电子信息类专业信号处理课程群的建设研究

张文 蔡燕

摘要：文章探讨电子信息类专业信号处理课程群的建设，对课程群的内涵及意义进行阐述。基于课程群的两种不同理解，通过信号处理课程群的大量教学实例，对课程群体系、教学内容改革、教学方法和实践体系的建设提出改革举措。实践证明，课程群的建设，有利于教学质量的提高。

关键词：课程群;电子信息类;建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）36-0195-02

一、引言

1990年，北京理工大学在课程建设中创造性地提出“课程群”的建设思想。目前，课程群建设已成为高校教学研究的热点，并且被若干国家级、省级专业教学指导委员会所认可。近年来，随着本科教学工程项目的实施，人们看到高校人才培养并不是以一门课程建设就能解决的，而是要通过课程群，着力于学科课程体系建设的本土化。

二、基于专业的信号处理课程群建设

信号处理课程群应包括信号与系统、数字信号处理、DSP原理与应用、语音信号处理、数字图像处理五门课程，其中，信号与系统、数字信号处理在目录中被列为核心知识领域。目前，较多高校缺乏课程群概念，仅仅以课程为单位，没有考虑到群内各课程知识间的相似性特点，任课教师各自为政，造成相关课程学时设置不合理，不同课程在教学中顾此失彼，存在内容衔接不合理和重复的现象。

信号处理课程群建设应整合课程，优化教学内容，打破课程界限，以突出实践应用为原则，将某些内容重复或交叉的课程、理论与实际结合紧密的课程进行优化组合，围绕专业培养目标，以能力培养为导向，建立应用型本科模块化课程体系，模块与模块之间层层递进、相互支撑、有机结合。根据课程定位、培养计划、前后课程关系、学时安排等进行探讨。相近专业之间不应过于强调自身的系统性和完整性，应针对专业总体培养目标有选择性地构建基础模块，这也有利于按大类招生的学生在专业领域间进行专业转换。

信号处理课程群中，“信号与系统”、“数字信号处理”是两门关联性很强的专业基础课，是信息类专业的骨干核心课程，属于课程群中的基础理论部分。其中，“信号与线性系统”突出理论基础;“数字信号处理”以信号处理算法研究为主线，突出探究性学习方法;“DSP原理与应用”突出信号处理算法在工程中的硬件实现，是理论联系实际的硬件平台，所以，“数字信号处理”和“DSP原理与应用”组成理论实践模块。五门课程的关系如图1所示。

“语音信号处理”和“图像处理”是信号处理理论和实践的具体应用，组成应用模块。“语音信号处理”突出以软件实验优势、“图像处理”突出采用软件演示仿真、多媒体视听技术等展示信息处理综合技术。3个模块纵向传承，横向交叠互补。其中，“数字信号处理”在前两个模块中有交织，也体现了“数字信号处理”课程的重要地位。协调各课程间的关系，打破课程与课程间传统的单维关系，互为补充，相互关联，以“点”形成“面”，形成逐层递进、整体优化的体系化结构，使课程体系更加符合信息社会对学生知识结构和能力结构的要求。

三、基于学科的信号处理课程群建设

针对应用型本科特点，可以将应用型高校的培养规格归纳为：基础适度、重视应用。制订培养方案时，应打破课程、教材以及知识体系的界限，以问题为导向，为学生提供综合性的课程和实际工程项目。树立理论与实际相结合的观念，培养学生用科学知识解决实际问题的能力以及在实际工作环境下的思维方式和行为方式。

按照现代工程教育提倡的“厚基础、宽口径、能力强、素质高”的人才培养目标，信号处理课程群建设可按相近专业设置学科基础课程，主要包括电路基础、信号与系统、电路、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、数字信号处理、电磁场与电磁波、射频电路基础等。这样设置有利于拓宽专业口径，增强适应性。在搭建学科基础课程平台过程中，既要注重各门课程间的重复，又要适度把握课程间的交叉和渗透，反映学科的知识组织结构、发展特点和内在规律，突出学科特点，保证学术深度和课程间的相互衔接。

信号处理课程群建设应着重基本概念、基本原理的阐述及各概念间的相互联系，既重视原理、概念和算法的講解，保持课程知识体系的完整性和系统性，又重视算法的实现和实践。在保证基础理论不减少的前提下，可适当压缩课内学时，所有课程理论与实践都围绕一个整体的电子信息与通信系统构建，体现“做中学”的理念，将原来相近的课程统一整合优化，精练教学内容，合理划分各部分应讲授的内容，进行总体设计、分步骤实施。如将信号与系统、数字信号处理、自动控制原理整合重组为“信号、系统与信号处理”，将信号与系统、MATLAB、数字信号处理、DSP原理及应用进行有机组合，将理论和实际有机结合起来，深入分析各课程间的相互关系，将MATLAB课程去掉，将内容及仿真渗透到信号与系统数字信号处理中去，让学生自学MATLAB。

专业方向课程设置应套餐化。根据电子信息技术发展最新趋势，专业方向课程中，每个方向由4-5门限选课程组成，形成套餐，学生可根据自己的兴趣及专业定位，选择相应的方向课程。如通信工程专业设置2个方向：无线通信理论和技术、通信网络理论和技术;电子信息工程专业设置4个专业方向：电子系统、信息处理、空间电子技术、电磁场和微波技术等。

四、信号处理课程群的教学改革

（一）教学方法改革

1.将仿真研究引入理论课堂，创建形象化课堂。对抽象、理论性较强的课程，如信号理论分析，适宜将MatIab仿真研究引入课堂，在课堂上直接演示重难点问题的仿真结果，让学生领会基本概念、基本原理，从而激发学习兴趣。

2.多种授课方式融合。整合课堂板书、多媒体教学和网络教学三种方式，对一些基本原理方法的推导，可采用课堂板书，学生紧跟教师思路，板书也会给学生留有足够的思考时间;对于一些需要形象理解、图示举例以及演示的部分，采用多媒体互动教学;针对课后复习、相关背景知识学习以及课堂内容的扩展，应充分利用网络、在线课堂、微课等。

3.培养学生的创新探究能力。围绕课程中的某个知识点，依照提出问题、选择探究方向、组织探究、搜集并整理资料、得出结论的步骤开展探究性学习，达到增强学生创新探究能力的目的。如“数字信号处理”理论课结束时，让学生提交基于MATLAB软件仿真的探究性研究报告;在“DSP原理与应用”课程结束时，让学生提交基于CCS软件平台仿真实现的报告，这需要学生花费大量的时间查阅资料，综合所学课程知识，创新性地开展研究，这在无意中培养了学生系统工程技术能力，特别是项目的构思、设计、开发和实施能力。

（二）实验体系改革

实验室建设方面，目前普遍存在各课程实验室孤立、缺乏拓展性跨学科的实践教学中心。课程群建设应建设三大实验中心：一是验证中心，相关设备统一集中管理，将纯教室上课改为教室+机房+实验室上课;二是综合实验中心，借助实验箱、示波器等相关设备进行教学;三是设计性实验中心，即开放中心，综合单片机、FPGA、ARM运用软硬件平台进行分析和设计的实验，以项目形式培养学生的工程实践能力。实践体系建设应简化验证性实验，强化综合性实验，增强设计性实验。目前，由于课外实验时间少，学生自主学习时间少，因而在专业训练方面的必要性尤其突出。

五、结论

我国课程群经历照搬、模仿、完善、自我更新的过程。课程建设是课程体系建设在目标层面的具体化，是建设特色专业、体现人才培养特色的基础。各高校要建立一套符合本校学生认知规律、具有地方特色，又可与重点大学教学体系接轨的课程群。