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“信號與信息處理”課程群教學改革論文
“信號與信息處理”課程群教學改革論文【1】
摘要：課程群建設是當前課程改革和建設的熱點。
基于課程群內涵界定原則探討了“信號與信息處理”課程群教學改革研究。
以“數字信號處理”課程為核心，在橫向上將“信號與系統”、“數字信號處理”和“DSP技術與應用”三門本科學歷教育課程有機整合，建立新的教學體系，并形成與之配套的教學模式及方法，使學生打牢寬廣扎實的信號處理基礎知識。
在縱向上，改革建設“數字信號處理(本科)”、“數字信號處理(碩士)”和“現代數字信號處理”課程，使學生知識體系向縱深拓展，培養高端研究型人才。
關鍵詞：信號與信息處理;課程群;課程改革
按照高等院校教育模式轉型的要求，人才培養模式正在由單專業崗位型向厚基礎寬口徑型轉變。
為了適應這種轉變，高等院校的課程設置也應該進行相應的調整與改革。
課程群教學方法正是對教學過程中的教育思想、課程體系、教學內容、教學方法等進行全面改革，對于培養21世紀高素質的新型人才具有重要而深遠的影響。
在海軍工程大學電氣電子類專業信號與信息處理類課程的本科、碩士、博士系列教學實踐中存在如下問題：部分課程內容有重疊，銜接不流暢，如“信號與系統”、“數字信號處理”課程均用較多的篇幅討論了z變換和抽樣定理;課程理論推導多，應用實例少，學生對課程的實用性產生疑惑;部分電氣類研究生在信號處理基礎知識的掌握上有欠缺，影響了后續學術研究的深度。
基于以上教學過程中的實際問題，以學科專業的優化、課程體系的構建和學生知識結構的形成為目標，課題組進行了“信號與信息處理”課程群教學改革研究，在教育思想、課程體系、教學內容等方面取得了初步成效。
一、課程群內涵研究
課程群是與單門課程相對應的一種課程建設模式，國內高校進行課程群建設至今已有十多年的歷史。
1990年，北京理工大學基于“在課程建設中應當以教學計劃的整體優化為目標”，提出要注重“課群”(課程群的早期稱謂)的研究與建設之后，一些高校陸續開展了雖名稱相同或相似但差異較大的課程群建設的實踐。
為達成共識，提高課程群建設的質量，國內各高校教學管理人員及教師對課程群的內涵進行了理論探討。
[1]一般認為，課程群是以單門課程為基礎，整合兩門或以上內容相關聯或程度逐步加深的課程組成一個結構合理、層次清晰、課程間相互連接、相互配合、相互照應的連環式課程群體。
課程群具有兩大屬性：一是關聯性。
課程群雖以課程間的知識、方法、問題等邏輯聯系為結合點，但在課程群建設未實施前，這一關聯尚屬內隱。
伴隨課程群建設，這一關聯不斷外化，并在實際教學中促使學生的認知遷移達到貫通。
二是整合性。
課程群通過對課程的重新規劃、設計填補原先課程間的空白，刪除原先課程間的重復內容，體現群內一門課程對另一門課程的意義，并使學生更好地把握一門課程與其他課程以及整個課程群的關系，從而達到整體大于部分之和的效益。
基于課程群內涵界定原則，需要建設“信號與信息處理”課程群。
通過對課程的重新規劃、設計填補原先課程間的空白，刪除原先課程間的重復，體現群內一門課程對另一門課程的意義，并使學生更好地把握一門課程與其他課程以及整個課程群的關系，從而達到少學時的整體教學效果大于多學時分散式多課程的教學效果。
具體而言，課程群以“數字信號處理”課程的基本理論為核心，在橫向上將“信號與系統”、“數字信號處理”和“DSP技術與應用”三門本科學歷教育課程進行有機整合，優化實驗課程內容，建立新的教學體系，并形成與之配套的教學模式及方法，使學生打牢寬廣扎實的信號處理基礎知識，并從理論學習上升到實際應用，形成完整的系統概念，掌握便捷的分析與設計方法，有效培養學生獲取新知識、應用新知識的能力，從而全面提高學生的素質。
縱向上，改革建設“數字信號處理(本科)”、“數字信號處理(碩士)”、“現代數字信號處理(博士)”和“DSP技術與應用”課程，使學生知識體系向縱深拓展，培養高端研究型人才。
課程群結構框圖如圖1所示。
圖1“信號與信息處理”課程群結構框圖
二、課程體系的改革
1.本科學歷教育的橫向課程建設
設計的課程群的本科階段包含“信號與系統”、“數字信號處理”和“DSP技術及應用”三門課程。
“數字信號處理”是信息科學的重要組成部分，是工科專業的共同基礎。
“信號與系統”是“數字信號處理”課程的前導課，也是連接信息處理領域理論與應用的重要基礎課程。
“DSP技術與應用”講授數字信號處理器的軟硬件開發，屬于實踐與應用課程。
三門從理論學習上升到實際應用，形成相互連接與照應的整體。
根據授課對象的不同進行有針對性的體系建設。
海軍工程大學“信號與信息處理”課程群的本科授課對象有兩類：一類是電子、通信類專業;一類是電氣、控制類專業。
電子、通信類專業信號處理的對象主要是弱電信號，對理論深度的要求比較高，因此分別開設了70學時的“信號與系統”課程和50學時的“數字信號處理”課程，課程設計時注重理論計算法的深入探討，更新、增加應用實例(例如調制解調)，加強在通信、雷達、聲納等傳統信號處理領域中的應用分析，拓寬學生視野。
“DSP技術與應用”課程以TI公司的C5000系列芯片為對象，以語音處理的實現為實踐內容，講授DSP的應用。
電氣、控制類專業屬于強電領域，信號處理在該領域的應用屬于交叉學科，對信號處理的理論深度要求稍低，在課程設置時沒有將“信號與系統”作為先導，同時將“數字信號處理”擴充為60學時。
首先用16個學時給學生補充信號分析與系統分析的相關基礎知識，并適當降低知識點的理論深度，注重實際應用(如濾波器設計中直接講授濾波器設計指標和MATLAB設計方法，略去理論分析)。
另外，電氣控制類專業涉及的強電信號頻率相對較低，信號幅值較高，而且多為緩變信號，對信號的采用頻率、算法的精度、實時性要求不高。
在實際講授中，著重強調傅氏變換在頻率測量方面的應用，略去拉氏變換在電路求解方面的應用，加強數字部分，將狀態空間移至”自動控制原理”課程講授。
為改革課程使之更切合電氣控制類專業，編寫了適合該類專業的信號處理入門基礎課程教材《數字信號處理》，[2]并于2011年5月由機械工業出版社正式出版，目前已經在兩屆學生中使用，學生反映教材深入淺出，理論聯系實際效果好。
相應的“DSP技術與應用”課程以TI公司的C2000系列芯片為對象，以馬達控制的實現為實踐內容，講授DSP的應用。
2.本科及研究生教學的縱向課程建設
現代數字信號處理是一門發展迅速的前沿交叉性學科，它在經典的數字信號處理的理論和算法方面進一步擴展，其基本內容一般分為碩士和博士兩個階段講授。
碩士講授內容一般為最小二乘濾波器、自適應濾波器、功率譜估計和同態信號處理，博士講授內容一般為高階譜估計、短時傅里葉變換、小波變換、維格納分布和多速率信號處理。
同樣地，由于學科發展的歷史原因，現代數字信號處理大部分教材在內容、深度以及聯系實際應用等方面基本上以通信、電子類專業研究生為研究對象，而極少以電氣自動化和機械工程專業研究生為對象。
為滿足電氣自動化和機械工程類專業研究生(碩士、博士)對現代信號處理技術的需求，編寫了《高等數字信號處理》教材，[3]作為碩士研究生“數字信號處理”和博士研究生“現代信號處理”的教材。
該教材為普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規劃教材，以研究生水平的數字信號處理內容為主，適當兼顧與本科數字信號處理內容的銜接，并導論性地介紹信號處理技術的最新發展成果，使學生既打牢基礎又有發展空間。
三、實驗體系建設
基于“信號與信息處理”課程群建設的總體計劃和建設目標考慮，學校在2007年建設了“信息處理基礎實驗室”，以該實驗室為實驗平臺，將“信號與系統”、“數字信號處理”和“DSP技術及應用”三門課程的實驗內容整合，并編寫了《信號分析與處理實驗》講義。
實驗體系的建設實現了基本原理與工程應用的有機結合，軟件仿真與硬件實現的有機結合。
實驗內容的設置圍繞信號分析與處理、系統分析與設計、信號處理綜合應用和信號處理軟硬件實現四個層面展開。
軟件實驗基于MATLAB仿真環境，作為“信號處系統”和“數字信號處理”課程實驗內容，側重于信號處理算法的仿真和系統的模擬，以加強學生對基本概念的理解，初步培養學生利用信號處理理論分析和解決實際問題的能力。
硬件實驗基于TI公司的TMS320C5x和TMS320C2x開發環境，作為“DSP技術及應用”課程實驗內容，側重利用DSP系統資源實現信號實時分析和處理，培養學生數字信號處理系統的開發應用能力。
四、與時俱進，改革教學內容
在教學內容改革上，理論上以當代信息科學的觀點講授經典理論;實踐上突出工程應用軟件的應用，突出信號處理技術在電氣電子工程中的應用。
課程教學內容的改革經驗主要表現在如下方面：
1.考慮專業的特點，既精選內容避免重復又注意內容的銜接
離散信號的z變換、抽樣定理在兩門理論課程均有體現，內容重疊且深淺不一致。
根據電氣、電子專業對理論深度要求的差異，在教學中合理安排該內容在相關課程出現的位置和學時，并注意和前后內容的連貫。
2.拓寬知識面，增加授課信息量，注重經典理論與現代技術的結合
課程教學效果成敗的關鍵不在于學生認識和記憶了多少定義、定理的條文，而應注重正確引導學生運用數學工具分析典型的物理問題。
[4]隨著信息科學理論與實踐研究的迅速發展，對于許多經典理論的認識需要補充、修正或以新的觀點來審視。
在剛開始建立信號傳輸概念時，從全球定位系統、個人通信技術和國際互聯網等實例引入，營造了當代信息科學飛速發展的濃厚氣氛。
又如，按照傳統的觀念，帶通濾波器的作用主要是針對頻移信號的檢測。
這種系統按需要設計之后無需改動頻率參數。
而從當代信息科學的觀念來看，必須以窗函數理解各種帶通的作用，而且許多帶通問題要求頻率參數隨時可以靈活調節，小波變換即是這種應用實例。
對于電氣專業，增加介紹信息流、能量流、管理流互動的智能電網的概念，實現電氣電子的交叉融合。
3.理論聯系實際，注重培養學生解決問題的能力
注重講清基本概念和方法，介紹信號處理技術的應用，而不是過分強調數學公式的推導和證明。
例如，在講解相關分析部分時介紹其在噪聲消除中的應用;介紹頻譜分析時，注重其在頻率測量、諧波檢測、故障診斷中的應用。
教學內容中介紹了用MATLAB語言實現信號處理算法，培養學生解決實際問題的能力。
五、結束語
結合學校課程設置實際和多年的教學經驗提出了“信號與信息處理”課程群的研究內涵，突破了以往課程建設多以本科同層次課程組合的模式，建立了本科-碩士-博士不同層次課程的綜合優化銜接的縱向模式。
課程群既包含密切相關、相承、滲
透、互補性的三門本科課程組合而成的有機整體的橫向課程，又包含層次清晰，課程間相互銜接的深入拓展的三門縱向課程。
課程改革與建設是一個需要持之以恒而又與時俱進的工作，其間總會產生新的問題，形成新的看法，以后將進行進一步研究討論，做好教書育人工作。
參考文獻：
[1]馬賽，李方能，吳正國，等.《信號與系統》課程群的建設與教學改革探索[J].高等教育研究，2010，33(1)：102-103.
[2]尹為民，歐陽華，錢美.數字信號處理[M].北京：機械工業出版社，2011.
[3]吳正國，尹為民，侯新國，等.高等數字信號處理[M].北京：機械工業出版社，2009.
[4]鄭君里.教與寫的記憶——信號與系統評注[M].北京：高等教育出版社，2005.
“信號與信息處理技術”課程建設和教學改革思考【2】
摘要：從構建課程培養目標，論述了對“信號與信息處理技術”課程進行改革和建設的必要性。
通過多途徑從教學觀念的更新、教學內容的選擇、教學手段與方法的合理利用等方面探討了“信號與信息處理技術”課程建設和教學改革的研究與實踐。
關鍵詞：信號與信息;課程建設;教學改革;研究與實踐
隨著國家專業目錄的調整，實施21世紀高等教育對人才培養的學科架構體系，圍繞高校人才培養必須符合社會經濟和科學技術發展的要求，必須重視基本知識和具有創造性工程實踐能力的培養，從而培養出具有創新能力、適應當前發展需要的高級應用型人才。
“信號與信息處理技術”是信號與系統、數字信號與處理、通信原理等課程的重要實踐環節，在電子科學與技術、應用電子技術、測控技術與儀器、生物醫學工程等專業培養目標的實現過程中有著不可替代的作用。
但學校實驗設備經費有限，目前的教學內容多是介紹一些通用的信號技術和通信原理方面的知識，使得基礎理論課相對較多，但深度不夠，實踐和實訓環節相對不足。
針對以上問題，在汲取國內外多所大學教學方法研究經驗的基礎上，該課程必須強化實驗基礎操作訓練與注重素質能力的培養，教學內容體現“實用性、創新性、設計性與綜合性”為一體的教學模式，從而把教學改革的理念帶到人才培養的過程中，培養學生的動手能力、設計思維能力和創新能力。
1 改革教學模式、更新教學觀念
1.1 教學模式改革
由于“信號與信息處理技術”是一門基礎性、實踐性很強的課程，信號與信息處理的實現具有復雜性、隨機性、多樣性，因此該課程除了要達到一般專業課的要求外，更應注重強化學生解決實際問題的能力，注重培養學生的創造性。
教學模式改革必須基于該課程的特點和教學目標，突出學生的主體地位，實施以學生為主體的“多形式互動交流”教學模式，個性化的教學模式有利于學生的積極參與，從而發揮學生認知主體的作用。
“多形式互動交流”要轉變傳統的教師講學、學生聽課的教學模式，通過這樣的教學氛圍，使學生更深入理解相關的教學內容，豐富學生學習和探究的體驗，達到逐漸培養和提高學生獨立獲取新知識和開發新知識的能力。
1.2 教學觀念更新
在現代教育理論中，教師是課堂教學內容的重要加工者和制作者，在教學中發揮著極其重要的作用。
教師必須轉變以往單向傳輸知識的教學理念，明確該課程是以培養實用型人才為目標。
教師要把主要精力放在引導上，有步驟有計劃地過渡到“教師指導下的以學生為中心”，即以學生為認知主體，充分體現學生的主體地位，給學生充分的自由空間，主動建立知識和能力結構的教學觀念。
2 教學內容的選擇
隨著電子技術的迅猛發展，信息技術也突飛猛進，而信號與信息處理課程的教材往往不能及時跟上電子技術發展的步伐。
所以課程教學中必須不斷擴充新的知識內容，及時更新教學內容，緊跟現代信號與信息處理技術的發展。
教學內容上要多設置應用性實驗，培養學生解決實際問題的能力。
旨在培養和考核學生運用理論與實際知識設計實驗的能力，總體思路是：強基礎，寬視野，勤動手，培養創新意識，思維與能力。
另外，實驗教材的內容上也比較開放，使課堂上教師不再是一言堂，而是以學生討論為主，教師啟發為輔，提高學生自己主動思考與動手實踐能力。
該實驗的開放式教學，也會激發學生對學習的極大興趣，大大提高學生的設計水平與創新思維。
靈活運用教學大綱，突破教材局限。
教材是教學的基本依據，而電子技術的發展速度是非常快的，信息處理技術課程的大綱往往滯后于電子技術的迅猛發展。
從社會需求來看，信號處理技術的教學大綱需要結合新技術的要求。
另外，我們在備課時要參考其他教材的相關內容，采取集體備課方式，突破個人狹隘思維限制，然后歸納出適合我們自己教學的教學內容，在教學改革和創新教育中發揮積極的作用。
總之，在教學內容的選擇上要達到：知識是基礎，創新是關鍵，實踐是根本。
3 采用合理的現代教學方法
教學方法是培養學生能力和提高學生素質的重要環節。
在“信號與信息處理技術”課程教學中，基于實踐環節的重要性，我們在教學實踐中，強調運用引導性講授、結合實際應用式教學、課堂討論、實踐教學及多媒體教學有機結合的綜合性教學方法，教學方法改革的重點是突出學生的創新思維和解決實際問題的能力。
按照“理論講授、實驗操作和實地實踐”實施教學方法。
在實踐中主干教師帶隊，運用批判性思維教學，鼓勵學生獨立完成實踐作業，有利于培養學生專業化的思維方式。
在整個教學過程中，使理論科學和實踐科學相關內容有機銜接，發揮各自優勢，使教學的三個方面相互促進，提高教學質量。
充分利用校園網平臺，制作相關課程網絡教學系統，并運用在實際教學中，作為課堂教學的補充。
通過大量的動畫技術，銜接學習過程中的各個知識點，使得學生在學習中不再感到枯燥，從而提高學習積極性。
在系統中設置論壇，給學生提供交流的空間，教師和學生以及學生和學生之間可以進行在線討論或留言。
在教學之余，組織學生積極參加各種形式的的講座與競賽，充分發揮第二課堂的積極作用，開闊學生的專業視野。
4 評價、考核方式的改革
以往，“信號與信息處理技術”相關課程注重課后習題成績，抄襲情況嚴重，不重視該課程的現象普遍存在，因此改革勢在必行。
首先，修訂題庫，使得習題與試題結構更合理。
采用試卷和研究性作業相結合，重點考察的是學生所學知識的應用能力，注重對學生知識運用、分析問題、解決問題能力的考察。
其次，通過課程設計和競賽等方式來考核學生，使學生通過查閱文獻資料拓寬知識面，鍛煉了實際動手能力，避免了學生為了應付考試，但對所學知識并沒有完全消化和吸收的尷尬局面，從而促進了學生知識綜合運用與實踐能力的全面提高。
5 結束語
“信號與信息處理技術”相關課程的教學改革涉及的面很多，同時提高認識和加強該課程教學是大勢所趨，是學好電子技術的關鍵。
針對該課程的改革 ，我們只要緊密圍繞專業的培養目標，緊跟電子科學與技術發展的潮流，就一定能夠把握該課程教學改革的重點和深度，取得良好的教學效果，達到預期的目標。
參考文獻：
[1] 嚴新平，謝俊林，李志峰.應用型創新人才培養的構思[J].理工高教研究，2009，28(1)： 74-77.
[2] 李得偉，張超，李海鷹.大學工科專業課程實施研究型教學的探討[J].高等教育研究， 2009，26(3)： 74-75.
[3] 牛全民，姚國順，林潔.對《信號與線性系統分析》課程教改中的幾點思考[J].空軍雷達學院學報，2001，15(4)： 75-76.
[4] 劉二林，王穎.信號與系統課程教學的實踐與探索[J].中國電力教育，2010，152(1)： 132-133.
[5] 肖海林.數字信號處理課程教學實踐與探索[J].桂林電子科技大學學報，2009 (4)：148-151.
[6] 王秋生，袁海文，崔勇.《現代數字信號處理》的教學研究與實踐[J].北京航窄航天大學學報：社會科學版，2009 (4)： 77-80.
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