基于创新人才培养的信息处理课程群建设探讨

杨佳　迟耀丹

1990年，北京理工大学提出“课程群”建设，有效地将课程与课程之间结合，打破课程本身建设的局限性，形成完整的课程教学体系，教学效果远远好于相关单门课程教学效果的总和。在近几年的教学改革中，吉林建筑大学（以下简称“我校”）对信息处理课程群的建设进行了一些探索与实践，但是还有如下需要改进的地方：一是，强化课程群内部课程间的相关性，把纵向有传承关系、横向有内在关联的教学内容紧密结合起来；二是，分析课程群内所有知识点，去掉重复的内容，形成新的理论和实验教学体系；三是，增加创新思维的教学，培养学生创新能力；实现整体大于各门课程之和的教学目的。

1 信息处理课程群建设的总体概况

1.1 优化课程群的结构

信息处理课程群主要包括“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“信号与系统”、“数字信号处理”、“传感器检测技术”和“单片机原理及应用”六门课程。根据课程特点和教学要求，把六门课程重新分类，组成如图1所示的课程群结构。将“模拟电子技术”、“数字电子技术”作为课程群的基础课程，“信号与系统”、“数字信号处理”作为理论分析课程，“单片机原理及应用”、“传感器检测技术”作为应用课程。在整合重复知识点的基础上，加强工程应用方面的训练内容，培养学生的动手能力和创新能力。

1.2 调整课程群的课程标准

从信息处理的角度确定课程群的课程标准，从课程群的整体考虑，而不是单门课程的设计方法与思路。在基础类、理论分析类与应用类课程的内容设置基础上，以案例为基础讲授基本概念与基本理论；从工程的角度，讲授应用类课程。从多题目，多角度入手，培养学生应用与创新能力。

1.3 改革课程群的教学模式和教学方法

课程群教学中，采用“三结合”的教学模式，即教学内容与实验相结合、理论教学与实践操作相结合、实践内容与创新能力培养相结合。教授内容注重与实际相联系，加深理论与工程应用的联系，强调工程应用基础，激发学生的学习兴趣和创新思维能力，注重课程作业的综合性、开放性和设计性。

2 课程的设计与规划

课程的设计和规划以学生知识体系和能力体系的培养为宗旨，加强理论与实践的融合，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手实践能力、工程应用能力和创新思维能力等综合素质和能力。下面根据基础类课程、理论分析类课程和和应用类课程的不同教学要求和目的，对其进行了再设计和再规划。

2.1 基础类课程注重理论与兴趣培养相结合，培养学生的电子信息工程学科思维

基础类课程的模拟电子技术和数字电子技术具有内容多、学时紧的特点，但是不能反映出新的电子技术。模拟技术与数字技术在传统授课方法中是分开讲授的，工程实践中多数场合是模拟与数字技术相结合的电路，这些电路虽然广泛应用但是在教学中难以安排。结合工程实践，学习基础类课程同时要培养学生对电子信息工程学科的爱好与兴趣。为此，对基础类课程做了重新规划与设计。

（1）基础与兴趣并重。基础课程，让学生了解电信号的采集与流动情况，通过筛选课程中的重点与难点，删除重复、陈旧内容，改善课程内容；在保证基础课程内容的前提下，在教学过程中增加新技术、新器件的内容。在教学过程中，结合相应的实施例，增强基础理论与实际的内在联系，激发学生的创造能力与学习兴趣。

（2）科研与创新能力开发。学生可以参与老师的科研项目，从实践入手，增强基础研究，加深理论知识学习的同时，调动学生的创新能力。再者，围绕课题内容，老师可以设计应用型任务，调动学生的学习热情，提高自主解决问题的能力。

2.2 理论分析类课程

理论分析类课程的“信号与系统”和“数字信号处理”是非常重要的两门课程，但是两门课程都有离散信号和系统方面的内容，而“数字信号处理”课程在“信号与系统”课程之后，这就要求合理设计与规划“数字信号处理”课程的教学内容，既要避免重复又要推陈出新。

（1）基础应用和技术应用优化整合

“信号与系统”和“数字信号处理”由于是承前启后的两门课程，因此安排在连续的两个学期分别进行讲授。“信号与系统” 和“数字信号处理”在所讲授的内容上有相似的部分，也有一部分内容是有所重复的，但是两门课的侧重点略有不同，一个是对基本概念及方法为主进行介绍，另一个更多的是侧重实用性和技术性。因此部分内容以回顾和补充的形式予以展现。这两门课有一个相同的特点，就是理论性较强，有大量的公式和证明，在讲授时，注重以应用为主，淡化公式的证明过程。

（2）系统性、逻辑性优化整合

“信号与系统”这门课程重点是对连续信号和系统在时域和变换域的分析方法进行介绍，特别是在变换域（傅里叶变换、拉普拉斯变换）的研究方法是非常重要的。对于离散信号和离散系统的介绍内容相对较少，只是初步的介绍一下时域的求解方法和z变换的部分内容。

数字信号处理作为其后续课程，对连续系统不再进行介绍，而只讲授离散信号和系统的分析方法，分别介绍了时域和变换域的分析方法，特别是对多种变换方法（傅里叶变换、z变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换）进行讲解，最后对于模拟和数字滤波器的设计方法进行了必要的介绍。

（3）授课学时的优化整合

两门课程的学时均为中等学时量，信号与系统课程计划为64学时，其中理论学时60学时，实验学时为4学时。数字信号处理计划学时为46学时，其中理论学时38学时，实验教学为8学时，并配有为期一周的课程设计。整合后两门课的理论教学为98学时，实验为12学时，课程设计为一周。对理论学时内容进行整合，可以包括以下四个方面的内容：

1）新课程体系的理论基础10学时

2）连续信号与系统时域、频域、复频域分析46学时

3）离散信号与系统时域、频域分析28学时

4）模拟、数字滤波器设计14学时

2.3 应用类课程

“传感器检测技术”和“单片机原理及应用”应用类课程是对理论内容的应用与实践，拓展理论内容，重点在于训练学生的实践能力、创新能力。

（1）创新创业项目的能力培养。引导学生参加创新创业性的比赛与实践，把各个课程关联起来、完成综合性的设计。例如参加大学生创新创业项目，参加大学生电子设计竞赛，参加挑战杯比赛等课外实践活动，培养学生综合实践能力、创新能力和解决实际问题的应用能力，积累一定的开发实践经历。

（2）选用项目驱动的实践模式。“传感器检测技术”和“单片机原理及应用”课程应用性和综合性强，可以采用项目驱动的方式。每一个项目都是工程应用项目，可直接应用到实际的社会工作中，如位移测量实验、数据采集实验等，其目的是调动学生学习的积极性，让学生实实在在地进行工程开发，培养学生的逻辑思维能力、创造性思维能力和工程应用能力。

3 课程群建设成效

课程群建设依托我校电气与电子信息工程学院，近年来，承担吉林省高校教学改革研究重点和一般项目5项。学生获全国大学生电子设计竞赛、数学建模竞赛等省级奖励30多项。

【参考文献】

[1]罗朝明，陶扬威，胡顺超，李文.基于应用型人才培养的信号与信息处理课程群建设探究[J].中国电力教育，2013（32）：115-117.

[2]陈传波，张立峰，陈南平.一个远程虚拟实验教学平台的研究[J].华中科技大学学报（自然科学版），2002，30（12）：12-14.

[3]陈戈珩，王宏志.“信号与系统”和“数字信号处理”课程优化整合的探索与实践[J].长春工程学院学报（社会科学版），2008，9（2）：83-86.

[4]李静，郭汝静，秦长海.基于研究型教学模式构建“信号信息处理”课程群教学体系[J].电脑与电信，2012（1）：60-62.

[责任编辑：李书培]