电子信息类专业“随机过程”课程教学改革研究

摘要：针对“随机过程”课程具有理论性强和实际应用广泛的特点，结合湖南城市学院电子信息类专业改革的实际情况，以提高学生的学习积极性和培养学生的实际应用能力为目的，对“随机过程”课程的教学内容、教学方法和实验教学进行了相应的教学改革，以期努力提升“随机过程”课程的教学效果。

关键词：随机过程；电子信息类专业；教学方法；教学内容；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0084-02

“随机过程”是一门研究随机现象变化过程的特点与规律性的学科，它的理论和方法不仅应用于自然科学领域，而且还应用于社会科学、军事科学、金融与经济等其他领域。在自然科学的电子信息类领域中，随机过程是信号估计、检测、滤波等信号处理的理论基础，并且广泛应用于电子通信、信号处理、自动控制、数字图像处理、地震信号处理等领域。[1-4]鉴于“随机过程”的理论和方法具有广泛的实际应用价值，结合湖南城市学院电子信息类专业改革的实际情况，以培养学生必须具有良好的职业素质、富于创新精神与实践能力、能主动适应经济建设和日新月异发展的需要、具备必需的理论基础知识和较强的技术应用能力为目的，对“随机过程”的教学内容、教学方法和实验教学进行相应的改革探索是非常必要的。

一、“随机过程”教学的现状分析

随着科学技术的发展，特别是信息技术的飞速发展，使得随机过程理论的应用日益广泛和深入。为了适应社会发展对本科院校教育改革的要求，近年来许多高等院校在“随机过程”教学内容、教学方法等方面进行了有益的探讨研究，并取得了较好的效果。[5-8]但是还有很多地方本科院校，由于师资力量不足或者教学管理跟不上，使得“随机过程”教学质量上不去，从而直接导致学生的实际应用能力和学习积极性下降。总体看来，“随机过程”教学还存在以下两个主要问题：第一，理论教学以整版数学公式推导为主，缺乏实际应用性。例如：湖南城市学院的“随机过程”课程以前是数学专业教师讲授，他们只讲解教材中的纯数学公式推导，而没有结合实际的通信电子系统来讲授数学公式中的物理意义，使得学生听起来很费劲和枯燥乏味，从而无法调动学生的学习积极性和主观能动性。第二，缺乏相关实验仪器和仿真软件，无法开设相关的实验课程，使得学生无法将理论与实践相结合，导致学生的实际动手能力差，从而无法达到培养具备必需的理论基础知识和较强的技术应用能力的综合性人才的目的。

二、“随机过程”教学内容改革研究

多年来，“随机过程”课程由于受到传统教学模式的影响，在教学内容上存在许多缺点。为了适应社会发展对本科院校教育改革的要求，提高学生的学习积极性，分别从教材选取、理论教学改革和实验教学改革三个方面对“随机过程”教学改革进行探讨。

1.教材的选取

目前市面上有许多关于“随机过程”课程的教材，例如：陆大金的《随机过程及其应用》、罗鹏飞的《随机信号分析与处理》、陈明的《信息与通信工程中的随机过程》、刘次华的《随机过程》等等。这些教材都有一个共同的特点：它们都是为硕士研究生编写的教材，教材的内容多、难度大，无法适用于地方本科院校的本科生。鉴于湖南城市学院是一所普通的地方本科院校，学生的入学成绩和能力普遍比重点院校的本科生与研究生差，因此在教材方面的选取要慎重。经过反复比较和调研，发现湖南大学何选森编著的《随机过程》教材内容充实、难度适中、通俗易懂，该教材比较适合于地方本科院校的初学者，所以湖南城市学院暂时选用该教材作为电子信息类专业的课堂教材。

2.理论教学内容改革

当前“随机过程”课程在体系结构、内容和教材的应用性、实践性、创新性以及知识更新方面跟不上新技术的发展和变化，缺乏对学生实践能力和创新能力的培养。学生在学习过程中常感到枯燥乏味，难以接受，教学效果差。学生学完后对随机过程的分析方法不能完全理解，基本达不到教学目标。因此，授课内容的取舍对课堂教学效果起着重要作用。由于“随机过程”课程的内容丰富，它不但与具体的电路系统有关，而且还与具体的通信系统有关，因此在授课时不能面面俱到，也不能仅仅依靠一本教材就能讲好“随机过程”课程，所以在课堂教学中提到的问题要贴近学生，同时还要多讲一些与该课程相关的前沿科技知识，从而激发学生的学习动力。基于上述原因，将对随机过程的理论教学内容进行如下改革：第一，在选择授课内容时可以将随机信号通过具体的电子通信系统问题重点纳入到教学内容体系中，例如：在讲解马尔可夫过程时，除了讲解必要的理论基础知识之外，还可以把移动通信或者无线通信系统作为一个具体的案例进行讲解。通过对授课内容的改革，使学生将理论知识用于解决实际问题。第二，可以结合电子信息类专业的特点，把随机过程知识与电子通信、信号处理、网络分析等方面的专业知识相结合，为以后学习其他专业知识打下一定的基础。第三，在课程中适当引入教师的科研项目，加深学生对深奥枯燥的理论知识的理解，也能拓宽学生的视野，激发学生的学习兴趣，调动学生的主观能动性。

3.实践教学内容改革

在很多地方本科院校，由于资金缺乏，一些课程没有实验仪器和专业仿真软件，从而导致不能开设相关实验课程。“随机过程”课程实验需要专业的仿真软件，而这些专业软件的价格往往不菲，因此不具备满足“随机过程”教学需要的实验环境，使得该课程一直无法开设相关实验。为了开设相关实验，可以先调研兄弟院校在该课程中是如何开展相关实验的，然后结合湖南城市学院的实际情况为学生增开一些实验课程。对于实验教学内容的改革，主要体现在以下两个方面：第一，基于仿真软件的实验。由于受到教学课时的限制，可以选择从实际的电子通信问题入手，结合电子信息类专业的需求与相关行业的发展，巧妙地拟定学生喜欢的实验题目，以提高学生的实践动手能力和解决问题的能力。第二，形成开放性实验。传统的实验教学主要以书本和教师为中心，往往是教师在上面讲实验过程和注意事项，学生在下面开始动手做，很多学生在做实验之前根本不对实验内容进行预习，而是按照教师和书本上的步骤照葫芦画瓢，还有一部分学生根本就不做实验，而是将别人的实验结果直接抄袭到自己的实验报告中，这样往往也能蒙混过关。但是这种只重视教师教，而不考虑学生学的教学方式，仅仅将知识的掌握当做教学的唯一目的，没有对学生的实际动手能力培养进行重视，从而导致学生做完实验后都不知道做了什么实验内容，无法提高学生的实际解决问题的能力。因此，教师可以通过课内实验教学与课后开放实验相结合的方式，提高教学质量，使得学生能够真正达到手脑并用，促进他们对实验过程中遇到的问题进行探索，极大地调动了学生的学习积极性。例如：在讲解泊松过程时，让学生课后观察某个十字交叉路口的车辆数是否为泊松过程或者调研某电话交换台的呼唤次数与泊松过程的关系等等。

三、“随机过程”教学方法的探索

传统的教学方法是教师一边讲授书本上的知识，一边在黑板上板书，学生在下面听，这样的教学方式有利于学生掌握书本上的基础知识，但是不利于提高学生的主观能动性。因此，“随机过程”课程将积极使用现代化的教学手段，探索多媒体技术与传统教学相结合、学生与教师互动相结合的教学模式，并结合湖南城市学院学生的实际情况，对教学方法进行改革。

1.多媒体技术与传统教学相结合

现代教学多媒体技术的出现，为提高学生的综合能力提供了一种新的教学方法，但是在运用多媒体技术时，必须做好与传统教学法的有机结合，这样才能更好地提高教学效果。在多媒体技术出现之前，教师基本上都是使用传统的黑板教学方式，但是该教学方式在很多课程中具有明显的缺陷。例如：随机过程的分析方法数学公式太多太复杂，在有限的课时内，传统的黑板方式很难完成教学任务，而且学生看到整版的公式推导会感到非常枯燥乏味，从而无法调动学生的学习兴趣和积极性。与传统的黑板相比，多媒体技术具有更多的优越性，它可以将文字、图片、声音等集成在一起，创造一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，使教学内容更加丰富充实和具有更强的吸引力，从而提高学生的学习热情和兴趣。例如：在多媒体课件上可以适当添加一些专业英语，使学生不但可以学到专业理论知识，而且还学到了专业英语知识，从而为学生自学英文教材打下一定的基础。虽然多媒体技术为课堂教学提供了许多活力，但它不能完全代替教师。例如：地方本科院校学生的基础和能力普遍较差，如果课堂上只用多媒体技术教学，学生在听课时就会像在看电影一样，上完课后，对于课堂的主要内容一知半解，甚至有些学生完全不知道课堂上讲解了什么内容。因此，针对湖南城市学院的实际情况，在课堂上应该将多媒体技术和传统黑板相结合。总之，应该根据“随机过程”课程各章节内容的不同，灵活使用多媒体技术与传统黑板，使两者优势互补，以产生最佳教学效果。

2.学生与教师互动相结合

在教学过程中，虽然使用了先进的多媒体技术，丰富了教学内容，但有时教学效果还是不理想，主要原因在于学生和教师没有完全互动起来，因此在教学过程中有必要将学生和教师互动有机结合起来。第一，在课堂上给学生设置一个问题，然后让学生一起来讨论。例如：什么是白噪声？为什么研究白噪声？通过这样的提问讨论可以把学生的积极性调动起来。第二，将学生和教师的角色互换，可以把班上的学生按照3～4人分成一组，然后给每一组分配一些新课的内容，下次上课时让学生讲解新课内容，让其他学生和教师来听讲与评价，这样能调动学生的主观能动性和学习兴趣。第三，在教学过程中给学生布置一定的课后任务。例如：查阅当前有什么先进的技术方法和软件可以用于分析具体电子通信系统中的随机信号，也可以提出一些与实际结合紧密的问题，让学生通过上网查阅资料的方式去解决，这样可以提高学生解决实际问题的能力。同时，教师还可以将学习资料及时给学生，并搭建教师与学生之间的交流平台，学生在学习中存在的有关问题可以随时与教师进行沟通和讨论。

四、总结

本文从湖南城市学院电子信息类专业改革的实际情况出发，以提高学生的学习积极性和培养学生的实际应用能力为目的，积极探索有效的教学途径。通过对教学内容、教学方法和实验教学等方面的探索和改革，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以进一步提高学生的实践能力和创新能力，为学生毕业后从事电子通信相关技术及研发工作打下坚实基础。

参考文献：

[1]陆大金.随机过程及其应用[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2]罗鹏飞，张文明.随机信号分析与处理[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]何选森.随机过程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]陈明.信息与通信工程中的随机过程[M].北京：科学出版社，

2009.

[5]李昌兴，丁正生.概率论与随机过程课程教学改革的研究与实践[J].西安邮电学院学报，2009，（6）：164-167.

[6]陈建华，李海燕，张榆锋，等.“随机过程”精品课程建设与教学改革探索[J].科技教育创新，2010，18（2）：283-284.

[7]薛冬梅.《随机过程》教学改革研究与实践初探[J].吉林化工学院学报，2010，27（6）：54-56.

[8]陈家清.统计学专业随机过程课程教学改革研究[J].湖北第二师范学院学报，2013，30（8）：106-108.