专业认证背景下信号处理课程群建设研究

张小美

摘要：信号处理课程群作为电子信息工程专业教学体系中的核心主干课程，需要通过课程建设与教学改革以适应工程认证标准要求。本文通过优化课程群的教学体系、整合教学内容、创新教学方法、建立多元化课程评价体系，进行信号处理课程群建设研究，以提高课程教学效果、提升人才培养素质、达到学生毕业能力要求。

关键词：工程教育专业认证；信号处理课程群；课程整合；教学改革；课程评价

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0059-03

2013年6月，我国签约《华盛顿协议》，标志着我国高等工程教育体系与国际工程教育联盟正式接轨。对于电子信息工程专业，工程教育专业认证标准对专业培养目标和学生毕业要求作了详细阐述，旨在要求培养出不仅具有扎实的专业素养，更要有提出问题并分析解决问题的工程实践能力的合格毕业生。信号处理课程群，作为电子信息工程专业教学体系中的核心主干课程，以工程教育为目标研究满足工程认证标准要求的新课程群建设已势在必行。

信号处理课程群主要包括“信号与系统”、“数字信号处理”、“语音信号处理”、“数字图像处理”、“DSP技术及应用”和“嵌入式系统及应用”等课程。纵观现有的信号处理课程群课程设置、教学以及评价考核等方面，不免发现其存在如下问题：课程群体系的设置未能充分考虑学生毕业要求的达成度，也缺乏企业或行业专家的参与，极易造成“一对照，差一截”的窘境；课程教学内容较多，但随着日益缩减的课时数，教学效果往往“捉襟见肘”课程中实践环节设置偏少或执行不到位，“纸上谈兵”式的教学质量得不到保证；同时“一本教材、一份PPT、一张能说会道的嘴”是课程教学的标配，教学模式单一落后，课堂上、实验室里往往是懈怠的貌似来“听评书”的学生；课程仅仅是从学生期末考试成绩来评价，缺少对学生其他能力的综合全面考核以及课程相关的课程设置、教师教学等方面的全程综合评价。信号处理课程群存在的诸如此类问题是广大从事该课程群教学的教育工作者亟待研究解决的问题。

本文通过优化课程群的教学体系、整合教学内容、创新教学方法、建立多元化课程评价体系等途经，以提高课程教学效果，提升人才培养素质，培养学生在电子信息工程领域掌握扎实的基础理论、专业知识及基本技能，具有提出、研究、设计和解决实际复杂工程问题的能力。

一、优化课程群教学体系，整合教学内容

根据国家电子信息工程专業培养标准中对毕业能力要求之“4.掌握复杂电子信息系统中，系统设计、相关软件、硬件设计与开发知识，并全面理解复杂系统的设计需求、设计原理、设计方法、加工工艺，具有相应实践能力”，整合现有信号处理课程群的教学内容，形成基础知识递增、设计应用能力递进，以及实践动手能力提升的课程群教学体系，其组成如图1所示。其中先修课程包括数学类、电工电子技术类基础课和专业基础课；“信号与系统”和“数字信号处理”属于基础类课程；“语音信号处理”和“数字图像处理”属于应用设计类课程；而“DSP技术及应用”和“嵌入式系统及应用”属于实现类课程。同时为了达到毕业能力要求，分别设计有课程课堂教学及课内实验（基础知识能力）、整周课程设计（设计应用能力）、研究创新型实验（实践动手能力），从而形成课堂和实践教学紧密结合，课内实验、课程设计和创新实验三种实践环节有序配合，基础知识、设计应用以及实践动手三个能力递进培养的课程群教学环节。

通过对信号处理课程群教学大纲和教学计划的讨论、设计、整合和优化，将“信号与系统”、“数字信号处理”、“语音信号处理”、“数字图像处理”、“DSP技术及应用”和“嵌入式系统及应用”等课程进行合理有效的融合和分解，理论与实验有机结合，形成课程群的教学特色，构建符合我院电子信息工程专业培养要求的信号处理课程群。

1.尽量选取图文并茂、具有“新鲜元素”的教材。特别是“信号与系统”和“数字信号处理”课程，理论性过强、不易理解，假如满眼尽是枯燥的公式或繁杂的推导，那么必将迎来一群课堂上昏昏欲睡的学生；另外信号处理技术发展日新月异，如果教材和课堂上均没有相关最新技术及其应用的介绍，那么极易造成学生认为学了信号处理等课程后“无用武之地”的心理暗示，极大打击学生的学习兴趣。

2.理顺、整合教学内容，压缩或去除课程间相互交叉重叠部分，避免同一内容多次重复授课的浪费。例如“信号与系统”和“数字信号处理”课程均对离散信号与系统的分析、Z变换等内容做了系统的讲解，如果“信号与系统”将离散部分的相关内容留在“数字信号处理”中讲解，将有限的课时投入到连续信号与系统的分析讲解，势必会提高可是利用率、起到“事半功倍”的效果。

3.理论与实践紧密结合，实验验证理论（先理论后实验）、理论解释实验现象（先实验后理论）。将实践教学内容贯穿于信号处理课程群的课内实验、课程设计及研究创新型实验整个实践环节，消除学生“纸上得来终觉浅”的困惑，使学生体验到学以致用、做中学、学中做、边学边做的学习乐趣。

二、创新教学方法，提高课程教学效果

按照工程教育专业认证的要求，教师应当做好“点灯人”和“引路人”，创新教学方法，引导学生以积极主动的心态投入课程的课堂学习以及实践学习中，建立开放式、引导式、探究式的“课堂+实验+课外”、“理论+实例+探究”、“听课+讨论+动手”等课程教学模式，具体如图2所示。

改革课堂教学模式，实现课堂教学的多重转变：“填鸭式”灌输课堂变成“索取式”对话课堂——教学不再是知识复制的过程，而是教师导演和学生演员共同学习的过程；封闭课堂变成开放课堂——随着教学在时间上从课内向课外延伸、在空间上从教室向图书馆等场所的扩充、在内容上从教材向课外资料的拓展，教学不再是“喂食”，而应是“授之以渔”的过程；知识课堂变成能力培养课堂——教学不仅仅是传授知识，而上升为“学以致用”的能力培养过程，让学生真正成为学习的主人。相应的课堂教学方法有：（1）建立电子化教案（如备课笔记、PPT、微课等），进行网络课堂资源的维护，便于学生的课前预习和课后复习；（2）采用多媒体教学、网上答疑等手段，便于学生课堂知识的学习和消化巩固；（3）课堂上采用引导式教学，积极调动学生的主动性和参与度；（4）定期开展课堂大讨论、学生轮流当“小教师”，培养学生的学习兴趣和能力。

创新实践教学方法，以学生为主体、教师为主导，引导学生真正参与实验的全过程，“做中学、做中思、做中练”，提高其实际工程的设计及实践动手能力。由课内实验的“扶持式”指导方式逐渐过渡为研究创新型实验的放手引导式实验指导方式。相应的实践教学方法有：要求学生在实验前做好预习工作，组织学生讨论学习、鼓励学生集思广益，形成“百花齐放式”的实验方案；在实验中，指导学生细心观察、边做边思考，指导学生自行排除实验系统故障、学会自己分析解决问题；在实验后，引导学生及时总结、归纳、反思，按照规范完成实验报告；在课外科技创新活动扩展上，多些课程群相关课题，多给学生创造锻炼机会。

三、建立全过程、多元化课程评价体系，提高学生培养素质

在课程评价实施中，重点考核学生掌握所学知识和技能，在知识应用过程[如实验（实习、设计）]中发现问题、分析问题、解决问题的能力，保证课程目标和毕业要求的达成，使学生各项综合素质均得到提高。在考核过程中，避免只看结果（如期末考试成绩、实验报告）、不注重过程（如平时课程表现、作业情况、小班讨论课表现、实验过程中的问题解决、思考等）。对课程达成度进行评价，根据教学活动的全部被评价毕业生的平均考核成绩来计算其评价值。其计算方法为：课程的平均考核成绩与课程支撑指标点权重系数的乘积再除以课程的满分成绩。即：

因此，教师要跟踪学生的整个学习过程，分阶段及时与学生交流、讨论、收集反馈信息，并对各阶段学生的成果进行考核，促进学生的过程化培养，促使学生在教学的各环节都有收获。

四、结语

工程教育专业认证为电子信息工程专业提供了良好的发展机遇和有效载体。专业认证背景下信号处理课程群建设研究在电子信息工程专业中具有代表性，其培养的知识体系和能力是人才培养及就业中非常重要和关键的能力，对其他相关课程建设都有借鉴意义，它能引导我们把建设带来的益处和提升辐射到整个专业的教学建设和改革中。

参考文献：

[1]李志義.适应认证要求推进工程教育教学改革[J].中国大学教育，2014，（06）：9-16.

[2]黄中华，李健生，孙秀云.基于工程教育认证和评价体系的应用型人才培养[J].大学教育，2016，（06）：8-9.

[3]张明光.电气工程专业认证研究[J].大学教育，2015，（04）：80-81.

[4]张庆久.工程教育专业认证相关概念及主要协议解析[J].学理论，2013，（33）：262-263.

[5]宋杨.基于创新实践体系的电气信息大类专业信号处理课程群的优化整合研究[J].福建电脑，2012，（08）：26-27.

[6]王明华，王超，邓贤君.工程教育专业认证背景下通信工程专业课程体系设置的思考[J].教师，2016，（07）：94.

[7]邹连英，杨述斌，程莉.信号与信息处理类课程体系整合研究[J].电气电子教学学报，2013，35（01）：42-43，65.

[8]张瑜慧.“信号与系统”与“数字信号处理”课程的整合优化研究[J].中国电力教育，2013，（01）：101-101.

Abstract：Signal processing course group as the core and main courses of the electronic information engineering teaching system，needs to be built and teaching reformed in order to meet the requirements of engineering certification standards. The construction of signal processing curriculum group is researched through optimization curriculum group teaching system，integrating teaching content，innovation teaching methods，and establishment a diversified curriculum evaluation system in this paper，so as to improve the course teaching effect，enhance the quality of personnel training and meet the requirements of student graduation.

Key words：engineering education professional certification；curriculum group of signal processing；curriculum integration；teaching reform；course evaluation