基于OBE教育理念下的“信号与系统”课程教学改革

    摘 ? ?要：文章以满足市场岗位需求的应用型人才为培养目标，在OBE教育理念的指导下，分析“信号与系统”课程性质及其特点，针对当前“信号与系统”这门课所存在的问题，从师资队伍的建设、教学条件的改善、课程考试方法改革、理论课程、实践训练课程教学内容的改革、教学的方式方法更新、教学手段的改革等多方面进行阐述。通过学习“信号与系统”成功的教学改革方法，进行多次实践探索并积累经验教训，以形成“信号与系统”教学的崭新模式，促进该课程的进一步改革，培养学生树立专业理念，加深政治素养，促进考研率提升及高质量就业。

    关键词：应用型人才;信号与系统;教学改革;翻转课堂;项目驱动教学

    中图分类号：G642 ? ? ?文献标识码：A ? ? ?文章编号：1002-4107（2021）03-0068-02

    一、先进的教育理念OBE

    基于成果导向的教育模式（Outcomes-based education，OBE）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革，现已成为国外的教育大国如美国、加拿大等国家都认可并且着重进行改革的教育理念，国际的工程教育专业认证也完全采纳。从而得到了教育界的热切关注和广泛研究[1]。与传统教育理念培养模式相比， OBE教育理念强调从“需求”开始的，需求分为大方向的需求和小方向的需求，国家与社会的需求是大方向的需求，是制定人才培养目标和培养方案的重要依据;行业与用人单位的需求为小方向的需求，是制定专业人才培养目标的必要依据。人才培养目标的正确确定，必须考虑用人单位的当前需求与国家、社会的长远需求相互协调，不断变化的大、小方向需求与办学理念、人才培养定位相互匹配。国家、社会的需要与用人单位的要求是构建专业知识体系结构、能力培养方式和素质教育结构形成的重要评价依据。因而课程运行要以学生为轴心来驱动教育系统的运行，学生的产出代表了专业工程的发展方向，成为教育教学改革的主要发展趋势[2]。根据OBE教育理念， 结合现有教学情况，以“信号与系统”课程为例， 从师资队伍的建设、教学条件的改善、课程考试方法改革、理论课程、实践训练课程教学内容的改革、教学的方式方法更新、教学手段的改革等多方面进行教学改革。用OBE教育理念引导我国课程改革、专业建设、工程教育改革，具有现实意义。

    二、“信号与系统”课程的重要性

    “信号与系统”是通信工程专业、电子信息专业、物联网专业的必修课程，也是研究生入学考试的必考科目之一。是一门主干课程，它在教学中有着很重要的地位，是用来培养学生信号与系统分析能力的技术基础课，本课程主要研究信号与系统的基本概念和基本分析方法，在教学过程中综合运用先修课程“MATLAB”“电路”“模拟电子”“数字电子”中所学到的相关知识与技术能力，结合这些课程的实践教学环节，进行电子信息工程技术及物联网工程技术人员所需的基本技能进行训练，为学生进一步学习后续专业课程和日后从事电子信息工程技术及物联网工程技术工作打下坚实的基础。

    “信号与系统”理论严谨，实践性强，与工程实践有密切联系，对培养学生掌握严谨而科学的逻辑思维方法，增强创新意识和工程实践有着非常重要的作用。

    针对“信号与系统”的特点，在2020年度广西高等教育本科教学改革工程立项项目“OBE教育理念下的‘产教结合、校企一体模式的研究与实践”中，我们对“信号与系统”课程进行多方位教学改革。教学观念由传统型向OBE教育理念型转变，教学方法由单一模式向多模式转变，正确处理课堂教师传授与课下学生自主学习的关系。大力推进研究型教学模式，把灌输课堂变为对话课堂、把重教轻学变为教主于学、把封闭课堂变为开放课堂、把重学轻思变为学思结合、把知识课堂变为能力课堂，将教学内容在时间和空间上从课堂延伸到课外，让学生养成自主学习的习惯，真正成为学习的主人。

    三、“信号与系统”课程现状分析及改革

    （一）师资队伍

    广西科技师范学院的“信号与系统”是为电子信息工程、物联网专业本科生所开设的一门公共的专业技术基础课程，只有3名讲师讲授此课，通过人才引进及调整，使讲授这门课的教师达到6人，其中教授1人，副教授2人，讲师3人，其中有5人为双师型。充分体现出职称结构合理且能梯队培养。

    （二）教学条件

    传统的教学条件就是黑板书写加上播放多媒体PPT课件，针对“信号与系统”课程的主要特点对教学条件进行改善，可以在实验室上课，使每个学生都拥有一台电脑。通过“课堂上有限的课时达到课下无限的信息”这样的学习过程，建立起比较完整的专业知识体系。

    1.改善教学条件，建成了多个录播室，上课的过程录下来可以进行回放。教师可以实现网上备课、授课和答疑。使课堂教育进行了延伸，通过师生互动和答疑解惑促进了学生学习的主动性，增加了学习的趣味性，提高了学习效率，实现了翻转课堂。

    2.针对市场岗位需求的应用型人才，编写合适的教

    材，完善课程体系，本人主编的“信号与系统”，由北京大学出版社出版，并获得出版社“21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材”一等奖。本教材体现两个特

    色：一是突出信息，二是强调应用。教材精讲理论，重讲实现，突出应用举例，加强仿真，做到：定义、公式、性质、例子、仿真结果相统一。在基本内容上，削枝强干、突出重点;基础理论着重基本概念;以工程应用为目的，理论联系实际，增加实用性和应用性，其基本点在应用型本科。

    （三）课程评价方法

    传统的课程考核和评价方法是期末凭一张试卷给学生一个学科成绩，这样的评价是单一性的，难以考核出学生对这门课的全面掌握程度，大学教育不是初高中的教育，应该摆脱这种应试教育的枷锁，体现出多样性和灵动性，这样才能发挥学生的积极性和主动性，应該采取以下的评价方法。

    1.不能一张试卷定成绩，平时应该进行2次以上的测试，占总成绩的20%。2.开放课堂，增加课堂讨论和课堂提问，占总成绩的10%。3.开放实验室，实践项目成绩占总成绩的10%。4.期末按照命题要求进行总结性考试，占总成绩的60%，采用闭卷考试方式。

    在OBE教育理念的指导下，适当增加多种评价方法，如翻转课堂的课下评价及同学间进行评价。

    （四）教学内容改革

    “信号与系统”这门课的主要内容有两大信号，即冲击信号和阶跃信号;三大变换，即傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换;六大分析，即连续信号的时域分析、离散信号的时域分析、连续信号的频域分析、连续信号的复频域分析、离散信号的Z域分析、空间矢量变换分析[3]。采用OBE教育理念进行教学大纲的设计，按照培养计划及用人单位的毕业要求进行，而不是按某一本教材的内容进行编写。这样的好处是，对于每一节课、每一部分内容，教师要考虑自己所教的知识、学生要清楚自己所学的知识是否真正达到了毕业的要求，能促使教师知道怎么教更好、学生知道怎么学更明白。充分体现出教学大纲是否合理可行，及时调整好各主要内容的学时分配，并恰到好处地引入新型电子信息、物联网技术。指导学生跟紧时代步伐、快速更新专业知识系统，培养学生摒弃旧观念建立更新知识体系的观念、拥有分析问题解决问题的能力，更好地为下一步考取硕士研究生或就业做准备。

    （五）教学方法改革

    课堂教学是学校教学实施的重要形式，课堂教学是实现培养方案、达到培养目标、实现用人单位毕业要求的基础，但目前多数高校的课堂教学仍然是传统方式的，大多数是盲目的、模式化的教育方式。为了适应OBE教育理念的要求，要实现以下5个方面的变化。

    1.把灌输课堂变为对话课堂，改掉教师的一言堂，听听学生的心声，进行答疑解惑。2.把重教轻学变为教主于学，以发挥学生的能动性为主，教师鞭策为辅。3.把封闭课堂变为开放课堂，课堂不是简单的45分钟，而是线上、线下的多个小时。4.把重学轻思变为学思结合，鼓励学生多思考、多提问、多设想。5.把知识课堂变为能力课堂，把学到的碎片知识块变成系统的项目应用到实际中去。

    传统的“教师讲课—PPT（板书）—学生记笔记”的教学模式己经不再适应应用型本科院校的教学发展。“信号与系统”课程的难度也要求学习由课上延伸到课下，为此采取“翻转课堂”的教学模式，提高学生学习的积极性。 在OBE教育理念的指导下实现翻转课堂。首先把课程的PPT、教学视频等学习资源传到学校的网络上，学生可以随时进行观看学习，课堂上进行讨论和答疑。

    首先给学生下达学习计划，按照各自的学习进度通过网络进行课下自学，然后在课堂上由教师先讲解重点、难点然后再解决学生遇到的问题，最后形成总结性的提纲或报告作为复习资料。学生完成教师布置的作业或相应的任务、项目提交到网络，教师可以随时批改，使学和教都方便自如。

    相比传统的教学方式，翻转课堂教学具有以下优点。

    1.使学生成为教学主体，提高学生利用上传到互联网上的视频进行自主学习的能力。2.实现了学生自主学习的教学目的，使学生分析、解决问题的能力得到大幅度提高。3.把学生作为教学活动的中心，教师对教材及教学内容的处理突破了近百年来“程序教学法”的知识体系框

    架，适时把自己的相关科研成果融入课程教学活动形成教学资源，提供学生灵活使用，使学生对实际问题的决策能力得到大幅度提高。

    （六）实践教学内容及方法改革

    实践教学对于理论性较强的课堂教学而言，是课堂所学的理论知识在实际应用上的实践及延伸，实践教学有利于更深入地扩展认知领域，培养学生学会动脑思考、动手去做、大胆尝试、勇于探索、敢于创新的科学态度及创造精神。因此，加强实践环节的教学，对提高“信號与系统”的教学质量，培养大学生的实践能力有着极为重要的作用。在实践教学进行中要注重理论知识与实际应用紧密相联，注重培养学生OBE教育理念下的工程创造意识，建立专业知识体系、系统观念，加强学生的实践动手能力，开发与“信号与系统”课程相匹配的实验项目。

    在OBE教育理念的指导下，为了提高学生的实践动手能力和创造、创新能力。可将实践项目分为下面三种。

    1.基础性项目。例如：信号基本运算的MATLAB实现，主要掌握信号的运算、分析方法及技巧。2.综合性项目。例如：利用MATLAB进行连续时间系统的时域、频域、复频域分析，主要掌握系统的分析方法及技巧。3.设计性项目。例如：数字信号基带、载波传输设计，主要掌握系统的设计方法及技巧。

    四、结语

    经过这几年的教学研究与科学实践，在OBE教育理念的指导下，“信号与系统”课程经过多方位的教学改革取得了很好的教学效果，各项成绩也有显著提升，使新型应用型本科人才的培养达到了培养要求，实现了培养目标，使考取研究生的学生人数增加了十几名、就业率及就业质量也有了显著提升，在“中国创新创业大赛”“创青春全国大学生创业大赛”“‘挑战杯中国大学生创业计划竞赛”等各类科技竞赛和创新创业项目中都取得了优异的成绩。

    参考文献：

    [1]李岩峰，潘晓鸥，王尔馥.OBE 教育理念下链式混合教学的探索与实践[J].黑龙江教育：理论与实践，2020，（11）.

    [2]赵雪娟，刘馨阳.基于 OBE 理念的《单片机应用设计》课程教学改革探索[J].科技论坛，2020，（19）.

    [3]隋晓红.信号与系统[M].北京：北京大学出版社，2007：8.

    编辑∕丁俊玲

    作者简介：隋晓红（1969—），女，黑龙江哈尔滨人，广西科技师范学院数学与计算机科学学院，教授，研究方向：高校教学改革及教学研究。

    基金项目：2020年度广西高等教育本科教学改革工程立项项目“OBE教育理念下的‘产教结合、校企一体模式的研究与实践”（2020JGB405）