“随机信号分析”课程多层次教学改革的探索与实践

叶方+姜弢+张朝柱+张雅彬

摘要：为了提高高校教育教学质量，提升学生学习效果，针对随机过程课程特点，结合目前“随机信号分析”的教育教学现状，提出了关于“随机信号分析”教学方法的创新性改革思路，并给出具体实施办法。通过改革，全面提升了学生的研究素质与创新水平，取得了良好的教学成效，具有重要的现实意义。

关键词：随机信号分析；教学改革；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0129-02

一、引言

“随机信号分析”课程是电子信息类、通信类、数学类等理工科专业的重要基础课程，因其具有較强的理论性和基础性，而成为高校教学的一大难点[1]。而以单向知识传递模式为主的传统教学模式并不能满足现代教学要求，也很难培养学生学习、创新、实践的能力[2，3]。为此，必须改革传统的教育教学模式，在教学过程中注重培养学生的理论联系实际能力，激发学生发现问题、分析问题、解决问题的兴趣。在教学方法上，要拓宽人才培养渠道，探索理论教学与实践应用教学的结合思路。

二、教学目标

随着现代电子科技的迅速发展以及社会对学生科研能力要求的显著提高，哈尔滨工程大学信息与通信工程学院针对人才需求，对“随机信号分析”课程的教学目标进行探索性革新，培养学生的学习兴趣、创新能力和实践应用能力。为此，课程组从以下几个方面进行革新：

1.教学内容的革新。在“随机信号分析”教学内容方面，立足培养学生扎实的理论基础，灵活运用理论知识，并从事理论与实践的创新能力[4]。在教学内容上要注重对统计思想教学，在教学过程中，引入与现代科技发现息息相关、应用广泛的理论样例，从直观上给出相关基本概念的描述与讲解。注重对学生的启发和引导，采用由浅入深、循序渐进的教学内容设计，加深学生对课程基本概念、基本理论及基本问题解决方法的深刻理解和认识。时刻把握近年来随机信号分析相关知识体系在技术前沿的应用热点，及时调整教学内容，扩展课程教学的纵深度。积极开展与国内外知名大学的交流沟通，使课程的教学内容具有鲜明的理论性、先进性、前沿性和国际性。

2.教研结合的革新。在“随机信号分析”的教研结合方面，力求通过课程体系的立体化建设，建设一支具有较高教学水平、较强科研能力的教师队伍。在进行课程理论教学的同时，互动引导学生参与相关的科研项目，分享课程专业理论创新成果，把课堂由单独传授知识转变为传授与探索相结合，把科研项目中先进的科学技术、新概念、新方法引入到课堂教学中来，根据科研需求的发展不断改进教学方案，提高课程教学的广度，从而激发学生对课程理论的理解与认识。在课程的互动指导环节，注重对学生科研素质的培养。鼓励学生参与相关科研项目的研究，将“随机信号分析”课上所学的理论知识改进运用到实际项目的创新实践中。从实际问题的研究背景出发，让学生学会自主运用所学知识来解决问题，通过小组讨论与分析，自己寻找解决问题的方法，强化学生在课程学习中的主体地位，以及老师的教学主导地位，充分培养学生自主学习和独立分析问题、解决问题的能力。

3.成绩评定方式革新。在成绩评定方面，突破传统的由一张试卷给定成绩的局限性，改革传统的成绩评定方法，采用闭卷考试与课程设计相结合的评分方式，除了考查学生对基本知识体系的掌握外，把课程设计的评定成绩计入最终的考试成绩中，以激发、鼓励学生自主创新、独立探索问题解决问题的能力。

三、改革思路

针对“随机信号分析”的课程特点，课程组具体提出以下几点改革思路。

1.多媒体与传统教学相结合的教学手段。多媒体教学具有图、文、声并茂的特点，而人机交互、立即反馈是多媒体教学的显著特点[5-6]。在“随机信号分析”的课程改革中，课题组不仅开发了与教材配套的多媒体课件，还开发了相关知识体系下的延伸扩展多媒体课件。利用多媒体教学的主动性参与的学习方式，为提升学生的主动性、积极性创造了条件。多媒体互动式学习环境使得学生在教学过程中具有了主动参与的可能。此外，对于复杂公式的理论推导，采用多媒体演示与教师写板书相结合的方式进行讲解，更有利于学生立体化的学习整个知识体系。多媒体教学视听合一的互动教学功能优势，产生了一种新的更适合学生学习掌握的图文并茂教学方式，在教学过程中，老师的教学效果能够得到立即反馈，这种实时交互的教学方式具有重要的现实意义。这种多媒体与传统教学相结合的教学手段能够真正激发学生的学习兴趣、提升学生的学习欲望，教师在整个教学过程中，能够准确把握学生的学习动机，捉住学生的注意力，全面提升整个课程的教育教学质量。

2.网络教学。随着信息技术的高速发展，以计算机网络为基础的现代教育手段在高校教育中得到了广泛的重视。网络教育是实现现代教育思路和现代教育理念的重要平台，网络中各种资源的有效共享为现代高效教育教学新方法的探索打开了新的思路。借助高校远程教学平台，“随机信号分析”课程改革顺应教育信息化建设、新时期教学模式改革以及创新人才培养需求，充分利用网络教学所具有的学习资源丰富、学生兴趣浓厚、互动性强且操作使用方便等特点，克服传统教学方式的局限性，充分激发学生的创新意识，培养学生的动手实践能力。通过课程的网络教学平台，实现教学资源的共享、师生在线互动，打破传统教学的在时间、地点上的约束与限制。网络教学思路的打开能够进一步提升“随机信号分析”课程学习的交互性、开放性以及师生之间的合作性。不断提升学生在课程学习中的自主性，以及解决实际问题的能力和互动协作精神，确保教育教学效果的明显改善。

3.理论与应用相结合。针对“随机信号分析”理论性强、应用性强的特点，针对不同的专业和方向，让学生自主设计具有专业特色的开放式题目，给学生以充分自由的空间，开放性地探索课程教学中知识的先关应用研究。在设计实现过程中，安排适当的线上与线下辅导和答疑，最后由老师加小组讨论的方式讲评不同设计题目的相关问题解决方案。通过这样的理论与应用相结合的教学环节改革，在培养学生充分掌握学习方法的同时，还训练了学生的科研思维，培养了学生发现问题就、解决问题的能力，开阔了对课上理论知识的应用思路，也开阔了专业眼界，收到了良好的教学效果。

四、結束语

在高校教育改革的过程中，如何让学生系统、全面地掌握专业知识，并注重知识在实践创新的应用是时代为高校教育提出的要求。哈尔滨工程大学信息与通信工程学院在“随机信号分析”的课程建设与改革过程中，将进一步实现教学理念、教学内容以及教学手段的更新和多样化探索，全面推进“随机信号分析”的教育教学水平，为培养学生的综合科学研究素质奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]薛冬梅.《随机过程》教学改革研究与实践初探[J].吉林化工学院学报，2010，27（6）：54-56.

[2]陈建华，李海燕，张榆锋，施心陵.“随机过程”精品课程建设[J].中国科技信息，2010，18（143）：283-284.

[3]张文明，罗鹏飞，谢晓霞，蔡宣平.“随机信号分析与处理”案例式教学研究[J].电气电子教学学报，2013，35（5）：63-65.

[4]嵩天.大学教学改革中的科研方法与探索[J].中国大学教学，2015，（1）：15-19.

[5]张振宇.高校教学改革的多源流分析：议程、方案与机制[J].国家教育行政学院学报，2016，（5）：36-41.

[6]王丰，耿涛.论现代信息媒介在高校教学中的优化运用[J].江苏高教，2012，（6）：91-92.

Exploration and Practice of Multi-level Teaching Reform about "Random Signal Analysis"

YE Fang，JIANG Tao，ZHANG Chao-zhu，ZHANG Ya-bin

（College of Information and Communication Engineering，Harbin Engineering University，Harbin，Heilongjiang 150001，China）

Abstract：In order to improve the teaching quality of college education，and strengthen the learning impact，the paper discusses the education reform about the course of random signal analysis. The paper proposes some innovative reform ideas and specific implementation measures aiming at the teaching problems existed in the course of random signal analysis. By reforming，the students' study quality and innovation level have been well improved，which has important realistic significance.

Key words："Random Signal Analysis"；reform in education；personnel training