培养“工匠”应用型人才，推进独立学院教学改革

曹阳波　李照泉

摘 要 为适应国家“工匠”应用型人才需求，针对独立学院学生不同的基础知识和发展方向，在我校开展分类教学改革，以我校电类专业基础课“信号与系统”的分类教学改革为例，完成了分类教学的教学形式、教学内容、教学手段、考核方式设计。利用现代新兴的信息技术以及近几年发展迅速的慕课平台，构建线上+线下立体式学习环境。最后，探讨了突出动手能力的考核方式设计，为独立学院工科课程的教学改革提供了参考。

关键词 “工匠”型人才 信号与系统 分类教学

0引言

在今年召开的十二届全国人大四次会议上，李克强总理在作政府工作报告中谈到2016年的工作重点时说：要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神。“工匠精神”在政府工作报告里出现体现了国家对高端应用型人才的重视和需求。我校作为独立学院，本身的办学定位就是应用型大学，必须在为国家培养“工匠型”高端人才方面多做贡献。目前，我校有相当一部分教师是由同济大学派遣过来支持我校教学工作的，一方面这些派遣教师的到来大大提升了我校的师资水平；另一方面，这些派遣教师会习惯性地以同济大学的教学方式、教学要求来教学。而由于我校的办学定位、招生层次决定了我校的学生在基础知识、未来发展方面都与同济大学学生是不一样的。教学对象改变了，“教法”理所应当也要改革。我校“电”类专业学生占到我校学生总数的近20%。为适应培养“工匠”应用型人才的时代要求，本文以“电”类专业的一门专业基础课“信号与系统”的教学改革设计为例，来探索独立学院教学改革的道路。

1按需设计的分类教学形式

根据我校学生实际情况，将学生分为理论型和实践性两类人才，采取分类教学形式。即在现有的400名学生中，选拨60人左右开设一个“理论型”班级，将那些数学基础扎实、学有余力“吃不饱”、将来计划考研深造的学生，通过选拨考试编入“理论型”班级。从教材内容、教学深度、课题研讨等方面为他们量身定做教学大纲。而对于余下的学生，编入“实践型”班级，突出应用能力的培养，增加实验动手的机会，减少理论分析的比重。通过这种有所侧重的分类教学模式，让每个学生都能根据自身情况和自我发展方向“按需”地学到课程知识。

2教学内容改革设计

信号与系统作为一门工科专业的基础课程。其学习内容可主要概括为两大任务（信号分析与系统分析）、两类系统（连续时间系统和离散时间系统）、两种分析方法（时域分析和变换域分析）、三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换）。为了适应国家“工匠”型人才的大力需求，针对教学内容进行了多维度的改革。目标是重点培养学生的实际应用能力、自学能力和团队合作能力。

2.1“理论型”班级教学内容设计高大上

目前，我校这门课程总学时是51学时，其中理论学习39学时，以讲授燕庆明教授主编的《信号与系统教程》（第三版）内容为主。目前由于为了配合基础不太好的同学而在教学进度和教学要求上都削减了很大内容。对“理论型”班级教学内容采取如下改革：（1）教材是学习的基础，选取经典的教材作为“理论型”班级的教材，并且试行两套教材。即在现有教材基础上再增加一本奥本·海姆的《信号与系统》，该教材也是很多985/211高校考研专业课的制定参考教材。（2）强化公式推导和提高教学要求，要突出重要定理、重要公式的发现和推导过程，培养学生发现和创新能力。（3）增加信号与系统的物理意义、工程应用、实际应用案例分析，如在讲奈奎斯特抽样定律时，可以引入电影制片和播放电影过程中，对信号的抽样和还原原理分析。这些内容的加入，既能吸引学生的兴趣，让他们感受到理论不枯燥，理论是有用的，又能增加学生分析和解决问题的能力。只有深入理解了理论，才能在实际应用中进行创新。（4）加强研讨型学习。在理论型班级内组建兴趣小组，针对信号与系统的各个定理开展探究性学习。如冲激信号和阶跃信号、拉普拉斯变换之我见等内容。使学生通过查阅资料，全方位深入了解学习重要定理和重要公式。他们在上网查资料进行总结研讨的过程中，既加深了合作友谊，又激发了学习的兴趣。比如有一组同学通过查询拉普拉斯变换的发现过程了解了拉普拉斯的伟大成就，体现了在工科课程中也能融入人文知识。

2.2“实践型”班级教学内容设计“接地气”

改革前，我校的“信号与系统”课程安排了12学时的实验课，占总学时的23.5%。实行分类教学改革后，“理论型”班级的实验课时不变，“实践型”班级实验课增加到18课时，相应理论课减少6课时。这样做的目的是通过加大实验课的课时量，锻炼学生的动手能力和解决实际问题的能力，同时通过增加的实验课程，在实践中发现理论的作用，从而促进学生对理论学习的重视，达到以实验促理论的效果。增加的实验课主要引入工程应用案例仿真分析，着重培养学生利用MATLAB进行仿真分析的能力。“工匠”型人才最重要的能力是应用能力，例如分析心电图信号处理原理、观察男女声音频谱的实验。丰富的工程和实际案例使得抽象的傅里叶变换等信号与系统的重要原理变得不再那么“高大上”，而是非常“接地气”，就是生活中每天都能接触和应用的事物。学生有兴趣、易理解，在此基础上，可以进一步要求学生提取出男女声音，给有兴趣的学生挑战和创造的机会或者可以留待“数字信号处理”课程时进行解决。通过让学生熟练使用MATLAB这一重要仿真分析软件，既学到了信号与系统的知识，同时学会了重要仿真软件的使用，为后续课程的学习和将来的工作打下了堅实的基础。因此提高实验课程比重，多引入工程实际案例，能使学生将所学知识“接地气”。

3采用丰富多样的教学手段，提高学生学习兴趣

改革前的教学方式还是传统的单一讲授型授课方式，使得学生对课程中大量信号分析的结果缺乏可视化的直观感受，并没有真正理解所得结果在信号处理中的实际应用。利用互联网资源和慕课课程等在线教育资源，以及现代通信手段，如微信群等，搭建线上+线下，课内+课外的立体式学习环境。既营造了良好的学习氛围，又能及时有效答疑解惑，并能开阔学生的视野。通过让学生参与到老师的教学活动中，充当“小教师”，变学生的被动接受为主动学习，达到促进教学和提高学生学习能力和思维表达能力的效果。

3.1使用现代教学技术手段，搭建线上+线下教学环境

使用现代混合教学技术手段，搭建课内与课外学习，线上与线下答疑相结合的立体式学习环境。随着电脑、智能手机等硬件设备在大学生中的广泛拥有，MOOC、知乎、豆瓣、百度、google等互联网资源的百花齐放，利用这些丰富的资源促进教学显得可行且非常必要。俗话说：让土地不长杂草的最好办法就是种上庄稼。同样地，面对今天学生日益熟悉和喜欢的的互联网、智能手机等平台，大学教师通过加强引导，推进学生充分利用互联网丰富的学习资源，实现在线学习和移动学习，提升学生的自我学习能力，使学生受用一生。通过创建师生互动的qq群、微信群实现线上讨论交流和分享。既方便了师生交流，又增加了学生的兴趣，还能及时发现和解答学生学习中的困惑。

3.2 Mooc等网络学习手段开阔学生的视野

通过在中国大学MOOC网上搜索“信号与系统”关键字，发现了西安电子科技大学、北京交通大学、东南大学共三所学校开设的四门信号与系统相关课程。这些课程都是经验丰富的专家教师上课，既能开阔学生的视野，又能使学生和其他学校学生一起交流学习。利用好这一平台，既能学到知识，又能建立友谊。

3.3推出课堂“小教师”教学方法，变被动学习为主动学习

传统的工科课堂都是以教师讲解为主，学生作为知识的接受方一直处于被动灌输的地位。特别是对于数学公式和理论推导多、内容抽象的课程，往往学生容易注意力不集中，教师与学生之间的年龄“代沟”等因素，使得讲课效果不理想，学生仅仅记住了结论，而对推导的过程并没有掌握。针对这一现状，我们推出了课堂“小教师”的教学方法，既让一些基础扎实、学得好的同学组建一个“小教师团”。在上课前从“小教师团”里安排一位学生做小老师，到讲台上来讲解本节课中与前面知识相关的课程内容，这样既迫使讲课的学生认真复习所学知识，和提前预习新课内容，变被动接受为主动学习，还能锻炼学生的自学和表达能力。同时，这种教学方法能发挥同龄人之间易于沟通理解、相互影响的效果。

4考核模式设计

对于“理论型”班级和“实践型”班级，所开设的都是“信号与系统”同一门课程。两类班级的考核成绩最后要通过最终的成绩在一个平台上反映出学生的水平。改革后，仍然采用同一张考卷，只是80%的内容是“实践型”班级的理论内容，20%的内容是超出“实践型”班级但在“理论型”班级学习内容之列的部分。同时对于两类班级分别以不同的比例计算理论考试成绩和实验成绩。如“实践型”班级的总成绩中理论考试成绩占比60%，实验成绩占比40%。“理论型”班级总成绩是理论考试成绩占比80%，实验成绩占比20%。

5结语

《信号与系统》课程的教改完成了教学形式、教学内容、教学手段的设计。从各方面反馈的情况表明，加强实践教学，培养精益求精的工匠精神，区分“理论型”和“实践型”的分类教学的改革是非常有必要的和有效的。面对未来，改革的任务依然任重道远，但相信在同济大学的强大师资支撑下，教研室有信心把教改做的更好。

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