季策

摘要：《信號與系統(tǒng)》是通信、電子信息工程等本科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，具有知識點多、覆蓋面廣、理論性強的特點。為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與工程實踐能力，結(jié)合我校通信專業(yè)的實際情況，引入OBE和CDIO教育理念，針對《信號與系統(tǒng)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀及教學(xué)過程中存在的問題，從教學(xué)方法及評價體系兩個方面進(jìn)行了教學(xué)模式的改革與探索，以提升學(xué)生的核心競爭力，發(fā)揮學(xué)生潛能，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE；CDIO；信號與系統(tǒng)；教學(xué)方法；評價體系

一、引言

OBE（Outcome Based Education），即成果導(dǎo)向教育，是把教育系統(tǒng)中的一切都集中圍繞著學(xué)生在畢業(yè)時應(yīng)取得的成果去組織、實施和評價的一種教育模式。這里所說的成果，是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果，它不僅僅是學(xué)生獲得的書本知識，更重要的是對學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，包括對知識整體結(jié)構(gòu)的把握和理解，多角度解決開放性問題的能力，通過完成較為復(fù)雜的任務(wù)，獲得創(chuàng)造性思維的能力，分析和綜合信息的能力以及不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

在OBE模式的教育系統(tǒng)中，首先根據(jù)國家、社會及教育發(fā)展的需要，相關(guān)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及職場需求確定學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的能力及水平，即培養(yǎng)目標(biāo)；其次以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，定義明確的畢業(yè)要求（即能力培養(yǎng)指標(biāo)）；為了支撐畢業(yè)要求的達(dá)成，需要設(shè)計每門課的課程目標(biāo)，所有的能力培養(yǎng)指標(biāo)被分配到具體的課程中；最后以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，實現(xiàn)課程設(shè)計的過程，包括教學(xué)計劃、教學(xué)大綱、評價模式等，以保證課程達(dá)成預(yù)先制定的指標(biāo)點；評級體系是在一定的評價目標(biāo)的引導(dǎo)下，由評價主體運用合理的評價方法，對評價客體進(jìn)行的評價，旨在改進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量?？傊裱聪蛟O(shè)計原則的OBE教育系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖1所示。

CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）工程教育模式，本質(zhì)上是一種特殊的OBE，CDIO工程教育模式在產(chǎn)生和發(fā)展的過程中受到了以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的OBE思想的影響，該模式不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、過程實施以及檢驗測評的12條標(biāo)準(zhǔn)。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。CDIO代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢，無論是對學(xué)生還是對老師都具有重要的指導(dǎo)意義。

OBE教育理念最早在美國、英國、澳大利亞、新西蘭等地實施并取得了較好的反饋。近年來，香港教育資助委員會也在香港的高等院校改革中逐步推行了這種教學(xué)理念，其中香港理工大學(xué)早在2004年初就將該教育模式納入學(xué)校的課程中，在教學(xué)及評估方面取得了顯著的成績。筆者于2016年12月份，在香港理工大學(xué)參加了為期一周的“現(xiàn)代教學(xué)法”培訓(xùn)，其中，OBE的教育理念便是這次培訓(xùn)的主要內(nèi)容。

《信號與系統(tǒng)》是通信、電子類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時也是相關(guān)專業(yè)的考研課程。該課程主要講述連續(xù)、離散信號與系統(tǒng)的時域、變換域分析方法，其中變換域分析方法包括三大變換：傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換，人們所熟悉的頻譜的概念就是在該課程中提及的。現(xiàn)以本專業(yè)的《信號與系統(tǒng)》課程為例，結(jié)合筆者在該課程中十幾年的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)方法及評價環(huán)節(jié)等方面探討如何以O(shè)BE及CDIO的教育理念指導(dǎo)該課程的教學(xué)改革。

二、以成果為本的《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革

首先，筆者反思了《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)過程中存在的問題，主要包括以下幾點：

在目前的教學(xué)大綱中，各章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)大多設(shè)定為學(xué)生對重要概念和基本通信理論的記憶和理解，而沒有考慮如何結(jié)合某個知識點提高學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問題的能力；

在教學(xué)內(nèi)容的安排和組織方面，過分側(cè)重于數(shù)學(xué)公式的計算或推導(dǎo)。由于該課程有著很強的數(shù)學(xué)背景，講述的內(nèi)容涉及到微分方程、積分變換等多門數(shù)學(xué)課程的知識，課程中許多系統(tǒng)理論都是基于繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，使學(xué)生容易感到乏味、畏懼，對系統(tǒng)理論難以理解，不能從感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識，從而形成難學(xué)的思想禁錮，失去對這門課的學(xué)習(xí)興趣。

課堂教學(xué)的主體仍然是老師，上課以老師講學(xué)生聽為主，過于強調(diào)教學(xué)內(nèi)容編排的邏輯性和完整性，在講解一些重要知識點時由于缺少學(xué)生的積極參與而效果不佳；

課堂上信號與系統(tǒng)分析的結(jié)果往往缺乏形象生動、可視化的直觀表現(xiàn)，學(xué)生對自己設(shè)計的系統(tǒng)經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算后，仍然不能得到系統(tǒng)的可視化測試結(jié)果，這在一定程度上制約了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性；

理論知識與實際應(yīng)用脫節(jié)，缺乏應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在教學(xué)的過程中，理論知識與實際應(yīng)用是脫節(jié)的，且缺乏實際應(yīng)用的環(huán)境，這不僅影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，且在培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想思維、開拓思維、發(fā)散思維及實踐應(yīng)用能力等方面都十分不利。

總之，當(dāng)前的《信號與系統(tǒng)》課堂教學(xué)中還存在較多的問題，這些問題的存在不利于提高學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力，因此亟待引入新的教學(xué)理念和教學(xué)方法。

（一）以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)方法改革

目前，《信號與系統(tǒng)》課程主要以理論教學(xué)為主，通常采用板書與多媒體結(jié)合的教學(xué)方式，但是由于課程中存在大量數(shù)學(xué)公式，這些公式在多媒體屏幕上一帶而過，無法讓學(xué)生全面地掌握這些公式的由來。面對大量數(shù)學(xué)公式，大多數(shù)學(xué)生逐漸失去了興趣，難以激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)問題的熱情。因此，根據(jù)該課程的特點、課程培養(yǎng)目標(biāo)及應(yīng)達(dá)到的畢業(yè)要求擬組織不同的教學(xué)方法，如：

1.講授教學(xué)法：講授相關(guān)理論知識；

2.案例教學(xué)法：根據(jù)課程進(jìn)度的需要，通過實際案例分析，讓學(xué)生切身感受系統(tǒng)分析及設(shè)計的過程，了解系統(tǒng)設(shè)計的背景、意義；

3.實驗教學(xué)法：設(shè)置相關(guān)實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納，并得出有效結(jié)論的能力；

4.討論教學(xué)法：提出問題并采用分組討論的形式，培養(yǎng)學(xué)生通過表達(dá)、交流、合作獲取相關(guān)知識以及在團(tuán)隊中發(fā)揮作用的能力；

5.課堂練習(xí)教學(xué)法：布置練習(xí)題以鞏固、加深理解教學(xué)內(nèi)容；

6.課外閱讀法：指定課外閱讀文獻(xiàn)，發(fā)放電子閱讀文獻(xiàn)、資料等。

《信號與線性系統(tǒng)》課程各章節(jié)的教學(xué)方法及學(xué)時分配如表1所示。

（二）基于能力培養(yǎng)的《信號與系統(tǒng)》課程多元化評價體系的構(gòu)建

OBE和CDIO教育理念的核心是能力導(dǎo)向，學(xué)生對于知識點把握的重點是理解而不是記憶，這就要求學(xué)生必須具有解決開放問題的能力，而不是僅有解決有固定答案問題的能力。學(xué)生在完成具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)的過程中，不斷總結(jié)解決工程實際問題的方法，進(jìn)而完成復(fù)雜工程問題的設(shè)計。

為了促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升，《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)組對課程考核方式進(jìn)行了大膽的改革，將簡單的筆試和機試，改為“全過程、全方位”的多元化考核體系，該評價體系包括進(jìn)展性評價和總結(jié)性評價兩個維度，每個維度上又設(shè)置若干考核指標(biāo)，如表2所示。該評價體系在關(guān)注學(xué)生的知識與技能、情感態(tài)度與價值觀的同時，還對其工程實踐能力、創(chuàng)新意識、分析與解決問題的能力、協(xié)調(diào)能力以及團(tuán)隊合作精神等方面進(jìn)行評價。這樣的課程評價，能全方位的引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生思考、研究、質(zhì)疑、決定和呈現(xiàn)的能力。評價者除了教師，學(xué)生也是評價的主體。《信號與系統(tǒng)》課程評價體系及評價辦法如表2所示。

三、結(jié)語

本文詳細(xì)地介紹了基于OBE及CDIO理念的《信號與系統(tǒng)》課程的教學(xué)改革方案，通過對教學(xué)方法的改革以及不同于以往的評價方法的運用，以達(dá)到《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革的目的，致力于培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的高質(zhì)量的專業(yè)人才。