工程认证背景下《工程信号处理》课程教学改革研究和探索

居本祥，付本元，米曾真

（重庆理工大学机械工程学院，重庆 400054）

《华盛顿协议》是工程教育专业认证的国际互认协议，2016年6月我国正式加入该协议以后，工程教育专业认证成为我国高校的新风向标[1-2]。《工程信号处理》是测控及电子信息相关专业的一门重要专业核心课程。由于目前的通用教学内容都只局限于信号处理的基础知识，并未充分考虑开课专业的特色，再加上课程本身概念抽象、分析方法与基本理论难以理解和掌握的基本特点，使得传统线下教学模式对专业培养目标和毕业要求的支撑效果有限，也容易存在学生参与度不高、学习效率低下、学习兴趣缺失等许多问题。

在工程教育专业认证和“互联网+”时代新形势下，基于以学生为中心，以产出为导向的教育理念，结合网络平台，探索线上线下混合教学模式，实现《工程信号处理》课程的多方位教学改革具有重要的现实意义。

1 工程信号处理课程现状分析

《工程信号处理》在很多高校也被称为《信号与系统》，是电子信息及测控类专业的一门重要的专业核心课程。它的任务是研究信号和线性时不变系统的基本理论和基本分析方法，要求掌握最基本的信号变换理论，并掌握线性时不变系统的分析方法，为学习后续课程奠定理论基础。通过本课程的学习，学生将理解信号的函数表示与系统分析方法，掌握连续时间系统和离散时间系统的时域分析和频域分析，连续时间系统的S域分析和离散时间系统的Z域分析等相关内容，提高分析和解决实际问题的能力。

该课程的大部分内容都比较抽象，多为公式或纯理论，大多数学生并没有真正掌握公式中的物理意义和信号激励与响应过程中实际情况。再由于该课程大多数时间都在课堂上，学生以听为主，很少主动动手对信号进行分析、变换和验证等操作，导致学生知识掌握的不牢靠，甚至还会造成一部分学生单纯认为该课程就是一门数学课，把课程当作数学课去学习，导致学生难以理解课程中内容的实际意义。在课下大量的学习时间中，学生也主要是从课本上或课后习题去巩固和理解所学习的内容，绝大多数都是纯理论的内容，缺乏与实际应用的交叉融合。时间一长，学生也会感觉这门课程很枯燥而逐渐失去学习的兴趣，无法培养起自主学习与实践的习惯。

由此带来学生难学和教师难教的两难局面，因此，我们主要从教学内容、课堂教学、实验教学三大环节对《工程信号处理》课程进行了多方位的改革探索，坚持以工程认证的核心理念“学生为中心，以产出为导向，持续改进”为准则，利用线上线下的教学模式弥补传统教学的不足，促进教学效果的提高，实现课程培养目标。

2 工程认证背景下课程教学改革措施

基于OBE的教育理念，以产出为导向，根据课程目标对教学内容进行优化设计。从基础理论出发，淡化复杂的结论推导过程，强调理论应用方法，紧跟专业工程认证理念，融入测控技术前沿科学，将有效解决复杂工程问题作为最终的教学目标，注重理论的实际应用[3]。强调结论和如何应用其进行系统分析，解决实际问题。

2.1 通过修订教学大纲明确课程目标

工程认证是在明确课程中要具体培养的能力的前提下，解决传统教学中只注重传授专业知识的问题。依据我校测控专业最新的培养方案，紧密结合工程教育认证的基本要求对教学大纲进行修订，确定了满足毕业要求的课程目标。学生通过课上理论学习和实验操作后应掌握如下技能：①了解工程信号处理的相关基本概念，可用于表述并识别常见信号及系统；②能利用微分或差分方程建立系统时域模型、求解模型、可解释系统的时域特征；③能够用傅里叶变换及拉普拉斯变换在频域及复频域中描述连续信号与系统、解释连续信号与系统的特征，能应用两种变换方法分析信号；④能够对离散系统进行时域、离散傅里叶变换分析及工程信号的Z域分析；⑤能利用MATLAB工具进行信号的仿真,实现工程信号的分析与处理。教学大纲中每个课程目标都有特定的毕业要求指标点与之相对应，从而实现课程目标对于毕业要求指标点的支撑。

2.2 构建线上+线下混合资源打造多元化教学形式

近些年来，翻转课堂等教学模式逐渐融入传统教学模式中，但其主要适合小班教学，且受教室场地和课堂网络制约。但大多数高校《工程信号处理》课程作为专业必修课，教师和教室资源有限，难以实现小班教学[4-5]。因此，照搬他人翻转课堂教学模式教学效果非常有限。基于《工程信号与系统》课程现实问题，拟开展了线上线下混合教学模式的改革试验，采用线下多媒体教学为主，辅以线上资源作为有效和必要的补充的形式，提高学生学习的效率。

这种教学方式在诸多高校、专业皆有尝试。然而，混合式教学改革并没有统一的模式[6]。线上+线下的混合式教学模式是将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种教学方式，通过二者的结合，提升学生的学习深度，并给予学习者及时、准确和额外的外部支持。为了建立合理充分的线上资源，我们首先投入了较多的时间对知识点进行了梳理。整合课程线上资源，录制微课视频，对每章重点内容进行梳理、总结。以此为基础，明确学生预习要求。如对于重难点知识点，由于学生自学难度高，为了不使学生产生畏学心理，要求学生预习时了解即可，并可在线上平台留言强调老师在线下授课时需重点讲解。对于中间型知识点，大部分学生可通过认真自学掌握，则要求其线上预习时掌握，老师在线下授课时通过提问方式补充部分内容。而对于简单型知识点，要求学生预习时完全掌握，老师线下授课时可不再讲解该部分内容。新的线上视频教学内容加强了实践教学部分，除了在课堂上引入了大量的工程实例，也给学生提供大量视频化的案例，让大家及时地将理论知识与实践联系起来，既有加深了学生对理论知识的理解，也能在一定程度上达到学以致用的目的。

2.3 构建线上+线下相结合的教学考核标准

对于理论教学，无论是线上还是线下都需要给予学生学习反馈。线下教学的考核模式以出勤率、作业完成情况以及考试成绩作为考核评价依据，这种考核方式易于量化，容易把控。作为线上教学，目前多用于为线下教学的补充和复习，为了激发学生线上学习的热情和参与度，使线上资源发挥更好的作用，需要构建教学线上线下相结合的考核与评估机制，注重过程评价，使测试结果作为过程性评价和结果性评价的重要依据，从而激发了学生学习的动力。通过收集学生在线学习过程中反馈的共性问题，摸索建立共性问题库，进而优化线下教学和线上学习的内容结构，使其教学方式更加完善，教学内容划分更加合理。

2.4 借助课程目标达成度建立持续改进机制

课程目标达成度则是对课程教学质量的评价，可以视为教师获取教学质量反馈信息的一种重要手段。结合计算的目标达成度及总达成度，通过分析和研究学生对于该课程的学习情况，具体提出持续改进意见。最后有必要对其中没有达到目标的项目提出持续改进措施，在下一轮次的教学环节中，安排附加的课时进行答疑、辅导，增加互动讨论环节，重点增强这一部分内容的教学。

3 结语

通过在工程认证背景下的《工程信号处理》课程教学改革，将“成果为导向、学生为中心、持续改进”的教学理念深入到教学中去。针对课程目标，采用线上线下混合教学方式，构建了认知层面深度参与的教学理念，以课程教学活动为载体，以在线学习的基础知识为补充，使学生有更多的时间在认知层面参与学习，打破教室学习单一模式的局限性，引导了学生进行深度学习与自发学习。