基于OBE的《信号与系统》教学研究

王晓宇 高闯

摘   要：本文借鉴OBE的教育理念，针对本校电子信息工程专业的本科学生，对《信号与系统》这门专业基础课进行改革与实践，调整本课程的培养目标，完善其教学方法，改革考试模式，增加课程项目设计，旨在增强学生的实际操作水平。再根据课程达成度指标微调下一学期的授课内容、授课形式等，更有助于提高学生综合应用能力。

关键词：OBE  信号与系统  教学改革

中图分类号：G642.0                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0212-02

1981年，Spady等人提出OBE（Outcome Based Education）理念，得到了美国工程教育认证协会的认可，这一理论被贯穿于工程教育认证标准的始终[1]。基于成果的教育OBE是一种新型的教育形式，它把教育系统中的一切都集中围绕着学生在毕业时应取得的成果去组织、实施和评价[2]。学生在教育过程中的最终学习成果是学生“学会了什么”，“学会”不仅是在获得的理论知识的同时，还要提升学生的综合素质;对知识整体结构的把握和理解，多角度、多维度解决开放性问题的能力;通过完成较为复杂的任务，获得创造性、创新性思维的能力[3]。

1  存在的问题

《信号与系统》是电子信息类专业的基础课程，课程仍然沿用传统的“知识+实验”的教学模式，学生普遍反映公式多、记忆难，理论性强，学习难度大。课堂上教学注重数学公式的计算或推导，而与实际应用联系较少，导致学生学习的目的性不强，缺乏学习的主动性。实验内容由教师设计，学生仅仅按照实验步骤完成即可，这种以教师为中心的实践教学抑制了学生的创新意识，也违背了以学生为中心的原则。在考核方面，传统的考核采用同一张试卷，同一个评分标准，只注重对公式运算的考核，忽视对学生能力的考核。总之，传统的教学方式根本无法满足学生的全面发展，因此，在信号与系统课程中融入OBE理念来进行课程建设和课程教学的改革与实践。

2  课程改革与实践

2.1 课程知识结构调整

根据我校的实际及电子信息类专业的培养计划、毕业要求，并结合教学大纲，调整后的《信号与系统》理论课程为50学时，实践课时14学时，对课程的知识结构体系进行分析和调整，适应学校转型发展及多规格应用型人才培养模式的改革。具体如图1所示。

2.2 丰富教学方法与教学手段

讲授教学法是《信号与系统》课程的主要教学方式，所以课堂教学改革是整个课程改革的重点[4]，讲授教学分为教师讲授和课题小组讲授。结合我校本课程所存在的问题，将OBE教育教学理念融入到传统的教学中，例如通信专业注重强化信号与系统概念理论，弱化电路分析。课题小组讲授教学法是教师准备一些课题，学生自由组合成若干课题小组，课题小组采用分工协作的合作的方式来完成选定课题，使每个学生都必须参与进来，通过讲课、讨论、报告等形式促使学生去发现、分析和解决问题，初步掌握执行方案的能力。

案例教学法的案例选择应当遵循“贴近实际、生动有趣”的原则，贴近实际意味案例应尽量来源于工程实践，案例所涵盖的一些知识、解决问题的方法技巧，对于学生今后的实践有着一定的指导和借鉴意义;生动形象的案例改变了枯燥的公式推导的课堂讲授，依照案例选择的遵循原则，注意收集贴近实际生活的相关案例素材，设计理想的案例;另外，教师要在课前备课充分，花费更多的精力进行思考设计，在课堂教学中巧妙地引入学生感兴趣的案例，并引导学生积极参与讨论。

针对傅里叶变换一章，从傅里叶级数，频域分析，傅里叶变换的性质，采样定理等方面，提出了8个案例，使学生建立起信号频率、频谱和频域等概念，加深对傅里叶变换这个知识点实际应用的理解，同时也有助于进一步学习和理解线性系统的频域分析方法等内容，更重要的是激发了学生对信号与系统这门课程的学习热情和兴趣。

以往的實验教学全部是硬件实验，为了结合这次教学改革，我们将实验内容也稍作调整。为了使学生能够熟练使用MATLAB软件，我们增加了两个MATLAB仿真实验，常用信号分类与观察和抽样定理。常用信号分类与观察是利用仿真软件模拟连续函数和离散函数，让学生直接通过图片更好的观察并区分这两种信号。傅里叶级数的概念比较抽象，很难具体化，我们设计一个动态图形，让学生看清楚的看到如何把一个信号，分解成无数的正弦波信号，使学生能够深刻的理解傅里叶级数的意义。

2.3 课程达成度评价

课程达成度评价是指课程针对毕业要求相应的指标点提出的教学目标的达成情况[5]。为了真正了解学生对本课程的理解程度和是否达到毕业要求指标，我们的考核方式更侧重于实践应用。考核分为期末考试成绩，平时成绩，实验成绩和案例大作业成绩组成，分别按照50%、10%、20%、20%的比例组成。把四个成绩结合起来，作为信号与系统课程的总成绩，考试成绩能够更加全面公正的反映学生对这门课程的理解程度和实际动手能力。OBE注重通过实践过程后学生应能达成的最终学习成果和真正拥有的能力，学生才是成果及能力的建构者，因此OBE强调在实践过程中以学生为中心，教师通过示范、指导、评价等措施帮助学生达成成果。教师根据达成度结果，修改授课内容，调整授课计划，针对相关知识点改变教学方式，注重学生对本课程内容的深入全面的学习，进一步达到毕业要求。

3  结论

以OBE为指引的教育理念，在《信号与系统》的课程实现课程建设和课程教学等环节的改革，以达到该学习成果和指标，才能在真正意义上的把OBE的理念融入课程评价体系中，切实提高教学效果。

参考文献

[1] 丁志中，窦建华，吴玺，“信号与系统”课程教学改革的尝试与思考，电工电子课程报告论坛2005年

[2] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[3] 何继爱，“信号与系统”课程教学改革与实践 《高等理科教育》2007年

[4] 付虹，陈戈行，彭忠利.信号与系统课程教学方法改革与实践[J].长春工业大学学报（高教研究版），2012（2）：87-88.

[5] 唐亮，林智慧，宫丽娜.OBE指导下的《信号与系统》课程教学改革研究[J].电脑知识与技术，2019.2（15）：