“信号与系统”小班教学和考核改革的探讨

张 扬, 邹 麟, 赵 帅

(电子科技大学 电子工程学院, 四川 成都 611731)

“信号与系统”小班教学和考核改革的探讨

张 扬, 邹 麟, 赵 帅

(电子科技大学 电子工程学院, 四川 成都 611731)

分析了高校专业基础课教学存在的主要问题,介绍了电子科技大学电子学系工程学院教学的改革情况。讨论了“信号与系统”课程开展小班教学的必要性,对在现有教学资源的情况下“大班授课+小班研讨”的小班教学模式进行了设计,并对改革课程的考核方式,特别是期末采用“笔试+口试”的考试形式及考试内容进行了探讨。提出的改革方案可供高等数学、电路分析等基础和专业基础课程参考借鉴。

信号与系统； 小班教学； 考核改革

大班教学,教师往往是课堂主角,学生在课堂教学等教育活动中缺乏主动性,大学生教育主体地位缺失。大班教学缺少教师与学生之间的互动,更谈不上交流。在许多著名的高等学府,之所以能培养较多杰出人才,与其实行小班教学是分不开的。因为小班教学学生得到个性化的教育，人人参与,人人学特长,学生自主为人为学,体现了大学教育民主化和公平化的真谛[1-3]。

1 “信号与系统”课程开展小班教学的必要性

“信号与系统”是电子科技大学所有电子信息类专业的一门重要的学科基础课,这门课程的开设对象早已跨越了传统的无线电技术专业的界限,现在几乎所有的电子类专业、电机类专业,乃至部分机械、动力和力学类专业都在不同程度地开设这门课程。“信号与系统”这门课程也是工程类学生在大学教育阶段所修课程中受益面最大的一门课程。

本课程强调理论教学与工程实践相结合。通过本门课程的学习,学生应该掌握基本的信号分析的基本理论和方法,掌握线性非时变系统的各种描述方法,掌握线性非时变系统的时域和频域分析方法,掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工程应用中的一些重要结论。同时,通过这门课程的学习,学生分析问题和利用所学的知识解决问题的能力有所提高。本门课程有着很强的数学背景,介绍的内容涉及到线性微分方程、复变函数、积分变换、离散数学等多门数学课程的知识,本课程的主要任务也是结合线性系统分析这一个主线,对这些数学方法进行详细的介绍。可以认为,这是一门结合实际工程应用的数学课程。课程中各个理论的系统性较强,数学推导比较严密,但是在内容中不苛求数学上的系统和严密。学生应通过实际系统分析,理解相关的数学知识和分析方法如何应用于电子工程、通信系统、信号处理等领域,并具备理论与工程实际相结合的分析、思维能力[3-5]。

基于“信号与系统”课程对于电子信息工程及相关专业的重要性,因此进行小班教学就显得十分必要和必需[6-8]。目前我校各个学院根据各自教学计划分别将“信号与系统”安排在大二上、下学期,开展了小班教学和研究式学习等方面的探讨。

由于教学资源的限制,主要是将原来120～150人左右组成的大班,分解成2～3个小班、60～90人左右组成相对较小的班开展教学,并进行小班研讨的试点，但是还沿用大班教学的教学大纲和教学安排,因此小班教学的预期教学效果还未显现。

小班教学最好的方式当然是20～30名学生组成1个班,能够充分开展互动的授课+研讨的教学方式[9-12]。由于教学资源等因素的限制,本文探讨一种“大班授课+小班研讨”的小班教学方式,并建议就课程的考核方式进行改革。其目的是使学生能够全面的掌握“信号与系统”这门最重要的专业基础课程,并使学生从被动地学习知识方式转变为主动地能力培养模式。小班教学能够提高学生学习效率,更有利于思辨能力、沟通能力、创新能力、专业技能的培养,通过小班教学的历练使学生能够终身受益。

2 “大班授课+小班研讨”的教学安排

目前电子科技大学“信号与系统”课程根据各学院的教学计划分别有80学时、72学时和64学时3种教学大纲,教材均采用原版的Alan V.Oppenheim,Alan S.Willsky,S.Hamid Nawab等编著的Signals&Systems(Second Edition,Prentice Hall,1999),该教材是一本公认的并由国内外较多大学采用的经典教材。以大部分学院采用的80学时教学大纲为例，其教学课时安排如表1所示,其主要表象还是教师是课堂上唱独角戏,学生在课堂教学中缺乏主动性,缺少教师与学生之间的互动。

表1 现有80学时教学大纲学时安排

基于我校教学资源等诸多因素的限制,本文所提出的“大班授课+小班研讨”的教学方式是由2名(1名教授或副教授和1名副教授或讲师)教师组成1个基本的教学单位,负责1个班级(2～3个小班)的“信号与系统”的教学工作。主要思路是较大幅度地减少大班理论授课的学时,较大幅度增加并固定小班研讨的学时与时间,在课程实验中增加课程设计的内容,其学时安排如表2所示:

表2 小班教学80学时教学大纲学时安排

大班理论授课主要由具有一定教学与科研经验的教授或副教授担任,重点讲授课程的理论体系、重要的知识点、基本理论公式与必要的推导,以及公式所包含的物理意义和工程背景等。原则上不在大班授课时讲授习题。大班理论授课虽然只安排了40学时,但根据国外采用相同教材教学的高校的调研和笔者“信号与系统”30年的教学经验是完全可行的。

具体的课时安排如下：第一章信号与系统4学时,第二章线性时不变系统6学时,第三章周期信号的傅立叶级数表示4学时,第四章连续时间傅立叶变换至第八章通信系统共16学时,其中可将第五章离散时间傅立叶变换、第六章信号与系统的时域和频域特性和第八章通信系统指定为学生自学，或者将其主要的知识点放到小班研讨中进行,第九章拉普拉斯变换5学时,第十章Z变换5学时。

小班研讨是将整个教学班级分成2～3个30人的小班来开展,分别由担任该班“信号与系统”教学工作的2～3名教师指导进行。小班研讨要在排课时固定各个小班的上课时间和地点。32学时安排保证了每周每个小班都有1次研讨课。小班研讨主要目的是帮助学生掌握“信号与系统”课程的基本知识并对课程的扩展进行研讨,配合大班理论授课进行。

大班理论授课时授课教授指定本周小班研讨的知识点、练习题等若干个本周的研讨题目,学生课下各自进行准备,小班研讨时由学生自愿报名或任课教师指定1名学生就每个题目在黑板上书写并进行讲述,全体学生一起参加讨论。要让每1名学生都有若干次讲述和研讨的机会,学生在研讨时的表现计入总成绩。

通过小班研讨时学生的讲述和研讨,能够加强学生对本课程基本知识的掌握,并对学生的表达、思维等各方面的综合能力进行培养。

课程的实践环节仍建议安排为8个学时,并在原课程实验的基础上增加课程设计的内容,使学生能对本课程的工程背景及应用有更进一步的了解。

3 关于考核方式改革的几点考虑

目前我校“信号与系统”80学时大纲课程成绩构成及各部分的比例如表3所示:

表3 课程成绩构成及各部分的比例

该课程的成绩由平时成绩、课程实验、期中成绩和期末成绩构成,其中平时成绩包含了出勤、课堂讨论、课堂测验、作业等,期中和期末考试都只进行一些练习计算题目的笔试,从考试的方式和内容看还略带一些高中教学的痕迹。

本文所提出的小班教学情况下的考核方式将在课程的成绩构成和期末的考试内容与形式等方面进行改革。小班教学的课程成绩由课程实践、小班研讨成绩和期末考试成绩构成,具体比例如表4所示。

表4 小班教学课程成绩构成及各部分比例

小班研讨时要求学生必须参加、小班研讨的成绩主要根据学生在研讨时对相关题目的推导与讲述、研讨时的发言和回答相关问题的表现评定。学生必须完成课程实践环节和小班研讨成绩合格才能取得参加期末考试的资格。

课程的期末考试的内容与形式是本文希望改革的一个重点,考试的形式采用笔试+口试的方式。笔试可按整个教学大班或者整个年级统一进行,而口试分为小班,采用学生分批次进入考场随机抽取题目,作简短准备后逐一答辩讲述的形式进行。理论题是将整个课程的内容所包含的主要知识点分解为30～40个题目,并可在课程结束时向学生公开,以便学生进行复习和掌握。

4 结束语

本文对“信号与系统”课程的小班教学和考试方式的改革进行了探讨,主要是更好地对这门可以说是电子信息工程专业最重要的课程的学习进行改进,帮助学生掌握这门课程的基本内容,并对学生的综合能力进行培养。由于“信号与系统”课程主要安排在大二上或下进行,因此本文所探讨的“信号与系统”课程的小班教学安排与考试方式可借鉴到大一的重点课程,如“高等数学”、“电路分析基础”等课程开展,这将对学生尽早摆脱高中阶段的学习模式、逐步熟悉大学阶段的学习方法取得更加明显的效果。

References)

[1] Madsen A, McKagan, Sarah B， et al. How physics instruction impacts students’ beliefs about learning physics: A meta-analysis of 24 studies[J]. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 2015, 11(1): id.010115.

[2] Campbell C, Monk S. Introducing a learner response system to pre-service education students: Increasing student engagement[J]. Active Learning in Higher Education,2015,16(1):25-36.

[3] Yates L, Major G. “Quick-chatting”, “smart dogs”, and how to “say without saying”: Small talk and pragmatic learning in the community[J]. SYSTEM. 2015(48):141-152.

[4] 贾利军,张怀武,于奇,等.高校专业实验教学改革探讨:以电子科技大学电子信息材料与器件国家级专业实验教学示范中心为例[J], 高等教育研究,2014,31(3): 77-81.

[5] 龚江辉. 考试功能的二重性困境与高校考试制度改革[J].大学教育,2014(9):11-12.

[6] 沈凤君. “信号与系统”课程教学方法探索与实践[J]. 中国科教创新导刊, 2012(2):178-180.

[7] 张维维, 李敏, 姜明新,等. “信号与系统”课程教学研究性学习的探索[J].课程教育研究, 2013(6):231.

[8] 何朝阳, 曹祁, 杜树旺,等. 基于C&P-CDIO模式的电子信息工程专业人才培养[J].高等教育工程研究, 2013(2):60-63.

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[10] 袁小坊, 邝继顺. 引导式讨论在小班研讨教学中的应用[J].计算机教育,2014(4):51-55.

[11] 韩立强. 《现代控制理论》研讨式综合教学方案设计[J].教育教学论坛,2015(8):154-155.

[12] 刘国福,李慧. 基于大工程观的专题研讨课教学改革探索[J].中国教育技术装备,2015(12):132-134.

Discussion on small-class teaching and examination reform of Signals and Systems course

Zhang Yang, Zou Lin, Zhao Shuai

(School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 611731, China)

This paper analyzes the main problems in the teaching of basic courses in colleges and universities, and introduces the reform of the teaching of School of Electronic Engineering of University of Electronic Science and Technology of China. This paper discusses the necessity of carrying out small class teaching in Signals and Systems course. The “large class plus seminar class” small-class teaching mode is designed with the education resources at present. The reforms of course examination mode, especially “written examination plus oral examination” for final examination, are discussed. Here, the proposed scheme can be used for Higher Mathematics, Circuit Analysis, and other basic and professional basis courses as references.

signals and systems; small-class teaching; examination reform

2015- 08- 03 修改日期：2015- 09- 06

张扬(1962— )男，四川成都，工学硕士，教授，研究方向为高速实时信号处理技术与雷达系统及信号处理.

E-mail：zhangyang@uestc.edu.cn

G642.0

B

1002-4956(2015)12- 0019- 03