信号处理课程群多层次实验教学体系建设问题和

　引言
　　理论教学和实验教学是本科电子信息类专业教育两个相辅相成的部分。近年来，随着电子信息、计算机技术的迅猛发展，电子信息类专业的人才培养更加注重实际工程应用能力和创新能力的培养。然而电子信息类专业信号处理课程群实验教学长期存在体系层次单一、教学方法匮乏等问题，制约了该专业的发展和人才培养质量的提高。因此，需要对信号处理课程群实验课程体系和教学方法进行改革，以适应新时代电子信息行业对人才的需求。＼[1-3＼]为此，本文将阐述我校电子信息类专业信号处理课程群近几年来所推进的多层次实验课程体系的建设和教学方法的改革。
　　一、信号处理课程群实验教学课程体系建设
　　电子信息实验室是电子信息工程专业对应的专业实验室，为配合专业建设，实验室对实验教学的课程体系、教学方式、教学内容、实验方法等方面进行系统的建设与改革，使电子信息工程专业信号处理课程群的实验教学得到了持续的提高，形成了自己的特色。实践教学以“知识、能力、素质”的培养为出发点和着眼点，结合理论课程教学，优化和组合电子信息工程基础课和专业课的内容和结构。
　　（一）根据电子信息专业的特点，建立多层次的实验课程体系
　　电子信息技术的飞速发展为实验课程提供了丰富的内容，应该在不忽视基本实验技能的训练和掌握的基础上，有选择地将现代电子信息技术领域先进的电子设计技术及时地融合和补充到实验课程体系中，增强学生学习的兴趣，培养学生的创新精神和能力。实验课程体系上形成三级技能培训体系，即以“信号与系统分析”“数字信号处理”等课程实验为代表的基础仿真实验，以“DSP原理与应用”“图像处理”“语音信号处理”“数字视频信号处理”等课程实验为代表的综合性应用平台实验，以课程设计、生产实习、毕业设计等实践教学环节为代表的综合技能训练。＼[4＼]通过实验课程体系对学生进行由低层次到高层次的循序渐进的实验教学。由于专业发展的需要，专业课、专业基础课也应设置综合性、设计性实验，组织实验教师与理论课教师共同撰写综合性、设计性实验教学大纲、教学指导书，并组织教师对综合性、设计性实验的必需性和可行性进行论证。
　　多层次实验课程体系如图1所示＼[5＼]：
　　图1 多层次实验课程体系（二）针对不同层次的实验，构建灵活多样的实验教学体系
　　1.“变面向结果为面向过程”的基础验证型实验：重在培养学生对专业基础知识的掌握，通过实验验证理论课中所涉及的单元电路，如模电中重视培养学生对分立元件的灵活应用，而不是一味地训练学生使用各种集成电路。理论课中，强调现代化教学手段，借助虚拟软件，仿真实现各种电路模型，实验环节强调如何按步骤实现仿真的数据。
　　2.“变辅导解答为引导启发”的系统综合型实验：在每门专业基础课中均开设一个4学时综合设计实验。设计实验具有中等难度，是对本门课程所学知识的综合应用。采用“实验辅导解答为实验引导启发”的方法，实验进行完1个课时后，要求每位学生对设计环节提出一个问题，教师针对问题给出一个原理性的解答而不是直接讲授问题的答案，以此引导学生开拓思维，解决实际问题。
　　3.“变单一方法为多元实现”的设计创新型实验：以往的课程设计多由教师给出参考图，学生进行制作，实现方法单一。对此类课程改为教师只给出题目名称，实现方法由学生自主选择。如模电中给出一个滤波器的带宽和增益，数电中设计一个8路抢答器，高频电路设计一个振荡器等，这种面向任务、多元实现的教学方法能够给予学生最大的发挥空间，培养学生的创新思维能力。
　　二、创新实验教学方法和手段
　　（一）实验教学方法
　　实验内容由易到难，包含从验证性到综合设计性多个实验层次，让学生循序渐进经历认知、实践、探索全过程；学生在完成基本实验基础上，可选择难易不同的实验内容，还可自行设计方案，通过实验探索更多问题。独立设计和实践的教学环节逐渐增多，通过这些引导，大量的学生进入开放实验室，对多方位的内容进行探索和实验。结合我校实践教学手段，具体阐明实验教学由易到难的四个实施步骤：
　　1.科普讲座，提兴趣
　　实验教学对于大一新生而言十分陌生，为此，组织专业教师将所做的研究内容（尤其是具有专业特色的硬件类产品），为新生开展科普讲座和产品演示，要求教师要用浅显易懂的科研实例来阐述深奥的理论和方法，旨在让学生了解所学专业，激起学生学习兴趣，为后续的实验教学做好铺垫。
　　2.简易制作，聚人才
　　科普之后要提高学生的能动性，如组织大一所有新生开展课外科技制作，选择容易实现、观赏性较强、声光展示效果好的简单电路（如两个三极管组成的发光振荡电路、抢答器、音乐门铃等），并安排大三学生手把手指导大一新生判断元件好坏、焊接、调试等环节，尽量做到试做即成，以此来培养初学者的成就感，同时从参加活动的学生中择优送入开放实验室，以完成从“盲”到“懂”的转变。
　　3.课程设计，拔技术
　　大二学生已具备一定的电路基础、数字信号处理等方面的专业知识，可以依托开放实验室实现课外课内互补，夯实基础知识。教师所组织学生开展课程设计，题目覆盖面要广，难度适中，重在基础。侧重训练模拟单元电路的实现而不盲目采用各类集成电路（如分立元件实现的音频功放）；数字电路的基础培养以单元器件、中规模集成电路为主（如用常规数字器件实现的步进电机驱器、密码锁、数字钟、频率计等）。积极发挥大四学生的作用，以老带新，根据研究方向组建学生团队，实现人（老）对人（新）的辅导，尽早完成由“懂”到“通”的过程。
　　4.电子竞赛，提能力
　　历年的电子竞赛、挑战杯课外学术竞赛均以大三、大四学生为主力，为此，配备电子竞赛培训基地和组建经验丰富的指导教师团队，采用真题历练、现场测试、教师讲评等手段，提高学生动手实践能力。经过电子竞赛等学科竞赛的磨炼，使学生基本实现由“通”到“精”。
　　（二）实验教学手段
　　学生在实验锻炼上的投入程度、重视程度，直接 影响到实验教学的效果。为引导学生认清实验的重要性，电子信息工程系通过对桂林高新区多家企业、公司实际情况进行调研活动，集中厂家的一些想法与需求，再综合其他途径得到的信息，分列成各种类型的课题，然后与学生进行交流，让学生了解当前社会对自己所学专业知识的要求，使学生能够认清自己的学习方向，认清自己需要掌握的技能，同时结合专业实验教学有目的地去学习。另外，根据科研和教改成果，在课程设置、课堂教学、实验教学、课外创新实验方面进行改革，着力加强学生专业基础和实践动手能力的培养，提高学生就业竞争力。
　　三、结束语
　　构建“理论基础”和“工程训练”互相融合的实验课程教学体系，课程设置模块化、多层次化，有利于全面实施选课制和学分制教学管理，有利于因材施教，调动学生的积极性。单独开设基础实验课程，增列素质教育模块，增加课程设计项目，加强学生素质和工程应用能力培养。本科生在24小时开放的本科实验教学平台上自主进行实验，配备最优秀的教师来对他们进行动手能力训练。实践证明，以科研资源和平台为载体，开展分层次的本科生创新实验实践能力训练，是一条适合本专业的研究型实验教学道路。
　　参考文献：
　　＼[1＼] 朱冰莲，印勇，方敏，等.电子信息类专业信号与信息处理课程群建设＼[J＼].高等理科教育，2008（5）：47-49.
　　＼[2＼] 王怀平，林刚勇.电工电子类课程群实验教学改革与实践＼[J＼].中国电力教育，2011（2）：117-118.

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