基于协同创新能力培养的《信息处理系统》课程设计改革

王圆妹，李涛

（1.长江大学电子信息学院信息系，荆州 434023；2.长江大学电子信息学院自动化系，荆州 434023）

0 引言

高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化。一方面，为了适应新世纪科技发展和社会竞争对人才培养的要求，高等教育中必须加强对学生协同创新能力的培养[1]。以学生为主体，注重教学法研究，激发学生协同创新意识，不断丰富教学改革成果，提高学生解决实际问题的能力。另一方面，提升创新能力的时代内涵和重要意义早已超出某一主体、某一领域、某一行业的范畴，亟待需要突破自主创新的体制障碍，推动并引导社会创新力量的协同并进，从而实现国家创新能力和竞争实力的根本提升[2]。高校与科学研究机构、企业开展协同创新，离不开协同创新人才的培养。培养大学生协同创新能力对于实现产学研协同创新战略、建设创新型国家具有重要意义。

目前在高等工科院校中，课程设计是高校实践教学体系中的重要课程之一，是在专业主干课的理论授课后开设的一个综合性实践环节，是培养学生综合应用所学知识分析和解决工程实际问题能力、训练工程师的基本技能、培养学生创新性思维和设计能力的重要课程。课程设计是理论和实际应用之间的纽带，是强化学生的知识应用能力和实践动手能力的重要手段，在工科人才培养中具有不可替代的重要作用。针对课程设计的教学改革比如课程设计的方式、内容、组织形式、评价机制以及学生的创新、计算机辅助设计以及团队合作的能力等的培养，高校教师们一直在探索的道路上。

1 《信息处理系统》课程设计的现状

《信息处理系统》课程设计对先修课程知识的综合运用能力要求高，要求学生要能够较灵活地运用所学的基础知识。虽然学生在前3年基本学完专业主干课程并经过多门课程实验环节的训练[2]，但对所学的知识点仍然零散，对信号处理系统的理解和系统设计能力仍十分欠缺，探其原因，分析了目前《信息处理系统》课程设计在教学过程中存在以下几方面问题。

1.1 学生对课程设计重视度不够

《信息处理系统》课程设计在电子信息工程专业学生的学习过程中占有重要的位置。这一环节学习的好坏对培养电子工程师的基本设计素质和后期的就业具有重要的影响。但在教学实施过程中，部分学生对这一环节的重视度不够，另由于课程设计的时间比较紧，还有部分备战考研的同学也放松了对自己的要求，想在紧张而忙碌的备考后好好地放松下，对课程设计总抱着应付了事，走个形式的态度。对设计中出现的一些问题不去认真思考，查找资料，而是敷衍了事盲目模仿，甚至照搬照抄一些参考书或网络资源的一些思路，简单机械地完成课程设计的任务。即使这部分学生通过了课程设计的考核，但是学习效果甚微，达不到预期的教学要求和课程设计目的。

1.2 学生缺乏实际工程知识

在课程设计过程中，由于学生普遍缺乏实际工程的知识[3]，尤其在涉及到具体信号识别处理中，对应用的环境，识别的算法、识别的精度等环节认识不足，部分学生只是依照教材或参考资料进行模仿设计，很少能结合工程实际综合考虑来进行设计，大多数学生的设计方案可以说是“理论型”的，缺乏工程实际意义。因此工程实践知识的缺乏，也严重影响着《信息处理系统》课程设计教学质量的提高。

1.3 学生对先修课程综合应用能力差

《信息处理系统》课程设计的先修课程有信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、数字语音信号处理等专业基础课和专业课，学生不能融会贯通地应用信号处理的知识，将具体的图像信号、语音信号进行数字处理，反映出其分析问题、解决问题的综合应用能力比较差。

1.4 学生之间协同能力差

由于之前课程设计任务比较单一，全班同学课程设计的方案和内容几乎相同，每位同学完成从系统设计、程序编写到最后完整的任务，不需要同学间的协作，课设中学生之间各自为战，很少或没有经验交流，缺乏团队协同合作意识，相互协作的精神也很难发挥，体现不出团队合作中的荣誉感和责任感。

因此为了适应新世纪科技发展和社会竞争对人才培养的要求，高等教育中必须加强对学生协同创新能力的培养。这些以提高学生创新能力为目标开展的多形式改革，打破了传统课程设计中的问题和不足，以学生为主体，注重教学法研究，激发学生协同创新意识，不断丰富教学改革成果，提高学生解决实际问题的工程能力，培养大学生协同创新能力。

2 基于协同创新能力培养的课程设计改革措施

为此必须更新教育思想和观念，加强《信息处理系统》课程设计的改革和建设，着重培养学生的协同创新能力。为了加强课程设计建设，主要从以下几方面进行改革。

2.1 提前布置课程设计题目，建立工程意识

以往的课程设计任务基本都是课程设计周的第一天开始布置，学生直到课程设计开始才了解要完成的任务[4]，一些学习能力差一些的学生或者基础理论不扎实的学生很难在第一时间进入课程设计状态。为给学生留出更多时间来查阅相关资料，把课程设计的任务布置的时间提前2-4周，一方面这样学生在了解课设的任务和要求后，可以针对性去收集相关资料，为课程设计的顺利进行积累更多的理论基础；另一方面，学生带着课设任务可以结合自己今后的就业方向或升学的专业，这样在平时的学习和积累学习过程有了目标性和针对性；有意识地将学到的理论知识用于指导实践，有助于学生将平时的学习生活和工程实践结合，使传统课程设计理论实践相脱离的问题得以改善，更加强调学生综合能力的培养，有利于激发学生学习兴趣、建立工程实践意识。

2.2 改革教学方式，更新重组教学内容

在《信息处理系统》课程设计的教学内容中融入新技术，增加人工智能技术中流行的Python语言程序设计，引入深度学习、机器视觉等一些基本算法和应用。在“协同创新”理念下，注重学科交叉与问题导向，围绕学生工程能力培养及知识结构架构来设计课程体系，组织教学内容，利用人工智能计算平台实现人脸识别、语音识别，车牌识别、指纹的识别等系统的设计。由于这些课题属于当前研究的热点，学生也比较感兴趣并且切合实际的工程案例，学生可以亲身体会人工智能新技术、新思想，这样有利于培养学生的工程思维与综合能力。

2.3 采用联合培养模式

联合培养模式可以有效弥补院校自身师资力量、实验条件等方面的不足。改变工科人才培养不接地气的现状，一方面引入产业或企业的技术人员进校园课堂，可以把企业的技术需求及时转达给学生，根据学生和企业的需求，专业教师可与企业根据新技术的发展，共同制定与企业技术相关的课设内容，共同指导学生，解决工程实际问题为企业未来实现人才、科研等需求提供便利。另一方面加强企业学习与校内学习形成优势互补，充分体现企业学习的目的：学习企业的先进技术和先进企业文化；深入开展工程实践活动；参与企业技术创新和工程研究与开发[5-6]；培养学生的职业精神和职业道德。。

2.4 课程设计与创新创业项目协同发展

为提高学生对课程设计兴趣，把大学生创新创业[7-8]大赛作为一个标杆，鼓励学生参与大学生创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目等，引导学生创新潜能的开发。本着以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念和能力培养为核心的后续教育，有利于多样化创新人才的培养，强化创新创业能力训练，增强学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才，满足国家对社会紧缺的复合型拔尖创新人才和应用人才的需要。

2.5 完善考核环节，丰富考核内容

严格的考核制度是保障教学质量的关键，要重视实践环节的过程训练[9-10]。学生在进行课程设计时，根据学生的兴趣点和学生的专业特长，学生分成若干个设计小组，鼓励学生更加灵活、多样的个性化设计方案。由于采用团队协作的模式，考核过程中首先实行组内的成员根据实际分工的情况实施自评的方式，其次通过演讲的方式考查学生对专业理知识的理解能力、表达能力、分析能力；再次采用结果演示、实验报告等形式考查学生的解决问题的能力、实验操作能力和逻辑思维能力，实验报告要求学生学会总结与归纳，包括课程设计方案的比较，本设计的主要特色，结果和性能分析，遇到的问题以及解决思路，设计需要改进之处及体会等；最后综合上述的几个考核环节，给出最终的成绩评价。在教学质量评估环节中，可邀请企业人员加入课程设计考核小组，以用人单位的视角多角度评价学生的各项能力。学生在课程设计中接受了全面的训练，不断培养他们的协作创新精神和团队精神。

3 结语

针对工科院校《信息处理系统》课程设计存在的普遍问题，文中对《信息处理系统》课程设计进行教学改革与实践。一切从学生角度考虑，结合“以学生为本”的思想和“协同创新”的理念，这种教学模式充分调动和激发学生学习的主动性和积极性，《信息处理系统》课程设计的教学质量得到稳步提高。只有进行符合学科发展规律的实践探索，才能不断提高人才培养质量，更好地培养具有协同创新能力、高素质综合型人才。