電子信息類專業(yè)信號處理課程群的建設(shè)研究

1、    電子信息類專業(yè)信號處理課程群的建設(shè)研究    張文 蔡燕摘要：文章探討電子信息類專業(yè)信號處理課程群的建設(shè)，對課程群的內(nèi)涵及意義進行闡述?；谡n程群的兩種不同理解，通過信號處理課程群的大量教學實例，對課程群體系、教學內(nèi)容改革、教學方法和實踐體系的建設(shè)提出改革舉措。實踐證明，課程群的建設(shè)，有利于教學質(zhì)量的提高。關(guān)鍵詞：課程群;電子信息類;建設(shè)：g642.0 文獻標志碼：a ：1674-9324（2019）36-0195-02一、引言1990年，北京理工大學在課程建設(shè)中創(chuàng)造性地提出“課程群”的建設(shè)思想。目前，課程群建設(shè)已成為高校教學研究的熱點，并且被若

2、干國家級、省級專業(yè)教學指導委員會所認可。近年來，隨著本科教學工程項目的實施，人們看到高校人才培養(yǎng)并不是以一門課程建設(shè)就能解決的，而是要通過課程群，著力于學科課程體系建設(shè)的本土化。二、基于專業(yè)的信號處理課程群建設(shè)信號處理課程群應包括信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、dsp原理與應用、語音信號處理、數(shù)字圖像處理五門課程，其中，信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理在目錄中被列為核心知識領(lǐng)域。目前，較多高校缺乏課程群概念，僅僅以課程為單位，沒有考慮到群內(nèi)各課程知識間的相似性特點，任課教師各自為政，造成相關(guān)課程學時設(shè)置不合理，不同課程在教學中顧此失彼，存在內(nèi)容銜接不合理和重復的現(xiàn)象。信號處理課程群建設(shè)應整合課程，優(yōu)化教學內(nèi)

3、容，打破課程界限，以突出實踐應用為原則，將某些內(nèi)容重復或交叉的課程、理論與實際結(jié)合緊密的課程進行優(yōu)化組合，圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，以能力培養(yǎng)為導向，建立應用型本科模塊化課程體系，模塊與模塊之間層層遞進、相互支撐、有機結(jié)合。根據(jù)課程定位、培養(yǎng)計劃、前后課程關(guān)系、學時安排等進行探討。相近專業(yè)之間不應過于強調(diào)自身的系統(tǒng)性和完整性，應針對專業(yè)總體培養(yǎng)目標有選擇性地構(gòu)建基礎(chǔ)模塊，這也有利于按大類招生的學生在專業(yè)領(lǐng)域間進行專業(yè)轉(zhuǎn)換。信號處理課程群中，“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”是兩門關(guān)聯(lián)性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，是信息類專業(yè)的骨干核心課程，屬于課程群中的基礎(chǔ)理論部分。其中，“信號與線性系統(tǒng)”突出理論基礎(chǔ);“數(shù)字信

4、號處理”以信號處理算法研究為主線，突出探究性學習方法;“dsp原理與應用”突出信號處理算法在工程中的硬件實現(xiàn)，是理論聯(lián)系實際的硬件平臺，所以，“數(shù)字信號處理”和“dsp原理與應用”組成理論實踐模塊。五門課程的關(guān)系如圖1所示?！罢Z音信號處理”和“圖像處理”是信號處理理論和實踐的具體應用，組成應用模塊?！罢Z音信號處理”突出以軟件實驗優(yōu)勢、“圖像處理”突出采用軟件演示仿真、多媒體視聽技術(shù)等展示信息處理綜合技術(shù)。3個模塊縱向傳承，橫向交疊互補。其中，“數(shù)字信號處理”在前兩個模塊中有交織，也體現(xiàn)了“數(shù)字信號處理”課程的重要地位。協(xié)調(diào)各課程間的關(guān)系，打破課程與課程間傳統(tǒng)的單維關(guān)系，互為補充，相互關(guān)聯(lián)，以“

5、點”形成“面”，形成逐層遞進、整體優(yōu)化的體系化結(jié)構(gòu)，使課程體系更加符合信息社會對學生知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的要求。三、基于學科的信號處理課程群建設(shè)針對應用型本科特點，可以將應用型高校的培養(yǎng)規(guī)格歸納為：基礎(chǔ)適度、重視應用。制訂培養(yǎng)方案時，應打破課程、教材以及知識體系的界限，以問題為導向，為學生提供綜合性的課程和實際工程項目。樹立理論與實際相結(jié)合的觀念，培養(yǎng)學生用科學知識解決實際問題的能力以及在實際工作環(huán)境下的思維方式和行為方式。按照現(xiàn)代工程教育提倡的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、能力強、素質(zhì)高”的人才培養(yǎng)目標，信號處理課程群建設(shè)可按相近專業(yè)設(shè)置學科基礎(chǔ)課程，主要包括電路基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、

6、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、數(shù)字信號處理、電磁場與電磁波、射頻電路基礎(chǔ)等。這樣設(shè)置有利于拓寬專業(yè)口徑，增強適應性。在搭建學科基礎(chǔ)課程平臺過程中，既要注重各門課程間的重復，又要適度把握課程間的交叉和滲透，反映學科的知識組織結(jié)構(gòu)、發(fā)展特點和內(nèi)在規(guī)律，突出學科特點，保證學術(shù)深度和課程間的相互銜接。信號處理課程群建設(shè)應著重基本概念、基本原理的闡述及各概念間的相互聯(lián)系，既重視原理、概念和算法的講解，保持課程知識體系的完整性和系統(tǒng)性，又重視算法的實現(xiàn)和實踐。在保證基礎(chǔ)理論不減少的前提下，可適當壓縮課內(nèi)學時，所有課程理論與實踐都圍繞一個整體的電子信息與通信系統(tǒng)構(gòu)建，體現(xiàn)“做中學”的理念，將原來相近的課程統(tǒng)一整合優(yōu)化

7、，精練教學內(nèi)容，合理劃分各部分應講授的內(nèi)容，進行總體設(shè)計、分步驟實施。如將信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、自動控制原理整合重組為“信號、系統(tǒng)與信號處理”，將信號與系統(tǒng)、matlab、數(shù)字信號處理、dsp原理及應用進行有機組合，將理論和實際有機結(jié)合起來，深入分析各課程間的相互關(guān)系，將matlab課程去掉，將內(nèi)容及仿真滲透到信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理中去，讓學生自學matlab。專業(yè)方向課程設(shè)置應套餐化。根據(jù)電子信息技術(shù)發(fā)展最新趨勢，專業(yè)方向課程中，每個方向由4-5門限選課程組成，形成套餐，學生可根據(jù)自己的興趣及專業(yè)定位，選擇相應的方向課程。如通信工程專業(yè)設(shè)置2個方向：無線通信理論和技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)

8、;電子信息工程專業(yè)設(shè)置4個專業(yè)方向：電子系統(tǒng)、信息處理、空間電子技術(shù)、電磁場和微波技術(shù)等。四、信號處理課程群的教學改革（一）教學方法改革1.將仿真研究引入理論課堂，創(chuàng)建形象化課堂。對抽象、理論性較強的課程，如信號理論分析，適宜將matiab仿真研究引入課堂，在課堂上直接演示重難點問題的仿真結(jié)果，讓學生領(lǐng)會基本概念、基本原理，從而激發(fā)學習興趣。2.多種授課方式融合。整合課堂板書、多媒體教學和網(wǎng)絡(luò)教學三種方式，對一些基本原理方法的推導，可采用課堂板書，學生緊跟教師思路，板書也會給學生留有足夠的思考時間;對于一些需要形象理解、圖示舉例以及演示的部分，采用多媒體互動教學;針對課后復習、相關(guān)背景知識學習

9、以及課堂內(nèi)容的擴展，應充分利用網(wǎng)絡(luò)、在線課堂、微課等。3.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新探究能力。圍繞課程中的某個知識點，依照提出問題、選擇探究方向、組織探究、搜集并整理資料、得出結(jié)論的步驟開展探究性學習，達到增強學生創(chuàng)新探究能力的目的。如“數(shù)字信號處理”理論課結(jié)束時，讓學生提交基于matlab軟件仿真的探究性研究報告;在“dsp原理與應用”課程結(jié)束時，讓學生提交基于ccs軟件平臺仿真實現(xiàn)的報告，這需要學生花費大量的時間查閱資料，綜合所學課程知識，創(chuàng)新性地開展研究，這在無意中培養(yǎng)了學生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，特別是項目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實施能力。（二）實驗體系改革實驗室建設(shè)方面，目前普遍存在各課程實驗室孤立、缺乏拓展性跨學科的實踐教學中心。課程群建設(shè)應建設(shè)三大實驗中心：一是驗證中心，相關(guān)設(shè)備統(tǒng)一集中管理，將純教室上課改為教室+機房+實驗室上課;二是綜合實驗中心，借助實驗箱、示波器等相關(guān)設(shè)備進行教學;三是設(shè)計性實驗中心，即開放中心，綜合單片機、fpga、arm運用軟硬件平臺進行分析和設(shè)計的實驗，以項目形式培養(yǎng)學生的工程實踐能力。實踐體系建設(shè)應簡化驗證性實驗，強化綜合性實驗，增強設(shè)計性實驗。目前，由于課外實驗時間少，學