林宏翔 彭文娟 崔晗 李蓓莉

摘? 要：模塊化教學強調(diào)輸出為導向，以素質為核心、注重能力培養(yǎng)， 是近十年來逐漸興起的應用型本科人才培養(yǎng)模式。《信號與系統(tǒng)》是電子信息與電氣工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課程，該課程的模塊化對電子信息專業(yè)模塊化教學改革影響重大。文章通過探討《信號與系統(tǒng)》與電子信息專業(yè)培養(yǎng)方案的關系，對該課程進行模塊化設計、探討模塊在專業(yè)培養(yǎng)中作用、對模塊能力進行分解、闡述本課程模塊化教學舉措，并從理論教學內(nèi)容改進、實踐教學內(nèi)容重組兩個方面系統(tǒng)研究了《信號與系統(tǒng)》的模塊化實施方案，最后分析了本專業(yè)《信號與系統(tǒng)》課程模塊化實施效果和后續(xù)改進措施。

關鍵詞：《信號與系統(tǒng)》;課程教學;模塊化教學;應用型本科高校

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）14-0075-04

Abstract： Modular teaching emphasizes output-oriented， quality-oriented and ability-building. It is a training mode of applied undergraduate talents gradually rising in recent ten years. Signal and System is the most important professional basic course of electronic information and electrical engineering. The modularization of the course has a great impact on the modular teaching reform of electronic information specialty. This paper discusses the relationship between Signal and System and the training scheme of electronic information specialty， designs the course modularization， discusses the function of modules in professional training， decomposes the module ability， and expounds the modular teaching measures of this course. It also systematically studies the modularization of Signal and System from two aspects of theoretical teaching content improvement and practical teaching content reorganization. Finally， the paper analyzes the implementation effect and follow-up improvement measures of Signal and System course.

Keywords： "Signal and System"; course instruction; modular teaching; applied undergraduate colleges

《信號與系統(tǒng)》課程是電子信息類本科生的專業(yè)基礎課程，通常在學生學習過高等數(shù)學、復變函數(shù)后開設，是重要的理論分析課程，要求學生掌握基本的時頻域分析方法，能夠計算信號、系統(tǒng)及其相互之間的約束關系，《信號與系統(tǒng)》課程的知識是《通信原理》《數(shù)字信號處理》《移動通信》等電子信息專業(yè)的必備基礎。

20世紀70年代初由國際勞工組織以現(xiàn)場教學的方式提出了一種全新的教學模式，該教學模式以應用技能為教學核心，注重能力應用，被命名為模塊化教學[1-3]。經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，我國的高等院校總結出了更加符合我國需求的“寬基礎、活模塊”教育模式?！皩捇A、活模塊”的模塊化教學模式主要針對應用型本科高校。該模式從以人為本、全面育人的教育理念出發(fā)，根據(jù)正規(guī)全日制職業(yè)教育的培養(yǎng)要求，通過模塊課程間靈活合理的搭配，培養(yǎng)應用型本科人才基礎人文素養(yǎng)、基礎從業(yè)能力，以及專業(yè)技術能力[4-6]。通過調(diào)研國內(nèi)應用型本科高校模塊化教學情況，我們發(fā)現(xiàn)目前各應用型高校模塊化教學體系主要具備以下特點：首先，依據(jù)當?shù)匦袠I(yè)的實際崗位工作需求，設計各教學模塊，有效培養(yǎng)學生的專業(yè)能力;其次，依據(jù)各類不同的教學目標與能力需求，模塊化課程教學內(nèi)容具有極強的針對性，同時各教學模塊之間能夠根據(jù)需求靈活組合;最后，模塊化課程內(nèi)容能夠根據(jù)市場需求的改變而進行動態(tài)變化，不斷完善更新，進而有效地提高教學的效果及學生能力與市場的適應性。

將應用型本科專業(yè)課程《信號與系統(tǒng)》進行模塊化教學改革，是提高教學效果的重要途徑，亦是提升學生專業(yè)技能的重要方式，經(jīng)過長達三年的《信號與系統(tǒng)》模塊化教學改革嘗試，我們積累了應用型本科高校模塊化教學的重要經(jīng)驗，取得較為滿意的教學改革效果，為后續(xù)大范圍的模塊化教學起到了試點示范作用。

一、針對電子信息專業(yè)進行《信號與系統(tǒng)》模塊化教學設計

以應用能力作為設計的出發(fā)點是模塊化教學的根基。學生在完成某個模塊內(nèi)容的學習后，能夠快速獲得相關方面應用的能力，改變了以往傳統(tǒng)教學中的公共課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課等的劃分，以能力的培養(yǎng)和應用為導向性進行課堂教學，有效整合各門課程之間知識的連續(xù)性，保證學生的知識學習、能力培養(yǎng)具有系統(tǒng)性和連貫性[7-9]。

因此，與常規(guī)課程教學不同，模塊化教學需要對每個課程的模塊進行獨立設計。在對《信號與系統(tǒng)》課程模塊進行設計的過程中，我們愈發(fā)覺得課程設計需要從頂層設計開始，即由電子信息專業(yè)培養(yǎng)目標出發(fā)，根據(jù)所需的培養(yǎng)能力挑選課程內(nèi)容進行模塊教學。多個模塊對一個能力指標點進行支撐。根據(jù)惠州學院電子信息技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案， 結合惠州市電子信息企業(yè)的人才需求分析，我們制定了《信號與系統(tǒng)》的教學模塊，并通過結合其它專業(yè)課程的知識點，共同支撐能力指標點。（見表1）

二、《信號與系統(tǒng)》模塊要素及教學舉措

目前，惠州學院電子信息專業(yè)正嘗試“一目標，五能力，多要素，廣支撐”的模塊化教學方式?！耙荒繕恕敝傅氖亲裱囵B(yǎng)目標為應用型本科人才培養(yǎng)的基本宗旨?！拔迥芰Α敝傅氖请娮有畔I(yè)本科生所需具備分析問

題能力、設計開發(fā)能力、團隊協(xié)作能力、良好心理承受能力、終身學習能力這五個基本能力?！岸嘁兀瑥V支撐”指的是對每門課程的知識點和技能進行劃分，將知識點和技能封裝成各個模塊要素，對學生進行講授，同時對多門課程進行整合，將不同課程中的相關知識點進行關聯(lián)，為學生建立網(wǎng)狀的知識體系，實現(xiàn)多門課程支撐同一個能力的設計目標。

如圖1所示，圍繞電子信息專業(yè)的培養(yǎng)目標，共有五大能力進行支撐，而每個專業(yè)能力則有多個模塊要素支撐。支撐某一個能力的教學模塊要素可能來源于同一門專業(yè)課程，也可能分布在不同的專業(yè)課程中。圖中頂層圓球表示培養(yǎng)目標，立方體表示專業(yè)能力，底層球體表示所屬某個專業(yè)課（底層正方形格子）的教學模塊要素。

為設計符合企業(yè)需求技能的課程，電子信息系組織大量教師前往惠州市當?shù)仉娮有畔⑵髽I(yè)進行調(diào)研，采用掛職鍛煉的方式，長期深入企業(yè)一線，充分了解目前企業(yè)所需的應用型人才。其次，組織教師進行課程的模塊化細分，梳理凝練出本模塊在社會需求中應該支撐的專業(yè)能力，包括培養(yǎng)學生對電路系統(tǒng)分析能力、電路系統(tǒng)測試能力，運用信號、電路、高頻等專業(yè)知識進行系統(tǒng)設計的能力。對于本模塊應該培養(yǎng)的能力，可以進一步歸為基本能力和提升能力兩大類，電路系統(tǒng)分析、測試能力屬于基本能力;通訊系統(tǒng)設計、信號優(yōu)化能力屬于提升能力的范疇。此外，為了幫助新進青年教師快速成長，院系組織中青年教師進行“傳幫帶”。為每位青年教師配備一名教學指導教師，每名教學指導教師至少具有十年以上教齡，教學經(jīng)驗豐富，課堂管理能力較強。院系要求青年教師參與指導教師的授課過程，擔任相應課程的助教工作，同時要求指導教師幫助青年教師安排、設計模塊化教學內(nèi)容，每學期至少聽課八次，并為青年教師提供課程教學、課堂管控、教學技巧等意見。

三、《信號與系統(tǒng)》模塊化實施方案

由于《信號與系統(tǒng)》這門課程中包含大量的數(shù)學公式推導，而應用型本科高校學生的數(shù)理基礎相對于高水平大學本科生較為薄弱，因此學生普遍感覺本專業(yè)的《信號與系統(tǒng)》課程理論性偏強，學習過程較為枯燥。此外，由于知識理論體系和專業(yè)能力之間的對應關系不明確，導致專業(yè)能力達成度不夠，學生學習目的不明確，這也是應用型本科高校在嘗試模塊化教學的主要目標。為此，我們對《信號與系統(tǒng)》課程中的理論和實驗內(nèi)容進行了重組，同時開展諸多和《信號與系統(tǒng)》課程相關的專業(yè)見習。

（一）模塊化實施方案-理論教學內(nèi)容重組

為改善教學中的不足之處，我們組織專業(yè)教師對理論課程教學內(nèi)容進行了重組。重新梳理本教學模塊的知識體系，凝練專業(yè)技能。本模塊一共包括了基本概念、基本數(shù)學方法、時域分析、頻域分析四個方面，在重組模塊教學過程中，弱化了對模塊培養(yǎng)能力支持度低的數(shù)學方法類等相關的教學內(nèi)容。同時將教師的科研項目引入課堂，以實際應用為立足點，結合理論知識分析實際科研項目中的問題，《信號與系統(tǒng)》教學模塊重組結果如表2所示。

（二）模塊化實施方案-實踐教學內(nèi)容重組

在實踐教學中，根據(jù)《信號與系統(tǒng)》所支撐的基本能力和提升能力來設計實驗項目，例如，針對電子電路系統(tǒng)的分析問題能力，我們設計了系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及測試實驗，針對信號傳輸系統(tǒng)的設計開發(fā)能力設計無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)、二階電路傳輸特性等實驗，表3中列出了部分實驗與對應支撐能力的關系。

（三）模塊化實施方案-專業(yè)見習及企業(yè)實習

除了對理論、實踐教學內(nèi)容的重組，院系領導還組織本專業(yè)進行針對某些熱點技術的專業(yè)見習，專業(yè)見習的內(nèi)容會根據(jù)每年熱門、熱點領域的技術進行適當調(diào)整，近兩年來，已經(jīng)開展了四軸飛行器、智能手環(huán)、AI圖像識別、5G通訊技術等熱點技術的專業(yè)見習。例如，在四軸飛行器專業(yè)見習中學生能夠使用MPU6050傳感，在工程師指導下完成電機控制程序設計，了解姿態(tài)運算四元素運算軟件設計過程，獨立進行PID算法、濾波算法設計，讓學生在工程實例中加深對理論知識的理解。

專業(yè)見習主要針對大四學年的學生，通過為期一周的理論學習、實踐鍛煉，幫助學生快速上手相關技術，為后續(xù)的企業(yè)實習奠定技術基礎。

學生通過一周的高密度、高質量學習，學生基本能夠達到相關技術的入門水平，隨后學生立刻進入企業(yè)進行長達九個月的實習，同時由企業(yè)導師根據(jù)學生實習內(nèi)容和企業(yè)的技術需求制定畢業(yè)設計和畢業(yè)論文題目，再由企業(yè)導師和學院導師共同指導完成，確保每個學生的畢業(yè)設計都是真題真做，達到實踐、實習的真實目的和良好效果。

四、學生專業(yè)能力對比及教學效果分析

惠州學院電子信息專業(yè)模塊化教學于2018年起步，至今我們對16、18級電子信息科學技術四個班進行了平行對比觀察，發(fā)現(xiàn)采用模塊化教學的班級其學生動手能力較強，對于知識的運用較為靈活，其各大賽的成績優(yōu)于常規(guī)班級，在短短兩年的時間內(nèi)，學生在“恩智浦”杯智能車大賽、全國大學生電子設計大賽、全國大學生教育機器人大賽、機甲大賽等多個國家級大賽中取得優(yōu)異成績。通過大量問卷調(diào)查，從四個對比班級的反饋信息中，我們得知大部分同學對模塊化教學持認可態(tài)度，認為模塊化教學效果更好，但是也有部分同學反映模塊化教學知識點零碎不易形成知識體系。從問卷調(diào)查評分反饋我們發(fā)現(xiàn)，采用模塊化教學的班級其學生五大能力中除心理承受能力以外均有提升。同時從課堂情況中，我們也發(fā)現(xiàn)學生的出勤率、前排就坐率得到了大幅提升[10]。此外，通過對學生就業(yè)單位的走訪，諸多企業(yè)也對學生應用技能的提升表示認可，體現(xiàn)輸出為導向的模塊化教學初見成效。（見圖2）

五、結論

通過4個平行班級的對比，我們發(fā)現(xiàn)模塊化教學的學生相對于常規(guī)教學學生其專業(yè)能力更強，說明模塊教學改革已經(jīng)取得一定的成績。目前本專業(yè)的模塊化教學，還是采用常規(guī)教材，只是在教學的過程中將知識點進行重新排列和組合，選擇同類的能量支撐要素進行整合教學，因此，在教學的過程中，部分同學感覺知識點零碎，知識不成體系。這也對本院系的教師提出了新的要求和考驗，在后續(xù)的教學過程中，本專業(yè)將組織專任教師對專業(yè)課課表進行重新編寫，使用最合適的模塊化教學教材，并進一步編寫與本模塊教學相關的實驗指導書。學生通過《信號與系統(tǒng)》模塊化課程的學習，并通過參加全國大學生電子設計大賽，培養(yǎng)學生所需的專業(yè)能力，同時增強了學生邏輯思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力以及團隊協(xié)作能力。

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