谭小容，李鹏

（九江学院电子工程学院，江西九江 332005）

OBE（Outcome-based Education）即成果导向教育，也称需求导向教育。成果导向理念主要强调以下4个问题：(1)我们想让学生取得的学习成果是什么？(2)为什么要让学生取得这样的学习成果？(3)如何有效地帮助学生取得这些学习成果？(4)如何知道学生已经取得了这些学习成果？由此可见，OBE强调的4个问题中都离不开“成果”二字。如果把教学看作系统，教师教学知识看作输入信号，学生学习结果看作输出信号，显然OBE特别强调的是系统的输出。在满足某种输出（学生学习成果）的情况下才来讨论系统的设计（教学设计）和输出的实现（教学实施）是OBE教育理念的核心思想。通信工程专业是电子工程的一个重要分支，归属于电子信息类专业，也是其中一个基础学科。作为未来最有前途的十大专业之一，通信工程具有极广阔的发展前景。《信号与系统》是通信工程专业重要的专业基础课。专业基础课有别于专业必修课和专业选修课，它是其他专业课的基础，只有先掌握了这些知识，才能更好地学习专业知识。由于该课程内容抽象、公式繁多、理论性较强，导致很多教师当作数学课程讲解，理论与现实应用完全脱节。为了提高教学效果，激发学生学习兴趣，该文引入OBE教育理念，先确定本专业《信号与系统》的学习成果，然后以达到该学习成果为目标，分别探讨《信号与系统》的教学设计和教学实施。

1 确定基于OBE理念的信号与系统学习成果

1.1 确定通信工程的专业学习成果

OBE的基本原理是所有学习者均成功，所有学生都是有才干的，每个学生都是卓越的。依据OBE的基本原理，在充分考虑政府、学校和用人单位等教育利益者的要求与期望的情况下，普通二本院校通信工程专业毕业生的学习成果主要包括掌握通信领域内的基本理论和基本知识；掌握光波、无线、多媒体等通信技术；掌握通信系统和通信网的分析与设计方法；具有网络、系统、设备及信息交换、传输、处理方面的工程设计及运行维护的独立工作能力。这些学习成果主要通过课程教学来实现。通信工程现有的主干课程包括电路理论与应用的系列课程、计算机技术系列课程、信号与系统、电磁场理论、数字系统与逻辑设计、数字信号处理、通信原理等。对照上述主要的学习成果，信号与系统或多或少对实现这些专业学习成果有直接或间接的贡献。如信号与系统是通信工程研究生入学考试的一门首选课程，可帮助研究生深入学习和研究现代信号处理、随机过程等高层次理论；信号与系统是对实际物理过程的抽象化处理，有助于人类理解这个世界；信号与系统两大概念的出现，使各个领域的特定问题在某种程度上具有统一的理解模式、相通的处理方法和相似的解决途径，有利于特定问题的解决和处理方法的推广等。

1.2 确定信号与系统的课程学习成果

《信号与系统》是一门分析法，是信号处理和通信原理的基础，也是面向电子信息学科的专业基础课，其基本概念、基本理论和基本分析方法不仅应用到通信工程，而且还渗透到制导与控制、电子信息工程、生物医学工程等领域。基于OBE原理，学了信号与系统课程的通信专业毕业生不仅掌握了时域分析、频域分析、复频域分析等基本理论知识，而且具备了利用相关理论思维解决实际问题的能力。更为直接地说，学了这门课程后学生能够从专业的角度解释为什么家里要上网需要接家庭宽带猫，要看网络电视需接网络电视机顶盒等终端设备；为什么有时候在通话过程中发现对端的声音变调了；为什么一根小小的光纤能够传输这么多信息；为什么我们可以同时语音视频通信等等问题。每一个问题都有对应的理论依据。

2 基于OBE理念的信号与系统教学设计

成果导向教育遵循的是反向设计原则，也就是从需求开始，由需求决定培养目标，由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系，这是从专业的角度来说。针对某门课程则由需求决定课程目标，由课程目标决定课程要求，由课程要求决定教学内容。专业基础课程的几乎所有内容对毕业要求都有贡献，所以信号与系统的教学设计重点不是确定教学内容，而是挖掘知识点及知识点间的理论关系，观察现实生活中与通信工程专业相关的物理现象和实际物理过程，研究基本理论与现实应用之间的联系即抽象理论到现实物理的转化方法，达到教师教得明白学生学得明白的目的。基于OBE理念的教学设计实际上是教师备课过程中把握全局将厚书读薄的过程。这就要求任课教师不仅要有扎实的理论基础而且要有广泛的专业知识及较硬的专业技能。

2.1 信号与系统主要知识点及其联系

就其课程名称可知，该门课程围绕信号和系统两大理论模块展开讲解。信号主要包括信号描述及分类、特殊信号、信号处理；系统主要包括系统模型及分类、特殊系统、系统分析，如图1所示。

图1 信号与系统主要内容

两大模块基本理论包括许多知识点，如图2和图3所示。图2中围绕信号有两个圆圈，内圈是关于时域信号运算及相关知识，外圈是时域信号运算的频域表示，两个圈之间的文字信息描述了时域频域相关联的运算或定理。图3是系统表示及系统分析相关知识点。

2.2 基本理论与现实应用间的联系

信号与系统是对实际物理过程抽象化处理，具有很强的理论性和应用性。翻开任何出版社的任意一本信号与系统教材，里边数学公式和专业图表多余文字描述，理论性体现得淋漓尽致。对于专业知识还不够丰富的低年级大学生很难学理解公式和图表的含义，更别提将理论知识与现实应用联系在一块。教学设计环节是解决这一难题的关键。基于OBE教学理念，要求从需求出发，层次递进到课程具体内容，最终将已抽象化的内容与其对应的实际物理过程相联系，体现该课程较强的应用性。图4列举了部分应用与理论间的关系。由于信号与系统在整个通信工程专业教学体系中发挥承上启下的作用，其基本理论也是其他专业课如数字信号处理、通信原理、数字语音处理、数字图像处理等的理论基础，所以图的中间部分为专业级应用。

图2 信号运算及变换

图3 系统表示及分析

图4 理论与应用间的联系图

图中的信息并不是简单的一对一关系，而是现实级应用到理论基础的一对多关系。例如，现实级应用中无线广播业务与专业级应用中的无失真传输和频分复用相关联，就其涉及的基本理论包括傅立叶变换、卷积定理、滤波器系统等知识点；数字电视业务与无失真传输、调制解调、脉冲编码调制、时分复用等专业级应用相关，包括傅立叶变换、滤波器系统、卷积定理、抽样定理、插值定理等基本理论。理清现实应用与基本理论的对应关系后在教学实施的过程中才能将知识讲活，真正做到理论联系实际。

3 基于OBE理念的信号与系统教学实施

学习成果是教学实施和教学设计共同作用的结果。相对于反向教学设计，教学实施过程是正向的。目前，课堂是教学实施的主要形式。大连理工大学李志义教师在解析工程教育专业认证的成功导向理念时谈到，为了适应成果导向教育的要求，课堂教学至少要实现如下五个转变：从灌输课堂向对话课堂转变、从封闭课堂向开放课堂转变、从知识课堂向能力课堂转变、从重学轻思向学思结合转变、从重教轻学想教主于学转变。信号与系统课程理论性较强，结合其自身特点，可以从这五点中选择性取舍。

3.1 转变教学观念，改革教学方法

目前普通高等院校教育教学普遍存在“教学靠教材、教师讲教材、学生学教材”，离开了教材教师不知道怎么教，学生也不知道怎么学的现象。事实上，国内一些一流大学早就不需要订教材，任课教师只需在上课前给学生指定几本参考书即可。虽然信号与系统的知识体系具有较强的系统性、完整性和连续性，如果将教材上的知识点以应用为主体进行重新整合，我们的教学也可以不需要教材。在教学过程中弱化公式推导，强化应用讲解；弱化结论的证明过程，强化结论的应用研究；弱化纯理论知识间的连续性，强化理论与现实应用的关联性。例如，傅立叶变换、频域卷积定理、带通滤波器三个知识点。课本上这几个知识点并不在一块，表面上看它们没有直接联系，如果将学生熟悉的无线广播通信业务摆出来，这些知识点就“亲如一家”了。

3.2 探索研究型教学模式，将知识课堂变为学问课堂

研究型教学模式是以学生探究式学习为主体，以培养和提高学生研究和创新能力为目标，主要包括创新型教学和研究型学习。这就要求教师对知识点要创设情境，将句号课堂变成问号课堂，启发引导学生充分参与、主动探究。例如，在初次讲解傅立叶变换的时候可以引入宋代诗人苏轼在《题西林壁》中的诗句“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”，先让学生产生无尽的遐想，将学生的学习兴趣激发出来后才道出其中缘由。同样的山只是看的位置不同却有成岭成峰不一样的概貌，同样的信号在时域是一种变化形式而在频域却可以获得与时域完全不一样的信息。此时绝大多数学生都很想知道到底有什么不同，那么我们不妨利用MATLAB工具现场给学生演示正弦信号的时域和频域信息。这样，在接下来的理论讲解中不至于枯燥无味。再比如，在讲解傅立叶变换的尺度变换特性前提出问题：为什么录音带快放时声音听起来发尖，慢放时听起来浑厚?条件容许的话还可以随身携带录音机现场演示给大家听效果。

3.3 向课外延伸时间和空间，丰富学习内容

课堂教学是由教师和学生在规定的时间和空间内完成的教学活动，条件有限，但知识无限。更多的海量知识需要学生利用课余时间通过图书资料、网络工具获取。尽管我们在课堂教学中采用提问、“吊胃口”等多种方式激发学生学习兴趣，考虑到普通高等学校学生的自觉性，所以有必要硬性规定学生课后必须完成的作业。成果导向教学理念强调以学生为中心，注重学生的个性化发展，所以采用多样化的作业形式，有针对性地预留作业。主要分三类：第一类，准备考研的学生完成书本上的作业；第二类，对算法仿真感兴趣的学生可以布置数据、语音、图像等实际信号相关的处理进行简单的仿真实现；第三类，对通信工程专业应用研究感兴趣的学生可以结合信号与系统基本理论相关的专业级应用和现实级应用布置小论文。所有作业的上交时间、评阅方式、考核形式灵活处理，但不能随意处理，要有相应的纸质规则和要求。通过课堂与课外学习相结合的方式，让学生自己去修补“间断性”和“阶跃式”课堂教学留下的一个个“间断点”。

4 结语

基于OBE教学理念的《信号与系统》教学先确定学习成果，然后以达到该学习成果为目标，分别探讨教学设计和教学实施。OBE遵循“反向设计、正向实施”原则，根据课程特点抓住基本理论与现实应用之间的联系进行教学设计，以课堂教学为主课外学习为辅实施教学，切实提高教学效果的同时提高学生自主学习的能力，为终身学习奠定基础。