以应用为主线的信息处理类课程教学模式

许 杰，李含平，邸国辉

(1.黑龙江八一农垦大学信息技术学院，黑龙江大庆163319;2.黑龙江八一农垦大学人文社会科学学院，黑龙江大庆163319)

信息处理类课程主要包括“信号与系统”“数字信号处理”“数字图像处理”“EDA技术”“嵌入式系统”“DSP技术应用”“虚拟仪器技术”“单片机原理”等课程。在高等院校的人才培养方案中，信号与信息处理已经成为信息与通信工程学科的一个重要方向，相关的信息处理类课程在人才培养方案中起着承上启下的作用。以培养学生的应用能力为出发点的教学模式，能够将理论与实践应用有机地结合起来，将枯燥的理论讲解与公式推导转化为实际操作，促进学生学习思想的转变。

1 信息处理类课程教学现状

信息处理类课程是高等院校电子信息、通信工程专业的核心课程，该类课程理论性和实践应用性都很强，然而传统的教学模式很少去探究理论知识在工程实际中的作用，限制了对学生动手能力和应用能力的培养。

1.1 课程内容繁杂抽象

繁杂的数学内容和数学结果使学生感到难学、难懂、难用，教师只重视课程内容的理论讲解，依据教材进行授课，不能结合所学的知识内容进行实例分析，使学生对课程失去学习兴趣，阻碍了学生实践应用能力的提高。

1.2 教学过程重理论、轻应用

在教学过程中，如果不能让学生亲自感受到课程在应用方面的具体实例，学生只能死记硬背，不能从应用角度去掌握。因此，我们需要挖掘他们的探索精神和创造能力，提高其学习兴趣和实践能力。

1.3 课堂效果缺乏生动性

传统的课堂教学中，教师是课堂的主体，学生处于被动学习的状态，师生间的课堂交流不顺畅，教学效果不佳。

1.4 考核方式灵活性差

传统的考核手段以考核学生对课堂教学内容的理解与掌握情况为主，体现在试卷和平时出勤上，缺乏对学生实践能力和应用能力的考核，致使部分实践应用能力强的学生的期末成绩不是很高，淡化了对学生平时实践应用能力的培养。

2 信息处理类课程教学改革思路

针对传统教学过程存在的问题，以提高学生实践应用能力为最终目的，以必要的理论知识为手段，建立以培养学生创新能力和应用能力为目标的实践教学体系。

2.1 优化课堂教学过程

以学生的实践能力和应用能力培养为核心，打造使学生知识、能力、素质综合协调发展的课堂教学，完善课堂与实践应用的高度结合，将理论与具体的实际应用结合起来，让学生在“学”的过程中真正体会到知识的无穷魅力。信息处理类课程是应用性极强的系列课程，课堂教学过程中理论性的讲授不宜过多，所讲授的内容应以学科发展为大背景，让学生及时了解课程与学科的最新进展。教师对讲授内容进行重新设计，突出每门课程的重点和难点，重在培养学生的实践能力。

2.2 拓展实践教学环节

信息处理类课程具有很强的实践性，每个课程都配置实验环节。在突出课堂理论与应用结合的基础上，针对该类课程的性质，从系统角度出发，设计整个课程群的实践环节，加强综合性、设计性、创新性实验教学内容的实施及设计，全面提升学生的动手能力及应用能力。(1)加强课内外的实验设计，强化课上课下的互动研究与学习;(2)增加设计性综合性实验比例，促进学习创造思维和动手能力的全面提高;(3)适度开展专题研究实验和创新实验，培养学生的创新思维和实践能力。

2.3 强化工程应用实践

在理论与实验教学的基础上，让学生参与到具体的工程实践中来，以各类学科竞赛和参与教师的科研课题为载体，促进学生理论知识、工程应用和研究能力的全面提高。通过布置课程作业来提高学生的应用能力，鼓励学生针对特定的知识点自主设计作业题目。在“DSP原理”和“单片机应用”这类软硬件的实践课程教学环节中，通过设计一些“无标准答案”的开放性课堂作业，可以达到提高学生实践应用能力的目的。同时，以参加省、地区、国家的各类科技或电子竞赛为载体，来培养团队协作精神和实践能力，学生围绕竞赛内容查阅文献，完成竞赛内容的软硬件设计和具体的实现过程，实现理论知识与实际应用的高效结合。

2.4 丰富课程考核方法

信息处理类课程是应用性很强的课程体系。单纯地考核学生对知识的掌握程度，不能真正体现学生的实践能力。应提高考核过程的灵活性，改变平时成绩和期末考试相结合的单一性的考核办法，将考核方式拓展为平时考查、实践能力考查、专题讨论、期末考试等方式相结合。

(1)平时考查:包括出勤、作业和课堂回答问题，学生参与课堂师生互动情况。(2)实践能力考查:重点考核学生在课上或课下的动手能力。(3)专题讨论:选择适当时机，将学生分成5～6人的学习小组，开展相关内容的专题讨论。培养学生的团队协作精神和应用能力。具体表现为:第一，布置专题。教师根据教学内容，布置各小组的专题内容，也鼓励学生提出感兴趣的专题。第二，查找资料。学生以学习小组的形式，去图书馆、互联网等查阅资料，形成汇报材料。第三，交流总结。每个小组用8～10分钟时间讲解专题内容，教师对专题内容的汇报过程进行点评。(4)期末考试:期末考试的试题淡化理论考核，突出对实践应用能力的探索。

3 结果分析

3.1 教学实践

在教学实践过程中，以我校通信2011级(51人)和2012级(62人)为研究对象，对2011级学生采取传统的图像教学模式，对2012级学生采取以“应用为主线”的教学模式，以“数字图像处理”作为实践课程，以Matlab7.1作为软件载体;对两种教学模式设定相应的考核指标，对各项指标进行对比分析，论证本文所采取的教学模式的可行性。

3.2 结果分析

3.2.1 实践结果

2012级学生较2011级学生在出勤率、听课状态等方面存在很大的差异。

表1 2011级与2012级主要指标对比 %

在表1中，从出勤率上看，学生能够动手参与课堂的应用实践，缺课现象有所减少;从课程作业完成情况看，2012级学生完成得非常优秀，2011级学生的完成率较低;从师生互动上看，2011级学生更注重数学推导和算法的理解，2012级学生则更多地集中于实践应用方面的探讨与交流，互动效果优异;从及格率上看，2012级学生比2011级学生要好一些，主要原因是前者有实践应用的体验，提升了学习兴趣和学习动力，而后者以记忆为主，对知识点的理解不够深入，学习效果也不理想。

3.2.2 学科竞赛能力

通过改革信息处理类课程的教学模式，能够全面提升学生的实践应用能力，参加各类科技竞赛是体现学生团队协作精神和实践应用能力的重要途径。我校针对信息处理类课程的特点，在部分相关课程的课堂教学中采取教学模式改革，在学生参加省、地区及国家组织的电子设计大赛中，参赛成绩和获奖率有了一定的提高。

表2 2013年与2014年各项竞赛获奖率对比 %

从表2中可以看出，在信息处理类课程中实施“应用为主线”的教学模式改革，极大地提高了学生的创新精神和实践能力。在2013年全国大学生电子设计竞赛中，由电气工程专业的学生组成的参赛团队，获得此次大赛的二等奖;由电子信息和通信工程专业学生组成的学生团队参加“飞思卡尔”杯智能车大赛，获得东北地区二等奖2奖、三等奖2项，等等。

以学生实践能力培养为目标的考核机制无法确定一个明确的标准，只能由授课教师根据学生的综合应用能力来进行评判，评判标准不好把握，而且需要在实验室上课。

4 结语

在信息处理类课程的教学过程中，采取以“应用为主线”的教学模式，能够提升学生的实践能力，调动对课程学习的积极性，提高学生的动手能力和创新思维，强化教学过程中学生的参与意识。

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