摘要：信號與系統(tǒng)是電子信息工程類學(xué)生的基礎(chǔ)課程，美國高校非常重視這門課程的教學(xué)，注重對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，他們提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效舉措和成功經(jīng)驗值得我國高校借鑒，對于探索科學(xué)合理的教學(xué)新模式，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

關(guān)鍵詞：信號與系統(tǒng);美國高校經(jīng)驗;人才培養(yǎng);借鑒

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0005-02

信號與系統(tǒng)是信息類相關(guān)專業(yè)本科最重要的核心必修課，是數(shù)學(xué)和自然科學(xué)理論與工程技術(shù)之間的橋梁，信號處理對連接物理世界和信息世界起到關(guān)鍵作用，被廣泛應(yīng)用到科學(xué)和工程的各個領(lǐng)域。美國高校非常重視信號與系統(tǒng)的教學(xué)工作[1-3]。筆者調(diào)研了美國的高校包括麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校的信號與系統(tǒng)教學(xué)情況，他們在教學(xué)上的經(jīng)驗值得我們借鑒。

一、美國高校信號與系統(tǒng)課程教育理念

美國高校信號與系統(tǒng)課程教學(xué)把培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣放在第一位，創(chuàng)造更多的有利于學(xué)生發(fā)展的空間和時間，而我們的教學(xué)更多的是把掌握系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識以及知識的深度和廣度放在第一位。創(chuàng)造性思維的來源是好奇心、興趣和想象力。興趣能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的原動力。學(xué)生有了學(xué)習(xí)的動力以后，再枯燥的學(xué)習(xí)過程都會變得有意思。應(yīng)更多重視培養(yǎng)和保護(hù)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的想象力和對課程學(xué)習(xí)的興趣。

美國高校給予本科生足夠的重視，教授重視本科教學(xué)。學(xué)校能夠針對學(xué)生的個人需求提供教育資源，教師陣容強(qiáng)大，基本上都是著名教授。同時，學(xué)校強(qiáng)化對教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控和評估。而我們對教師考核評價存在重視科研輕視教學(xué)的現(xiàn)象，直接影響了教授給本科生上課。教授講課可以充分展示課程的豐富內(nèi)涵，使學(xué)生了解學(xué)科的輪廓和脈絡(luò)，對學(xué)什么、怎么學(xué)有更加清晰的感悟，這對于開闊學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣很有益處，能夠更有效地把社會實際要求轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的內(nèi)容、要求和目標(biāo)。

美國高校信號與系統(tǒng)教學(xué)中重視實踐學(xué)習(xí)，編程訓(xùn)練量非常大。編程練習(xí)課以大學(xué)生編程競賽中的賽題為素材，非常超前，并在要求中增加一些高級項目[4]，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作和工程實踐，包括科學(xué)寫作、口頭表達(dá)、溝通交流和項目規(guī)劃與管理等，同時培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，并引導(dǎo)學(xué)生在完成項目中對信息行業(yè)面臨的困境以及發(fā)展所帶來的問題進(jìn)行思考。

在層次設(shè)置的漸進(jìn)程度上，美國高校信號與系統(tǒng)課程層次設(shè)置面窄、進(jìn)程快，而國內(nèi)課程設(shè)置的教育面寬、量大，在實用教育方面與其存在一定差距。

講授科學(xué)探索思維過程。在課堂教學(xué)上，抓住機(jī)會向?qū)W生講授課程所涉及的如傅里葉、拉普拉斯、吉伯斯和奈奎斯特等科學(xué)家探索科學(xué)問題的過程，包括探索過程中的思維方法、試驗過程，讓學(xué)生感知問題的提出和思考過程，提高學(xué)生的認(rèn)知水平，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、思維方式和科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

強(qiáng)調(diào)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)構(gòu)建與實際問題的關(guān)聯(lián)。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，美國高校在教學(xué)實踐中對于實際應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生探尋其與數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)概念的關(guān)系，把實際問題抽象為數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)問題，確定從數(shù)學(xué)領(lǐng)域出發(fā)來理解和解決問題，建立數(shù)學(xué)模型和方法，再將其運(yùn)用到實際中，訓(xùn)練學(xué)生充分利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)解決問題。學(xué)生在拓寬思路的同時，會發(fā)現(xiàn)很多有趣的新應(yīng)用，并學(xué)會利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)在信號處理中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

二、批判性思考能力的培養(yǎng)

從美國高校的教學(xué)、作業(yè)和試題中，可以看到批判性思維培養(yǎng)的體現(xiàn)和強(qiáng)化。批判性思維是一種質(zhì)疑和求證的思維，學(xué)生經(jīng)過批判性思維訓(xùn)練后，面對問題時不會輕易接受既有結(jié)論，會分析其中的邏輯漏洞并進(jìn)行反駁，邏輯清晰嚴(yán)密，對問題進(jìn)行深入思考，評估問題的深度、廣度以及邏輯性，從而得出自己的結(jié)論。而我們的教學(xué)中更注重的是對學(xué)生技能的強(qiáng)化培養(yǎng)。美國高校注重給予學(xué)生充分的批判性獨立思考的自由，在學(xué)習(xí)和實踐活動的各個方面培養(yǎng)學(xué)生批判性和反思性思考的能力，充分培育學(xué)生的心智，訓(xùn)練學(xué)生大腦的思考力，使學(xué)生理解物理世界的本質(zhì)，避免偏見和教條，對自己的觀點和判斷有清醒的認(rèn)識，有理有力地闡明觀點，從而為學(xué)生的成長確定方向，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。尤其在網(wǎng)絡(luò)時代，學(xué)生需要在信息海洋中篩選出有價值的信息，避免錯誤的信息左右大腦，而批判性思維的培養(yǎng)對于信息的接收和甄選有非常重要的意義。

三、探究性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

我們的教學(xué)中，長于培養(yǎng)學(xué)生的理論推導(dǎo)功底和技術(shù)能力，在培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)、探究和創(chuàng)新解決問題的能力上略顯不足。美國高校信號與系統(tǒng)的課程教學(xué)，不是為了解決和消除問題，而是通過布置大量閱讀作業(yè)，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂，在探索和解決問題過程中發(fā)展學(xué)生的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力[5，6];將學(xué)生的學(xué)習(xí)與信息領(lǐng)域發(fā)展中的復(fù)雜問題相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生投入問題中，從其自身的學(xué)習(xí)生活、社會生活、自然以及人類自身發(fā)展中選取感興趣的問題，以探究的方式主動獲取知識，通過自主探究和合作來解決問題，訓(xùn)練研究、發(fā)現(xiàn)和信息檢索技能以及使用信息的能力，從而認(rèn)知隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力，對專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)和廣泛概念以及理論加深理解，這樣可以充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，在當(dāng)今知識不斷更新的社會中適應(yīng)社會對人才的要求，使學(xué)生在接受已有科學(xué)知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會尋找知識和提高創(chuàng)造知識的能力。通過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生能夠具有捕捉、整合、判斷各種信息價值的能力、質(zhì)疑能力，不斷思索、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新的能力;學(xué)生能夠通過體驗知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識進(jìn)行分析、判斷、推理和綜合，并得出結(jié)論。

四、建立自由開放的探討氛圍

美國高校信號與系統(tǒng)的教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生包容他人觀點，自由地表達(dá)自己的言論。課堂教學(xué)中，討論內(nèi)容非常充實，教授注重激發(fā)學(xué)生的新思路，不是引導(dǎo)學(xué)生思考什么，而是引導(dǎo)學(xué)生如何思考、如何不帶偏見地傾聽不同聲音，共同解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動力。

五、總結(jié)

信號與系統(tǒng)是電子信息工程及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。本文介紹了美國高校在該課程教學(xué)中培養(yǎng)人才的有效舉措。從我國國情出發(fā)，學(xué)習(xí)借鑒美國高校的先進(jìn)經(jīng)驗，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新解決問題的能力，讓學(xué)生打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，提高科學(xué)素養(yǎng)，具備較全面的綜合素質(zhì)和較強(qiáng)的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，這些對提升學(xué)生的工程知識能力和解決復(fù)雜問題能力具有積極意義，為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定重要的基礎(chǔ)。

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Reference of the Teaching Experience of Signal and System in American Universities

LUO Qian

（School of Information & Communication Engineering， Beijing Information Science & Technology University， Beijing 100192， China）

Abstract： Signal and System is a basic course for students of electronic information engineering. American universities attach great importance to it. This paper analyzes the role of this course in promoting students' comprehensive ability in American universities， aiming to learn from the effective measures and successful experience in improving the quality of talent training in Signal and System teaching， and to explore a new scientific and rational teaching model， which is of great significance to training innovative talents.

Key words： Signal and System; American universities' experience; talents training; reference

收稿日期：2019-09-10

基金項目：2018年度北京信息科技大學(xué)教學(xué)改革重點項目“國際視野下適應(yīng)于工程人才培養(yǎng)的信號與系統(tǒng)教學(xué)模式研究”（編號：2018JGZD06，由北京信息科技大學(xué)2018年人才培養(yǎng)質(zhì)量提高經(jīng)費5111824106支持）

作者簡介：羅倩（1965-），女（漢族），廣東興寧人，博士，副教授，研究方向：信號與信息處理。