設(shè)計(jì)“信號(hào)與系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例是培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)課程體系的設(shè)計(jì)，一方面，要滿(mǎn)足工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)服務(wù)需求；另一方面，要考慮理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)、教材與案例、基礎(chǔ)知識(shí)與時(shí)代技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從而降低學(xué)生對(duì)復(fù)雜抽象概念的理解難度，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，在實(shí)踐中培養(yǎng)所需的工程應(yīng)用能力。

充分結(jié)合授課教師自身的工程經(jīng)驗(yàn)和防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的研究，以學(xué)生成果為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，更加注重工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以“信號(hào)與系統(tǒng)”理論課程為基礎(chǔ)，學(xué)生對(duì)災(zāi)害信號(hào)分析、降噪濾波，災(zāi)害檢測(cè)系統(tǒng)，災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)和災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器及信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則等基本原理與方法熟練掌握的基礎(chǔ)上，面向?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警等職位的需要，設(shè)置應(yīng)用MATLAB仿真軟件表示地震波，對(duì)地震波進(jìn)行時(shí)頻域的計(jì)算分析、處理，應(yīng)用MATLAB仿真軟件分析災(zāi)害信號(hào)頻譜，分析系統(tǒng)響應(yīng)，連續(xù)系統(tǒng)頻率響應(yīng)分析，利用理想濾波器實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信號(hào)的濾波等實(shí)踐案例。教師通過(guò)引用災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，夯實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)，鍛煉學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，深化服務(wù)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和應(yīng)急管理事業(yè)意識(shí)，使之能夠?qū)?lái)研究解決災(zāi)害監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)、災(zāi)害觀(guān)測(cè)儀器研發(fā)維修維護(hù)、地震觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)維護(hù)等相關(guān)復(fù)雜工程問(wèn)題，為各防震減災(zāi)相關(guān)研究所培養(yǎng)后備力量。

四、建立完善學(xué)習(xí)過(guò)程考核評(píng)價(jià)機(jī)制

基于OBE理念建立完善學(xué)習(xí)過(guò)程考核評(píng)價(jià)體系，注重對(duì)教學(xué)過(guò)程多角度的考評(píng)，教師必須確定課程的目標(biāo)點(diǎn)和所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，針對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)建立相聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容和考核方式。當(dāng)一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)支持多項(xiàng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)分析出對(duì)與該指標(biāo)點(diǎn)有關(guān)的教學(xué)活動(dòng)的考核結(jié)果；當(dāng)多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)共同支持某一畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)時(shí)，將這些教學(xué)環(huán)節(jié)的考評(píng)結(jié)果進(jìn)行綜合，獲得學(xué)生在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)所取得的考核成績(jī)[4]。

學(xué)生和教師作為互評(píng)的主客體，雙方以真實(shí)客觀(guān)的學(xué)生考核數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，注重教學(xué)考核的反饋?zhàn)饔?。鼓?lì)學(xué)生與教師交流討論，增加師生交流討論的途徑，對(duì)“學(xué)”和“教”進(jìn)行雙向反饋指導(dǎo)。通過(guò)師生交流和引導(dǎo)，轉(zhuǎn)變落后的教學(xué)方法，從而增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量。在畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，側(cè)重多角度的考核方式，將教學(xué)活動(dòng)的考核結(jié)果綜合量化，分析學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，旨在客觀(guān)地整體評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)情況，教師也能在教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)自身不足，持續(xù)改善教學(xué)方法策略[5-6]。

五、結(jié)束語(yǔ)

面向防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)基于OBE教學(xué)理念，我們結(jié)合防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程理論與實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，依據(jù)防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)企業(yè)與研究所對(duì)專(zhuān)業(yè)人才畢業(yè)后實(shí)際知識(shí)能力的需求，圍繞成果導(dǎo)向進(jìn)行了課程教學(xué)設(shè)計(jì)，將培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才思想貫穿整個(gè)教學(xué)改革過(guò)程，對(duì)應(yīng)用型本科高校實(shí)踐教學(xué)的研究與發(fā)展、提高人才綜合能力，具有深遠(yuǎn)的意義及推廣應(yīng)用價(jià)值。