中美两所大学“信号与系统”课程教学比较

党小宇， 顾晓宇， 陈小敏， 黎 宁

(南京航空航天大学 电子信息工程学院， 江苏 南京 210016)

中美两所大学“信号与系统”课程教学比较

党小宇， 顾晓宇， 陈小敏， 黎 宁

(南京航空航天大学 电子信息工程学院， 江苏 南京 210016)

“信号与系统”是电子与信息类专业的核心基础课程。本文就中美两所大学开设的“信号与系统”课程，从课程设置、实验课开设、成绩评定等方面做了比较详尽的对比研究，旨在从中美两所高校在本门课程开设方面的不同特色中获得一些启发与思考。

信号与系统；比较研究

0 引言

“信号与系统”课程是通信和其它电子电气类本科生的专业基础主干课程。本门课程的基本概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。

虽然中美大学的通信与电子信息类专业广泛开设了本门课程，但是基于两国的文化差异，教育观念分歧，以及教育体制不同等各方面的原因，课程从开设、授课到考试的诸多方面都存在或大或小的区别。

值得指出的是，目前已有的关于“信号与系统”课程教学的研究，大多围绕课程教学方法的改革、实验教学的改革和新型教学模式的探索等[1-8]。基于比较而进行的相关教学研究较少。笔者根据多年在两国授课经历，尝试对中美两所大学的“信号与系统”课程教学进行比较，并进行分析和思考。

本文选择的两个比较样本分别为美国的杨百翰大学(Brigham Young University)以及中国的南京航空航天大学(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics)。

1 课程设置比较

1.1 课程教学大纲

课程教学大纲是包含了相应学科的简介、教学目的、教学计划、教学内容、教学成果以及最后的考试形式等各方面内容的文件，相当于学校开设课程的企划书。课程教学大纲的使用可以更好地明确教师的教学职责，学生的学习任务，同时也为教学评估提供具体量化参考。

笔者调查的中美两所大学对于本门课程都有比较详尽的课程教学大纲。有所不同的是，中国大学的教学大纲是由本门课程授课教师撰写，用来申报开设该课程以及安排教学流程，但是这份文件不会向学生分发。通常学习本门课程的学生只需知道课程的上课时间、上课地点和考试形式等内容即可。而美国大学则是在学生选课之后，会向每一个学生分发此份课程教学大纲，包括学习这门课程会接触到的各方面的理论问题和内容，诸如课程简介、课程内容、预期学习成果、实验课程、考试和作业等，帮助学生提前建立起学习这门课程的框架，打好基础。

1.2 实验课设置机制和时间

笔者调查的两所大学都开设了“信号与系统”的实验课程。但是两所大学实验课程的设置机制以及设置时长方面有所不同。中国大学的实验课和理论课分开，是独立开设的，设置独立学分；而美国大学的实验课程包含在总课时中，实验成绩算入总成绩，不单独设课。据笔者统计，两所学校的课程时间如表1所示。

表1 总课时授课和实验比例

在中国大学，上课时间持续一个学期，为期12周。每周两次课，一周总共四节课，平均每节课的时长为50分钟。

而在美国大学，一周平均也是三次课，其中包括一节实验课以及两节理论课，一节课时长50分钟。一个学期总共有15周的上课时间。

1.3 课程任务

中国大学课程的主要任务：

(1)授课：授课教师以教材为本为学生们讲授课程的理论知识。

(2)作业：一般一周会布置一次作业，主要是教材上的课后习题，帮助学生消化和巩固已学知识。

(3)答疑：教师一般会在临考前一到两个星期安排答疑时间，次数以及时长由教师根据具体情况而定，用于解决学生在复习期间碰到的以及平时作业遗留下来的问题，以期保证学生顺利通过考试。而平时上课期间基本没有安排答疑。

美国高校课程的主要内容：

(1)授课：包括理论课程以及实验，需要学生花费较多的课外时间进行课前准备。

(2)办公时间(Office Hours)：为了鼓励学生提问，激发学生学习热情，美国高校建立Office Hours机制。这种Office Hours分布在不同的时段，教师会在Office Hours期间在办公室接待前来提问的学生。

(3)小测验(Quiz) ：教师上课前预先布置Quiz，即一些简单的小练习，用于复习和巩固上节课的知识，训练学生的思维。

(4)家庭作业(Homework)：每周都会布置家庭作业，思考性内容居多，要求学生独立自主的完成，由助教评定成绩。

(5)助教时间TA(Teaching Assistant)：除了教师的Office Hours之外的固定工作时段，由助教为学生提供专门帮助：解答问题，批改作业等。

1.4 教学质量控制

在中国大学，期末考试管理规范，要求严格，特别强调考试纪律以及诚信问题。期末考试的试卷作为重要资料封存。上级教育部门会定期检查，以避免考试当中出现的偶然因素以及不必要的纠纷。高校对于考试期间发现的违规违纪问题，一律严肃处理，保证考试的公平性以及考试结果的可靠性。

在美国大学，除了以上做法之外，对于工程类大学，还有一个著名的《华盛顿协议》和美国工程与技术鉴定委员会(ABET)评估标准。ABET是《华盛顿协议》的6个发起工程组织之一。作为一个美国高教界和工程界广泛认可的唯一的专业教育鉴定机构。ABET对于工程领域高校本科生每学年都会出台专业的评估标准，条目清晰，要求严格，旨在有效的评估高校本科生的教学质量。

2 实验课程比较

2.1 实验内容

经笔者调查，中美两所大学的“信号与系统”实验课程内容如表2所示。

中国大学一直沿用比较经典的八个实验课题。一个课题有两节课的实验时间，会配备专门的实验课教师为学生指导和答疑。经笔者调查，实验课程内容较为基础。课后会要求学生撰写实验报告来整理和小结实验中得到的结果，以加强理解。

表2 中美大学实验课程内容比较

而美国大学则有11个课题，与国内高校实验课程的内容设置上有交叉有相似，更有拓展与延伸。拉普拉斯以及Z变换之类的相对复杂的概念在美国高校的实验中也有实验训练。

由此看出，国内高校实验课程的设置主要是为了帮助学生更好的理解课堂所学理论知识。而美国高校则更多的是要求学生将软件(如：Matlab)的使用作为技能熟练掌握。

2.2 实验教学人员配置

中国的实验课程与理论课程是各自独立开课，有各自独立的学分。实验课程配置有专门的实验课教师，学生实验课结束后撰写的报告由课代表交给教师批阅。

在美国高校，实验课程也有专门的助教指导。一般由课程教师的学生担任，负责在固定的工作时间解答学生关于实验课程学习的各种问题，同时完成学生作业的批阅和成果记录整理。

3 成绩评定比较

3.1 国内大学成绩标准

由于中国传统的教育观念和应试教育机制，中国高校普遍重视学期末的考试成绩。最后的考试为闭卷考试，难度略大，但题型固定。而且临考前，授课教师会将考试重点给出。所以学生们通过一些习题的练习，还是能够通过考试的。不过，如果是要取得比较满意的分数，就需要学生花费更大的努力做好概念的深入理解和灵活应用。同时，平时的作业成绩也会在最终成绩中有一定的占比。

实验课程是独立的学分，独立的成绩评定，不影响最终的考试成绩，有些学校也会在实验课程结束之后安排一场实验课的考试，上机或者试卷，形式各有不同。

3.2 美国大学成绩标准

在美国高校，存在期中考试(Midterm Exams)，一般是2+1或者3+1的形式，即该学期会有2、3次的Midterm Exam以及一次期末考试(Final Exam)。考试形式为闭卷，但是会在试卷后附上公式表，诸如傅里叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换之类的复杂公式都会给出，这在很大程度上降低了学生记忆公式的工作量。在这里，有比较特别的一点，由于美国大学如此频繁的Midterm Exam，针对学生偶尔的失利情况也设置了补救机制，即学生如果对于自己的某次Midterm Exam成绩不满意，可以选择丢弃该次考试成绩，避免拉低最后的总得分。

平时的Homework、Quiz以及Matlab实验的成绩分数，也会反映在课程最终的总成绩中的。特别的，美国教师非常注重学生在学习中的道德问题，十分强调作业完成的独立自主性，助教在作业批阅中也会特别注意学生作业的原创性。

表3列举了笔者调查的两所高校的成绩考察内容占比。

表3 中美大学学生成绩占比

4 启发与思考

中美大学课程设置在多方面差异很大。笔者认为，这可能在于我国的传统教育形式注重培养基本功，强调学生对于知识点的掌握，尤其在许多公式的记忆、运用以及计算上，中国学生十分占优势。

(党小宇等文)

而美国学校更加注重学生对于所学知识的理解和运用，并没有把运算以及记忆公式的训练放在首要位置。

从实验的设置上更加可以看出，美国大学在培养学生解决问题的能力方面有更为严格的要求和数量更多的训练。在理论联系实际，解决实际问题这一方面，中国普遍没有达到美国的水平。

最终的成绩评定则很能体现中美教育体制目的性的不同。中国大学认为理论、概念的获取和掌握是最终目的。而美国大学，特别是工程专业领域的大学，则是将培养创新性人才作为最终目的。美国大学使用的ABET评估标准，运用统计学规律，能够很好的避免考试中的偶然因素，提高质量评估机制的规范性，也许值得中国大学借鉴。

[1] 许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣. “信号与系统”课程教学改革思考与实践[J]. 南京：电气电子教学学报，2008，01：8-10.

[2] 郑君里，谷源涛. 信号与系统课程历史变革与进展[J]. 南京：电气电子教学学报，2012，02：1-6.

[3] 翟懿奎，甘俊英，应自炉. “信号与系统”双语教学初探与研究[J]. 北京：计算机教育，2010，06：128-130.

[4] 周小微，金宁，胡建荣. 信号处理课程群教学改革的实践与探索[J]. 北京：中国电力教育，2011，01：86-87.

[5] 刘锋，段红，熊庆旭，徐桢. 信号与系统实验教学改革[J]. 北京：实验技术与管理，2008，03：118-120.

[6] 丹梅，陶华敏，刘忠，冯德军，周金波. 信号与系统课程多媒体辅助教学的实践与思考[J]. 北京：高等教育研究学报，2009，01：71-73.

[7] 郭宝龙，朱娟娟，吴宪祥，闫允一. “信号与系统”课程可视化教学的实践探索[J]. 南京：电气电子教学学报，2010，05：62-64.

[8] 吕瑞兰，解培中. 网络教学模式的探索和实践--以信号与系统课程为例[J]. 北京：北京邮电大学学报(社会科学版)，2013，03：26-30.

The Comparisons of Signals and Systems Course between Chinese and American Universities

DANG Xiao-yu , GU Xiao-yu, CHEN Xiao-min, LI Ning

(CollegeofElectronicandInformationEngineering,NUAA,Nanjing210016,China)

Signals and Systems is a fundamental course in the electronics and information engineering fields with great value in both theoretical and practical aspects. This paper compares some differences for Signals and Systems course teaching in China and United States. Its includc curriculum setting, experiment contents, and the score assessment system. The purpose of this paper is to inspire some ideas through analyzing and comparing the features of course teaching in China and the United States respectively.

signals and systems; comparative study

2015-05-04;

2015-09- 02

南京航空航天大学2013年教改项目(1304JG0405Y)，南京航空航天大学新生研讨课建设项目(1502JG0403K)

党小宇(1973-)，男，博士，副教授，主要从事无线通信课程教学与研究，E-mail：dang@nuaa.edu.cn

TN911.7

A

1008-0686(2016)02-0008-04