产教融合背景下的《工程信号分析与处理》教学改革实践与探索★

高 源，孙智飞

（同济大学汽车学院，上海 201804）

引言

《工程信号分析与处理》是自动化类专业必修的一门核心课程，该课程以微积分、无穷级数等数学知识作为理论基础[1-3]，课程内容较为抽象，因此学生较难掌握。在教学过程中，学生易出现对课程理解不够深入、缺少学习兴趣等情况，从而不愿去深度学习、探究，忽视了该课程在实际生活中的重要应用。但与此同时，该门课程在工程实际中的应用尤为广泛，对于工科学生的重要性显而易见。因此，对该门课程进行教学改革，从主观上提高学生的学习激情显得尤为重要。显然，如果在教学中能够赋予各种枯燥、抽象的理论知识以形象的认知，将其与工程应用紧密结合，将会大大提高学生的学习兴趣，从而实现学生对教学内容的深度把控和灵活运用。针对产教融合背景下该门课程的情况，结合国家新工业革命、产业升级的实际情况，以培养复合型人才、为国家新工业输送新鲜血液为目标，对工程信号分析与处理课程的教学改革进行了探索与实践[4-8]。本文将介绍本课程在教学方式、实践教学和考核体系等方面进行教学改革的探索与思考。

1 教学方式的创新与建设

1.1 学科大讲堂

随着工业4.0 时代的来临，新工科建设成为新一轮科技革命与产业提升的关键举措，在产教融合的背景下进行新工业建设、培养新工业人才是主要着力点。基于此背景，本课程决定采用“学科大讲堂”的形式来激发学生的学习兴趣，提高学生对知识的综合实际应用能力。在学科讲堂中，不仅通过校企合作的方式邀请传统企业的专业技术人员，通过案例讲解向同学们展示了工程信号分析与处理在工程中的具体运用，而且对于智能驾驶相关的企业也有所涉及。同学们在学科讲堂中不仅可以掌握本课程的专业知识，还能对当下热门的工业方向有所探知，从而激发学习兴趣，开拓专业视野，提高学习能力。同时，也为日后同学们研究国际前沿科技项目打下了坚实的基础。

1.2 注重能力培养和人格养成

1）注重自主学习的能力：学习过程中要求学生能够自行查阅和学习与课程相关的参考文献、资料手册、计算机辅助软件等。

2）注重分析和解决问题的能力：课程大作业的任务具有较强的专业性和综合性，同时与企业的结合较为密切，需要学生能够综合运用课程的理论知识分析和解决实际问题。

3）注重团队协作和组织管理的能力：通过分组的方式由3～5 名学生共同承担课程大作业任务，要求学生能够进行合理的任务规划、时间管理、冲突管理、沟通协作等。

4）注重行业认知和未来意识：在校企合作的过程中，学生会接触到行业的前沿动态，了解到行业的前沿技术，有利于学生对行业全面、全新认知，为学生思考未来的研究发展方向提供了基础。

2 实践教学的实施与强化

2.1 增设实验课程

为了加强理论课程与实际应用的结合，本课程针对教学重点安排了多次实验。结合专业现状，将课堂教学一部分变为多媒体教学，尽量将一些理论分析用图形手段展现出来，以增强学生的感性认知。实验课主要以Matlab 软件为平台，内容涉及到卷积、z 变换、对数字滤波器综合设计和运用频谱分析噪声滤波等手段进行图像分析与处理。通过实验课程中的动手实践，加深了学生对于理论知识的理解，同时更加明确了这些知识在工程实践中的运用。

2.2 基于“产教融合”雷达信号处理系统设计[9]

在实验课程中加入了智能汽车毫米波雷达的信号分析与处理教学研究实例。智能汽车对周围环境的识别多采用多传感器组合的方案来实现，其中毫米波雷达是智能汽车中远距离的主要传感器。在教学实例中，基于K-MC3 型雷达传感器进行了雷达信号处理系统的设计教学。在设计教学之初，首先要求学生进行一定量的相关文献检索与阅读、理解以增强学生的相关科研能力；在讲解案例程序设计的过程中，程序编写可通过现代比较流行且同学易接受的网络平台，如MOOC 进行，一方面可以提高学生的兴趣，另一方面对于教学难点，学生可以多次学习直至掌握，大幅度提高教学质量和教学效率。在教学设计的最后，本次设计案例将作为大作业布置给学生。学生需分组并完成整个设计流程、撰写设计报告、提交仿真结果。大作业的成绩将计入课程考核。

2.3 企业参观教学

在产教融合的背景下，为了加强校企合作，有针对性地培养专业人才，本课程针对教学重点安排了数次企业参观教学。通过企业参观日，同学们能更深入地了解到该课程的实际意义，深化同学们对本课程的感性认知[10-14]。

产教融合背景下的《工程信号分析与处理》教学改革如图1 所示。

图1 产教融合背景下的工程信号分析与处理教学改革

3 考核体系的合理与完善

本课程对传统的考核体系进行了合理与完善，评价内容不局限于单一的平时成绩与期末成绩，而是采用多元化的评价内容和考核方式，并获得了学生们的一致认可。具体内容主要包括以下几个方面：

1）工作表现。根据理论授课的出勤率和平时小组讨论与协作的情况进行评分。

2）操作技能。根据学生查阅文献资料的情况、上机操作的熟练程度进行评分。

3）感悟思考。根据学生在大讲堂、企业参观后的思考感悟汇报文章进行评分。

4）成果展示。最终以PPT 讲演的形式对学习成果进行展示以及必要的陈述，根据学生对作品的理解程度、口头表达情况和回答问题的情况进行评分。

5）期末考试成绩。将1）～4）项的评价内容按照适当的比例综合计算评分。

4 结语

通过对工程信号分析与处理教学改革的探索与思考，本课程的教学改革成果显著，在学生间获得了大量的认可，深度激发了学生对该门课程的学习兴趣，加强了学生在企业层面对于本课程的理解，提高了学生在实际工程中对本课程的应用能力。今后仍会结合产教融合，继续对本门课程进行改革建设，进一步探索教学内容、丰富教学方式、加强教学实践、完善考核体系，努力推进校企结合，力争让学生们学以致用，力求为国家的新工业输送更多的新鲜血液。