- 相關(guān)推薦
關(guān)于提高通信與信息系統(tǒng)專業(yè)工程碩士教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)論文
【論文摘要】本文以裝備指揮技術(shù)學(xué)院通信與信息系統(tǒng)工程碩士開設(shè)的《數(shù)字信號處理》和《統(tǒng)計信號處理》課程為背景，分析工程碩士學(xué)員的特點，并結(jié)合課程的特點，通過適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將仿真軟件引入課堂，將工程實例融入教學(xué)內(nèi)容等方法有效地提高了本專業(yè)工程碩士專業(yè)課的教學(xué)質(zhì)量。
【論文關(guān)鍵詞】工程碩士；數(shù)字信號處理；統(tǒng)計信號處理；教學(xué)質(zhì)量
為適應(yīng)國民經(jīng)濟與人才需求的多樣性發(fā)展，促進科技、教育、經(jīng)濟的緊密結(jié)合，培養(yǎng)更多更好的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，我國于1997年設(shè)置了工程碩士專業(yè)學(xué)位。工程碩士是相對于工學(xué)碩士而言的學(xué)位類型，它與工程領(lǐng)域任職資格相聯(lián)系，與工學(xué)碩士處于同一層次，但側(cè)重于工程應(yīng)用。我國的工程碩士教育極大地豐富了研究生培養(yǎng)模式和學(xué)位類型，在研究生教育的理論與實踐中具有重大的意義。
為了滿足軍隊人才培養(yǎng)的需要，裝備指揮技術(shù)學(xué)院招收項目管理專業(yè)和通信與信息系統(tǒng)專業(yè)工程碩士，筆者們有幸連續(xù)五年承擔(dān)了通信與信息系統(tǒng)專業(yè)《數(shù)字信號處理》和《統(tǒng)計信號處理》課程的教學(xué)任務(wù)，最初的教學(xué)我們還是秉承了已有工學(xué)碩士相關(guān)課程的教學(xué)思路和模式，但是實際的教學(xué)效果并不是非常理想。
矛盾集中體現(xiàn)在上述兩門課程的最大特點就是需要很多的公式推導(dǎo)和證明，同時與本科階段學(xué)習(xí)的某些課程緊密相關(guān)，前來學(xué)習(xí)的工程碩士學(xué)員大多工作了很長時間，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，同時也遠離了課本很長時間。感受到學(xué)員們面對成串公式的難耐之情，我們不得不進行認真的思考，原有的工學(xué)碩士的教學(xué)模式已不能適用于工程碩士的教學(xué)特點，只有結(jié)合工程碩士自身的特殊性以及課程的特點，合理地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，選取教學(xué)方法，才能提高工程碩士的教學(xué)質(zhì)量�？偨Y(jié)近幾年的教學(xué)經(jīng)驗，主要從以下幾方面進行了改進，取得了一定的效果。
一、從回憶中獲取新的知識
工程碩士研究生均來自各單位的一線崗位，大都具有5年以上的實踐工作經(jīng)驗，一般都具有較多的獨立工作經(jīng)驗，是本單位有一定發(fā)展前途的技術(shù)骨干。這些學(xué)員的最大優(yōu)點就是參加工作時間長，有較豐富的實踐經(jīng)驗，分析和解決實際問題的能力較強。然而，從學(xué)校畢業(yè)時間長也是他們的缺陷所在，他們在大學(xué)本科學(xué)習(xí)的專業(yè)知識部分如果本職工作中幾乎不用的話，在他們最初攻讀工程碩士學(xué)位課程的時候已經(jīng)是所剩無幾，甚至有些知識已經(jīng)陳舊，亟須更新。即使是由于有機會經(jīng)常使用，對某些知識還比較熟練，但這也是很有局限性的，因此，舊知識的遺忘和現(xiàn)有知識的不系統(tǒng)性成為了工程碩士學(xué)員們要通過的第一難關(guān)。
筆者所在學(xué)院為工程碩士開設(shè)的課程統(tǒng)一都是32學(xué)時，如何在有限的時間里使其有最大的收獲是每一位教員應(yīng)當(dāng)用心思考的問題。我們的做法是在剛開課的時候先拿出4學(xué)時對本科階段的有關(guān)專業(yè)知識進行復(fù)習(xí)，喚起學(xué)員們的記憶，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。這種復(fù)習(xí)不是面面俱到的復(fù)習(xí)，而是有針對性的復(fù)習(xí)，即只復(fù)習(xí)與后續(xù)課程息息相關(guān)的內(nèi)容，
如《數(shù)字信號處理》課程我們只復(fù)習(xí)卷積、傅立葉變換、濾波器設(shè)計和系統(tǒng)的變換域等內(nèi)容；《統(tǒng)計信號處理》課程我們只復(fù)習(xí)概率、隨機過程和隨機信號與線性系統(tǒng)等內(nèi)容。復(fù)習(xí)的過程也不是舊知識的簡單復(fù)現(xiàn)，而是啟發(fā)式的回憶，即教員先提出一些關(guān)鍵信息。啟發(fā)學(xué)員進行回憶，通過對學(xué)員零碎的知識片斷進行有序整合，最終在學(xué)員的腦海中搭建出本課程的體系結(jié)構(gòu)。
正如那句老話，“磨刀不誤砍柴功”，這樣的回憶是非常有意義的，它有助于學(xué)員狀態(tài)的調(diào)整，使其從一個習(xí)慣于工作的忙碌的骨干轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�勤奮學(xué)習(xí)的學(xué)生；有助于學(xué)員對新知識的掌握，我們相信從一個高的起點出發(fā)，總會收獲更多的成功。當(dāng)然這樣的做法無形中提高了對教員的要求，任課教員必須非常熟悉本課程的內(nèi)容，清晰地理出新舊知識之間的關(guān)系，各個知識點之間的關(guān)系，甚至是這些知識在現(xiàn)實生活的具體應(yīng)用。
二、有失必有得
經(jīng)過4學(xué)時的回憶之后學(xué)員們逐漸有了一些信心，但當(dāng)他們打開厚厚的課本時，還是會感到一絲厭煩。由于各種原因，許多工程碩士課程選用的教材基本上和工學(xué)碩士的教材是相同的，這些教材無論從體系結(jié)構(gòu)上還是具體內(nèi)容上都過于強調(diào)基礎(chǔ)理論，強調(diào)內(nèi)容的系統(tǒng)性、嚴(yán)密性和完整性。然而對于工程碩士而言，他們更加渴望的是教材內(nèi)容的寬廣性、綜合性、先進性和應(yīng)用性。在尚未尋找到專門為工程碩士編寫的教材的條件下，我們針對工程碩士研究生的特點與培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合相關(guān)工程領(lǐng)域的發(fā)展方向和所面臨的新技術(shù)新問題，對教材的內(nèi)容進行刪減和重新的組織，使其既能夠保證足夠高的學(xué)術(shù)水平，又能適應(yīng)工程碩士的實際知識結(jié)構(gòu)與能力水平。
例如，我們將《數(shù)字信號處理》課程中同態(tài)濾波、K—L變換、DHT變換等應(yīng)用范圍比較小的內(nèi)容作為自學(xué)內(nèi)容，供學(xué)員們根據(jù)自己的能力和興趣自行選擇，而將課程的重點放在平穩(wěn)隨機信號的功率譜估計上，著重研究各種經(jīng)典譜估計方法和現(xiàn)代譜估計方法的基本原理、各種方法的估計性能比較、改善措施以及其在實際應(yīng)用中的適用條件等，同時，根據(jù)當(dāng)前本學(xué)科的前沿發(fā)展動態(tài)，適當(dāng)?shù)丶尤胲浖䶮o線電技術(shù)相關(guān)的知識。
對教學(xué)內(nèi)容合理的取舍有助于帶領(lǐng)學(xué)員集中精力進行深入的鉆研，而面面俱到的教學(xué)，表面上學(xué)了很多知識，事實上真正學(xué)到的東西卻很少。
三、讓抽象的知識“活”起來
無論我們翻開到《數(shù)字信號處理》和《統(tǒng)計信號處理》課程教材的哪一頁，通常映入眼簾的都會是密密麻麻的公式，這是一種科學(xué)的語言，用數(shù)學(xué)符號來描述物理現(xiàn)實，是對物理現(xiàn)象高度的抽象，從而能夠更有效地找尋和建立一些通用的方法來解決實際問題。換句話說，公式的得來源于現(xiàn)實，而公式的終極目標(biāo)又是要服務(wù)于現(xiàn)實的，即需要利用公式去解決現(xiàn)實中更多的問題。
對于實際工程經(jīng)驗豐富，但是理論知識不夠系統(tǒng)的工程碩士而言，直接鋪天蓋地的推導(dǎo)公式只能讓他們望而卻步，甚至?xí)蛊涫チ俗约貉芯康姆较�，只有讓抽象的知識“活”起來，才能使得學(xué)員更好地理解、接受和靈活應(yīng)用所學(xué)知識。針對這兩門課程“公式繁多”但“與實際聯(lián)系緊密”的特點，我們在教學(xué)過程中應(yīng)重點就以下幾方面進行了設(shè)計。
(一)從熟知的現(xiàn)象中引入新的知識
盡量從學(xué)員熟悉的事物中引出新的知識，這樣可以增加學(xué)員對新知識的親近感和熟悉感，更有信心學(xué)習(xí)掌握新知識。從某種意義上說，一個新的知識。未必是一個新的事物，而是與各種已有的舊知識息息相關(guān)，更進一步說，這種新的知識很可能僅僅是諸多舊知識之間建立了一種新的聯(lián)系。新知識的出現(xiàn)并不是為了推翻舊的知識而是為了優(yōu)化舊知識而已。
幫助學(xué)員在腦海里建立知識點和知識點之間的聯(lián)系非常重要，這樣更有助于讓學(xué)員認清知識的本質(zhì)。因此在引入新知識的時候，我們盡量注意先分析原有方法的性能、優(yōu)缺點、局限性，以及造成這些問題的根本原因，即為學(xué)員描述新知識的“來龍”。而后，從找到的根本原因出發(fā)，分析可能的解決方法，進而轉(zhuǎn)入對新知識的討論。最后，對新知識的應(yīng)用進行概述，為學(xué)員指明該方法的“去脈”。在對每個重要知識點的“來龍去脈”都非常熟知的情況下，在工程中究竟應(yīng)該選取什么樣的方法就可以做到心中有數(shù)了，即使是忘記了公式的具體符號，也可以很快地在資料中找到。
(二)注重物理意義的解釋，簡化繁瑣的公式推導(dǎo)
繁瑣的公式推導(dǎo)是會讓大多數(shù)人厭煩的，但是我們可以注意到這樣一個事實，在實際應(yīng)用的過程中往往不是需要我們對已有公式進行推導(dǎo)，而是正確應(yīng)用。影響了公式正確應(yīng)用的不是能否推導(dǎo)出該公式，而是是否理解了該公式，是否了解公式中的每一個參數(shù)與實際物理世界中的對應(yīng)關(guān)系。所以，在進行《數(shù)字信號處理》和《，統(tǒng)計信號處理》課程的授課過程中，我們一般只選取最重要的公式進行最簡單的推導(dǎo)，很快得出結(jié)論，將大部分的精力放在對結(jié)論性公式的解釋上。
(三)使用多種仿真軟件豐富教學(xué)手段
計算機技術(shù)以及信息技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進了教育技術(shù)手段的提高。近些年來在信息與信號系統(tǒng)學(xué)科領(lǐng)域中涌現(xiàn)出了大量的可以用于輔助教學(xué)，輔助系統(tǒng)開發(fā)的軟件，例如，Systemview、Matlab、LabWin—dows／CVI等。將這些仿真軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)，可以使枯燥的公式變成形象的波形和頻譜，很容易就能夠理解和掌握所學(xué)知識。
另外，學(xué)員在課后也可以使用這些仿真軟件，軟件強大的計算功能、數(shù)據(jù)處理顯示功能和某些軟件的圖形編成語言使得學(xué)員仿佛置身在“示波器”“頻譜儀”“矢量分析儀”等儀器旁邊，每當(dāng)自己有一些新想法的時候，不再需要悶頭推導(dǎo)公式去論證自己的想法，而是在仿真環(huán)境中依據(jù)自己的想法，輕松搭建一個屬于自己的小系統(tǒng)，運行之后就可以看到自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實之后的效果，如果對自己的想法并不滿意，則可以繼續(xù)進行調(diào)整。經(jīng)過這樣的磨煉，他們的科研能力都得到了鍛煉，提高解決工程實踐問題的能力也正是工程碩士的培養(yǎng)目標(biāo)。
四、以工程實例為牽引
對工程技術(shù)型工程碩士的學(xué)位要求是“掌握本門學(xué)科堅實的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)的專門知識和工程技術(shù)；具有獨立擔(dān)負專門技術(shù)工作包括開發(fā)研究、工程分析和設(shè)計工作的能力。”可見，對于工程技術(shù)型的工程碩士的培養(yǎng)，基礎(chǔ)理論知識和工程技術(shù)的培養(yǎng)是齊頭并進的，更加側(cè)重于對其工程實踐能力的培養(yǎng)。理論知識和工程技術(shù)不是截然分開的兩種事物，而是緊密聯(lián)系的同一事物的兩個方面，理論知識是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，而工程技術(shù)則是將理論知識在實踐中的具體應(yīng)用，要想提高學(xué)員的理論知識和工程技術(shù)水平，教員應(yīng)當(dāng)先具備足夠的工程經(jīng)驗，這樣才有可能引導(dǎo)學(xué)員順利地從理論過渡到實踐。
筆者們的工程實踐經(jīng)驗比較有限，但是還是嘗試著將已經(jīng)完成的科研項目進行適當(dāng)?shù)暮喕�，作為案例進行使用，以工程實例作為課程的牽引。根據(jù)課程的進程，在一定的階段以某些工程實例為背景介紹該項目的基本技術(shù)指標(biāo)要求，根據(jù)任務(wù)的要求在學(xué)員問展開討論，將具有代表性的觀點歸納總結(jié)成不同的實現(xiàn)方案，再利用各種仿真軟件對方案中的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行仿真分析，對其所能夠達到的指標(biāo)進行論證，回溯到原始的技術(shù)指標(biāo)進行比對，對各個方案的優(yōu)缺點進行比較，最后教員給出已完成的工程實例的技術(shù)方案，并解釋每一項關(guān)鍵技術(shù)的選擇、論證的過程，以及該項目所獲得的收益。
這樣的做法極大地豐富了教材的知識，更重要的是極大地提高學(xué)員的積極性，以《數(shù)字信號處理》課程中引入的“記錄分系統(tǒng)”項目為例，當(dāng)該課程的進程過半，學(xué)員已經(jīng)熟悉了模擬信號數(shù)字化方法、離散時間信號的時域和頻域分析方法、多速率信號處理技術(shù)等知識，教員介紹“記錄分系統(tǒng)”項目的指標(biāo)要求，對中心頻率70MHz、帶寬23MHz的中頻信號進行采集并存儲于介質(zhì)中，要求因“記錄”操作所造成的信號損失不超過ldB。接受項目后學(xué)員很快將項目分解為“采集”“傳輸”和“存儲”三個主要環(huán)節(jié)。
學(xué)員們在第一個環(huán)節(jié)上就遇到了困難，按照常理，教材上介紹最多的是“低通采樣定理”，定理要求只有在采樣的過程中使用高于原始信號最高頻率2倍以上的采樣速率進行采樣才能保證能夠從采樣后的信號中無失真地恢復(fù)原始信號，但是此項目中被采集信號最高頻率為81．5MHz，工程上一般采用5倍最高頻率作為采樣頻率，粗略估算采樣頻率應(yīng)為400MHz左右，如此高速率的ADC器件造價很高，性能也不是很穩(wěn)定，而且由此產(chǎn)生的采樣值經(jīng)過量化編碼后形成的數(shù)據(jù)量更是大的驚人，顯然這是不可取的一種采集方案。
通過課后資料的查閱，又有學(xué)員提出采用目前軟件無線電平臺上經(jīng)常采用的“正交下變頻”的方法，在完成采樣的同時降低了數(shù)據(jù)的速率。這種方法已經(jīng)成功地應(yīng)用在許多“數(shù)字化接收機”和“綜合基帶設(shè)備”上，顯然是一種不錯的選擇，但是我們還可以進一步的對項目進行分析，數(shù)字接收機之所以采用“正交下變頻”的方法，主要是為了滿足零中頻采樣的目的，采樣后信號由原始的一路信號變?yōu)榱怂俾瘦^低的同相和正交兩路信號，而后再進行后續(xù)的解調(diào)等處理�；仡櫋坝涗浄窒到y(tǒng)”的設(shè)計目的，采集后的信號并沒有進行更多的處理，僅僅是存儲起來，如果采用“正交下變頻”的方法，無形中增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，應(yīng)該還有更優(yōu)的方案。
經(jīng)過對各種采樣方法的歸納總結(jié)，學(xué)員們發(fā)現(xiàn)根據(jù)“記錄分系統(tǒng)”不對數(shù)據(jù)進行更多處理的特點，可以選擇與“低通采樣定理”相對應(yīng)的“帶通采樣”方式，那么帶通采樣中的采樣頻率該如何選取呢?隨著問題不斷涌現(xiàn)，學(xué)員們解決問題的興趣也越來越濃厚，課本中的知識不斷地被嘗試于實踐中，即便是沒有被選中的方案，反復(fù)的論證過程實質(zhì)上就是知識從課本到學(xué)員能力的內(nèi)化過程，學(xué)員的收獲也是非常大的，對教學(xué)質(zhì)量的提高效果明顯。
【提高通信與信息系統(tǒng)專業(yè)工程碩士教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)論文】相關(guān)文章：
如何提高初中生的英語寫作能力論文06-17
軟件工程碩士開題報告11-14
軟件工程碩士開題報告2篇11-15
電子信息工程碩士個人簡歷02-16
如何提高模具壽命-提高模具壽命的方法09-05
信息系統(tǒng)項目的整體管理02-08
如何提高采購質(zhì)量03-20
怎樣提高員工的素質(zhì)06-12
提高護理質(zhì)量的方法07-12