简谈人才培养基于运用型人才培养信号与信息处理课程群建设探究

论文导读：
摘要：针对湖南理工学院信号与信息处理课程群中存在的问题，结合工程应用型人才的培养，就如何优化课程群提出了具体的建设方案。实践证明，优化后的课程群能更有效地提高相关课程的教学质量和教学效率，更有利于培养学生的实践能力和创新思维能力。
关键词：工程应用型人才；信号与信息处理；课程群；建设
作者简介：罗朝明（1978-），男，湖南永州人，湖南理工学院信息与通信工程学院，副教授；陶扬威（1989-），男，湖南益阳人，湖南理工学院信息与通信工程学院，助教。（湖南 岳阳 414000）
基金项目：本文系湖南省教育厅科研项目（项目编号：11C0630）、湖南理工学院教研项目（项目编号：2013B18）、2013国家大学生创新创业训练计划项目、湖南省大学生实验项目（项目编号：湘教通[2013]191号）、湖南省教育规划课题（课题编号：XJK08AJM004）的研究成果。
1007-0079（2013）32-0115-03
自从教育部实行“质量工程”重大举措以来，课程群建设受到了广泛的重视。[1-4]课程群有效地避免了单门课程只注重本课程建设的局限性，将课程与课程之间有机结合，从而形成一个完整的课程教学体系，建设的成效远远大于相关单门课程的总和。在近几年的课程改革中，湖南理工学院（以下简称“我校”）对信号与信息处理课程群的建设做了一定的探索与实践，[5-7]但仍然存在以下两方面的不足：一是课程群的体系结构不够完善，各门课程的内容过分独立，没能很好地挖掘出各学科内部的关联性，课程群的整体效应没有得到充分发挥；二是在课程群的体系中，各学科课程普遍偏重于理论学习，对提高学生的实践能力和创新能力显得不够重视。
如今，社会对学生实践能力和应用能力等方面的素质要求在不断提高，再加上在课程群建设中存在的问题，对该课程群进行进一步的改革和建设就显得十分重要。我校作为一所地方理工科院校，结合各行业对人才的不同需求，根据工程应用型人才培养目标和规格要求，对信号与信息处理课程群教学进行了改革与探索，改革的总体思想为：以改革课程群体系为核心，以“学生为主体，教师为主导”为原则，优化和整合课程群内容和加强实践教学，提高教学团队的整体执教能力，重点突出对学生综合素质和工程应用能力的培养，使学生的知识体系和能力体系能得到均衡发展。下面对我校信号与信息处理课程群建设进行详细阐述。

一、信号与信息处理课程群建设的总体概况

1.优化课程群的结构

信号与信息处理课程群主要包括“信号与系统”、“数字信号处理”、“数字图像处理”、“MATLAB技术与应用”和“DSP原理及应用”五门课程。根据其不同的课程特点和教学要求，可以把这五门课程进行重新分类，组成如图1所示的课程群结构。由于“信号与系统”、“数字信号处理”两门课程理论性强，也是其他三门课程的基础，将其归为基础理论类课程，其重点是给出本课程群的基本概念和基本规律以便帮助学生打好理论基础，并注重理论与实践的有机结合和学生创新思维能力的培养；“数字图像处理”、“MATLAB技术与应用”和“DSP原理及应用”三门课程不仅要关注相关理论的传授，更要重视理论的软、硬件实现，因而将其划为应用实现类课程，课程中要加强工程应用方面的培训内容，重点培养学生的实践能力和创新能力。

2.调整课程群的课程标准

相关课程的课程标准都是从信号与信息处理课程群建设的角度来制订和设计，注重课程群的整体效应，摈弃了以前仅从单门课程的角度来确定课程标准的设计思路。在基础理论类课程的内容设置上，注重结合具体的应用案例系统讲授基本概念和基本规律，强调理论知识的应用和学生创新思维的培养。在应用实现类课程中，坚持以培养学生的应用能力为主线，重点放在提升学生动手实践的能力上。在课程实验安排上，把各课程的主要实验内容进行改造和重组后合并到一本实验指导书中，结合基础理论类和应用实现类课程的要求设计相应的实验项目，同时加强综合性和创新性实验的修订和设计。这可以加强相关课程之间的融合、交叉和关联，不但对课程群教学内容进行了优化和整合，而且利用了课程内容的关联性相互支撑和强化。

3.改革课程群的教学模式和教学方法

在课程教学中，采用“三结合”的教学模式，即教学内容与上机实验相结合、理论教学与实践操作相结合、实践论文导读：AT上一页123下一页
内容与创新能力培养相结合。摒弃“填鸭式”的教学方法，教授内容注重与实际相联系，强调工程应用基础，激发学生的学习兴趣和创新思维能力；针对学生的认知规律和思维习惯，循序渐进，逐步引导，通过基础理论的讲解和剖析，加深理论与工程应用的联系；课程作业要避免陈旧的、重复的题海训练，注重课程作业的综合性、开放性和设计性。

二、课程的再设计和再规划

课程的设计和规划以学生知识体系和能力体系的培养为宗旨，加强理论与实践的融合，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手实践能力、工程应用能力和创新思维能力等综合素质和能力。下面根据基础理论类和应用实现类课程的不同教学要求和目的，对其进行了再设计和再规划。

1.基础理论类课程注重理论与实践的有机结合，培养学生的工程创新思维

基础理论类课程是应用实现类课程的基础，要注重学生基础理论的学习和应用，培养学生的工程创新思维，该类课程的设计与规划如图2所示。
（1）优化课程知识结构，加强理论与工程实际的结合。理论课程从不同的角度揭示了信号的变换和信号的处理，通过对课程的重点和难点的分析和讲解，展现了课程严谨的数学逻辑和数学方法，这就要求教师能够将其讲解清晰分析透彻。在教学过程中，结合具体的实例，加深理论与实际的联系，纵向拓展理论教学的内容，吸引学生的学习兴趣。在应用层面上，通过具体的工程实例，从课程理论角度来分析工程应用的本质，从应用角度来突出理论的价值和意义。这样深化学生对课程内容的理解，培养学生的工程应用意识和创新精神。 （2）虚拟实验平台的推广与应用，解决理论与实践脱节问题。虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟现实等一系列技术实现虚拟实验环境，用软件模拟虚拟设备，学生可以像在现实实验环境中一样完成各种实验，实验效果基本等价于在真实环境中所取得的效果。[8]在以往的教学中，理论课与实验课都是单独设置和讲授的，衔接不是很紧密。学生在实验的过程中，往往会淡化理论与实验的联系，而虚拟实验既可辅助理论教学，也可作为实验教学手段，起到一个理论教学与实验教学的纽带作用。这种教学改变了单调的课堂授课方式，模糊了理论课和实验课的界限，将理论教学、虚拟实验教学和实物实验教学融为一体。[6]
（3）采用实验驱动的实践教学方法。“信号与系统”和“数字信号处理”两门课程理论性强，应用基础模糊，仅靠课堂的讲授与学习，学生难以掌握基本的理论知识和把握知识结构体系，培养学生宜采用实验驱动的方式。其目的是激发学生的学习兴趣，强化并巩固学生理论基础知识的应用和实践，培养学生动手实践能力和工程设计能力。每个课程实验都是工程应用的基础，如50hZ非正弦周期信号的分解与合成、信号的采样与恢复、数字滤波器的设计等。通过实验，学生可以积累实践经验，在今后的工作中如遇到相似的问题也可轻松解决。
（4）参与教师的科研和课程讨论。通过参与科研项目，从事一些简单的基础研究，进行理论探索与研究，将理论知识进一步的加深和挖掘，培养学生科学的思维习惯。其次，围绕课程内容，教师通过设计一些应用型的课题，激发学生的学习热情，让其自主解决。

2.应用实现类课程加强工程应用培训，培养学生的实践创新精神

应用实现类课程是理论的应用与实践，将理论进行纵向拓展，重点在于学生能够动手实践，以及创新精神的培养，此类课程的设计与规划如图3所示。
（1）注重工程应用与实践。课程教学不仅要把主要的重点的内容讲解清晰透彻，而且要结合具体的应用情景，巩固学生理论知识，对理论进行延伸，培养学生的创新精神。在教学过程中，结合每章的主要内容，例举一两个工程实例，通过案例将理论与应用的联系落到实处，加深学生对课程的理解和应用。几个章节结束后，再结合综合性强的工程案例，将课程理论进一步融会贯通，加强学生工程应用思维及能力的培养。
（2）采用项目驱动的实践教学模式。“DSP技术与应用”、“数字图像处理”和“MAT论文导读：学习、论坛、资源共享，教师可不受时间和地域的约束指导和帮助学生，解决学生在学习过程中遇到的问题和困难。四、教学团队建设与管理教学团队建设是实现建设目标、提高教育质量的关键。为进一步提高教学团队的执教能力，在教学活动中，各课程教师不定期地进行教学讨论与交流，对在教学过程中出现的问题，及时进行解决和调
LAB技术与应用”三门课程应用性和综合性强，宜采用项目驱动的方式。每一个项目都是工程应用项目，可直接应用到实际的社会工作中，如图像分割、音频信号发生实验、FFT算法实验、语音编码解码实验等，其目的是调动学生学习的积极性，让学生实实在在地进行工程开发，培养学生的逻辑思维能力、创造性思维能力和工程应用能力。
（3）综合性设计性实验平台的开发与应用。针对实验环节中实验内容和项目相对单一、实验课程之间无关联、综合性设计性实验较少等问题，对实验内容进行改革和创新，对验证性实验进行扬弃，增加综合性设计性实验，如车牌识别系统设计、DSP小型系统设计等，培养学生综合实践能力、创新能力和解决实际问题的应用能力，积累一定的开发实践经历。

三、课程群资源网站建设与完善

教学资源网站建设是课程教学改革中最重要的组成部分。通过将有关课程群建设的课程理论和实验教学大纲及计划、教学录像和课件等教学资源公布在课程群网络教学平台上，方便学生的学习和交流。针对不同学习层次的学生，提供了不同的课程学习计划，学生可根据自己的学习情况，选择自己的课程学习方案，引导学生围绕教学目标和计划研读最新的资料，避免学生对课程认识的片面性和主观性，激发学生学习的热情和兴趣。通过在线学习、论坛、资源共享，教师可不受时间和地域的约束指导和帮助学生，解决学生在学习过程中遇到的问题和困难。

四、教学团队建设与管理

教学团队建设是实现建设目标、提高教育质量的关键。为进一步提高教学团队的执教能力，在教学活动中，各课程教师不定期地进行教学讨论与交流，对在教学过程中出现的问题，及时进行解决和调整。加强理论课老师和实验课老师的交流和沟通，将理论课与实验课更好地融合。为提高教师的工程应用基础，定期安排教师到校企合作企业考察与学习，掌握学科的发展和学术动态。由教学名师定期讲授，开展教学方法和教学内容研讨会，介绍相关院校的教学经验和教学成果。

五、课程群建设成效

课程群建设依托我院电子信息工程专业，为国家和湖南省“十二五”专业综合改革试点专业。我院是电子信息类工程应用型人才培养模式创新和卓越工程师教育培养计划实验单位。近年来，承担湖南省高校教学改革研究重点和一般项目3项，获国家教学成果奖2项、湖南省教学成果奖3项、湖南省高校优秀教材奖1项。学生获全国大学生电子设计竞赛、数学建模竞赛、信息技术应用水平大赛、物联网应用设计大赛等国家级奖励近20项、省级奖励30多项。
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