基于OBE导向的《信号与系统》课程教学体系研究

吕明 贾磊 王晨波

摘 要：《信号与系统》是生物医学工程、电子科学与技术等专业的专业基础课程，本课程概念性强，公式繁多，需要较强的数学计算能力，长期以来均被认为电子类、计算机类专业较难学习掌握的课程之一。对此文章引入OBE教育理念，从一种新的视角对信号与系统的课程体系进行探索和改革，培养出学生理论联系实际把所学知识灵活运用于工程问题的能力，进一步实现为社会培养应用型人才的目的。

关键词：OBE；信号与系统；教学方法

成果导向教育（Outcome Based Education），即OBE，也称目标导向教育、能力导向教育或需求导向教育，是一种以学生最终应掌握成果能力为目标去安排、实施教学和评价的教育体系。中国于2016年6月被《华盛顿协议》正式接纳，我国也引入了美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念，即为持续改进教育质量，实现成效导向的保障理念，课堂主导由教师改为学生。工程教育模式（Conceive，Design，Implement，Operate），即CDIO，是OBE教育模式應用于工程专业的体现。CDIO教育模式要求工程类毕业生要具备工程基础知识、团队协作能力、个人能力及工程系统能力。对于工科专业学生的培养，“回归工程”、培养学生的“大工程观”是当今国际工程教育的倡导的主流理念。《信号与系统》是电子类、计算机类专业本科生的专业基础课，同时也是很多高等院校的考研课程。该课程内容主要包括连续系统的时域分析、离散系统的时域分析、傅里叶变换、连续系统的s域分析、离散系统的z域分析及系统的状态变量分析六大模块，其中傅里叶变换，拉普拉斯变换和z变换三变换是课程重点内容。下面我们从课程目标、教学内容与方法设计、评价体系三方面讨论基于OBE及CDIO的教育理念的信号与系统的教学改革。

一、OBE模式下的《信号与系统》课程教学改革

（一）确立课程目标

OBE强调学生毕业时要掌握什么样的学习成果，毕业要求是培养目标的支撑，培养目标是确定毕业要求的依据。依据新论证的培养方案，重新明确本课程更适应毕业要求成果的课程目标，课程目标划分为基本理论知识、基本技能、基本素质三大模块。

1.基本理论知识。（1）了解信号与线性系统的基本概念，信号与线形系统的分类。（2）掌握连续时间系统的时域分析方法，熟练掌握卷积积分。（3）掌握连续时间系统的频域分析方法，熟练掌握傅立叶变换和性质，掌握信号频谱的概念。（4）掌握连续时间系统的复频域分析方法，熟练掌握拉普拉斯变换和性质及其应用。（5）了解线性时不变系统的模拟，掌握系统稳定性的概念。（6）掌握离散时间系统的时域分析方法，熟练掌握抽样定理的应用。（7）掌握离散时间系统的Z变换域分析法，熟练掌握Z变换的概念和性质。（8）了解状态变量的分析法。

2.基本技能。（1）初步掌握测试电信号的时域特性、频域特性的基本方法。（2）能应用所学过的计算机语言对信号进行时域或变换域的计算分析、处理。（3）能简明扼要地用实验结果说明实验所要证明和解决的问题。

3.基本素质。（1）进一步加深基础理论、基础知识和基本技能的学习，为学习后续专业课程打下牢固的基础。（2）引导学生逐渐掌握独立自主的学习方法，养成尊重科学、激发探索、勇于创新、勇于实践的良好素质。（3）发挥学生智力，进一步培养学生利用辩证唯物主义的观点分析问题和解决问题的能力。根据学院的教育方针，要十分重视学生全面发展，培养为生物医学现代化、电子工程类服务的优秀专业人才。

（二）教学内容与方法设计

基于OBE理念，课程教学内容的设计要依据于毕业要求，为此优化教学内容，为达到毕业要求做贡献。结合专业培养方案还让信号与系统课程的教学大纲，明确该课程的教学目标，研究课程的重点和难点，因材施教优化教学内容。在工程项目，即实际问题上去诠释如信号的抽样恢复，信号的三大化等问题，而不仅仅是通过公式，理论讲解这些抽象知识。同时建立适当模型增加案例分析，如信号与系统知识在生物医学工程、通信工程等方面的应用，把抽象内容具体化，学生更容易理解接受。现今，信号与系统课程的学习，除部分内容用线上课程学习外，大部分内容授课形式仍以理论教学为主，授课方法以PPT加板书的形式，多讲解各种原理性质的公式推导，但涉及到大量数学计算，学生在掌握方面有些困难，以致学生学习的积极性不高。所以，根据本课程的特点，用多样化的教学方法实现OBE 的教育理念中的学习产出。例如，首先，在课程开始，用讲授教学法讲解课程的基础知识；其次，在学生对基础知识有所了解之后，以案例教学法为主，实验教学法为辅，借助实际案例分析，设置适当实验内容，循序渐进让学生掌握课程目标；最后，利用讨论教学法，让学生自己提出问题并分组讨论案例，培养学生提出问题分析问题解决问题及团队协作的能力。

（三）评价体系

OBE教育理念强调毕业学生应掌握的学习成果，为检验学生的学习成果，课程考核应采用梯次及多元化的评价体系，全方位的评价学生。评价环节不再是传统的平时成绩加实验成绩加期末考试成绩形式，而是在此基础上应形成形成性评价，例如在学生分组讨论时，对学生的课前准备情况、讨论情况、上台讲解情况和小组团队协作情况作出客观的评价，并同时私下反馈给各位学生，照顾学生心理的同时对其优缺点进行表扬和提出建议，激发学生学习的积极性。

二、结语

以产出结果为导向，以学生为中心的OBE教育模式，按照工程教育CDIO模式进行课程改革建设，是中国工程教育与欧美国家接轨的必然趋势。以培养目标中对毕业成果要求为依据，制定课程目标的，改革教学内容与方法设计并形成新的评价体系，培养为生物医学现代化、电子信息类服务的优秀专业人才。

参考文献

[1] 季策.OBE-CDIO教育理念在《信号与系统》课程教学中的探索与实践[J].吉林省教育学院学报，2018（02）.

[2] 陶丹，胡健，黄琳琳，陈后金.基于OBE理念的电子信息类课程改革与实践—以“信号与系统”课程为例[J].教育教学论坛，2018（30）.