基于支架式教學法的線性時不變系統課堂設計

高山 任宇環 何林遠 王晨

摘要：隨機信號分析課程是我院雷達工程、電子對抗指揮與工程和導航工程專業一門重要的專業基礎類必修課。課程內容抽象，原理復雜，理論分析與實際操作并重。通過多種信息化手段搭建了不同的學習支架，創設了有利的學習情境，實現對知識的鞏固拓展，逐步實現由已有知識到目標知識的主動構建。

關鍵詞：支架式教學法;隨機信號分析;線性時不變系統;課堂教學設計

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）15-0237-03

一、課程內容介紹

本堂課主要學習內容為線性時不變系統的時域分析方法。包括了時域性能的基本概念、時域性能的具體指標及時域性能指標的計算與分析。本次課屬于理論基礎課，更加需要學員扎根基本概念，深入分析理解基本理論，從而為后續課程的學習打下堅實的理論基礎。

二、授課對象分析

本學期本課程的教學對象為導航、雷達、電子對抗專業的本科生。此時，學員已經掌握了《高等數學》《概率論與數理統計》《電路分析》《信號分析與線性系統》等課程知識，并具有一定的隨機變量分析能力，以及信號與線性系統的分析能力，為本課程的學習奠定了良好的基礎。

學員具有當代青年接觸信息量大、接受新鮮事物快、強調個性等明顯特點，但也表現出一些典型的不足，動手能力和對所學知識的靈活運用能力較弱，滿足于對知識的淺層理解;學員之間的學習交流與討論較少，缺乏團隊合作精神和意識。鑒于以上情況，在教學過程中，應根據這些特點明確教學的著眼點，找到基本理論與實踐應用的對接點，增強教學的針對性和有效性。在課堂組織實施上，我們采取了“翻轉課堂”教學模式[1]，將教學過程從課堂向課外前后延伸，整個過程分為課前、課上和課后三個階段。增加學員的參與感，突出以學員為中心，教員為主導的教學理念。

三、總體思路與方法

本次課采用基于“雙目標調動教學資源”教學設計方法。

緊緊瞄準課堂教學期望達成的“知識傳授”與“能力素質培養”兩類目標，在建構主義教學理論的指導下，選擇恰當的教學方法和教學模式;并根據該選擇對已有的教學資源進行合理的調度和編排，使之成為調動學生獨立探索、主動學習的有效手段。根據本次課的教學目標、學生在前一階段掌握的知識和具備的能力，我們選擇支架式教學法和“翻轉課堂”教學模式，并根據該教學法和教學模式的特點，對已有的信息化教學資源的使用時機、使用方法等進行調度。從而完成了從“目標”到“方法”再到“手段”這一完整的教學設計過程。

四、課堂教學設計

本次課采用支架式教學法以及“翻轉課堂”的教學模式進行課堂組織實施。

（一）支架式教學方法[2]

支架式教學法依據建構主義學習理論和鄰近發展區理論形成，指的是由教師和學生共同搭建多種學習支架，使學生知識水平從現有發展區到達潛在發展區的一類教學方法。

在本次課中，教師將和學生一起，通過多種信息化手段搭建了不同的學習支架，創設了有利的學習情境：以精品資源共享課程網站為預先學習平臺，利用視頻、動畫使學生感性認識所學內容;利用課堂分組討論、教/學生協作交流等使學生掌握概念的精確定義;利用數值仿真軟件和虛擬實驗使學生對所學知識深刻理解，最后利用網站試題庫和論壇討論實現對知識的鞏固拓展，逐步實現由已有知識到目標知識的主動構建。

（二）“翻轉課堂”教學模式

根據本次課的教學內容、教學目標和本門課程的信息化建設水平，在課堂組織實施上，我們采取了“翻轉課堂”教學模式[3]，將教學過程從課堂向課外前后延伸，整個過程分為課前、課上和課后三個階段。

1.課前，老師通過數字校園發布預習通知，學生接到通知后，登錄陜西省精品資源共享課程網站自學本次課教學內容，通過觀看網站上的微課程、教學視頻，對所學知識有一個初步的了解、掌握，然后登錄課程論壇就所提問題進行討論、交流，對新知識進行獨立的探索。

2.課上，老師首先根據論壇討論過程中反映出的學生自學時產生的問題，創設不同的教學情境，和學生一起共同搭建解決問題的學習支架，引導學生通過工程現象、討論分析、仿真實驗完成從已有知識到目標知識的建構。具體組織方式包括：

（1）通過創設工程現象情境引發學生思考，討論性能指標的基本概念。

（2）將學生異質化分組，通過小組學習推導原理、討論結果，創設協作學習的情境。

（3）考慮學生分析問題和科學研究的能力需求，結合美軍戰機航電系統實例，進行Matlab/Simulink數值仿真，創設仿真情境。

（4）通過虛擬實驗平臺創設實踐情境，使學生無須到實驗室，而是在課堂上就能夠完成相關實驗，并根據實驗結果具體計算系統的各項性能指標，加深對難點內容的理解和掌握。

3.課后，安排學生登陸精品資源共享課網站，完成網站上相應章節的在線測試題，存在的疑問與教員進行在線交流和論壇討論，并通過數字校園發布下次課內容的自主學習要求，達到鞏固拓展的目的。

在整個教學過程中，教師的主要作用在于及時掌握學生的學習情況，適時調整教學過程，輔助學生一起將學習內容加以凝練總結，提高學生對知識點的理解和掌握，注重培養學生的獨立探索和協作學習的能力[4]。

五、小結

本次課采用支架式教學方法，通過多種信息化手段搭建不同的學習支架，創設有利的學習情境。在課堂組織實施上，采取“翻轉課堂”教學模式，將教學過程從課堂向課外前后延伸。通過課前自主學習、獨立完成作業、查閱資料、小組討論、課上精講等環節，筑牢學員的理論知識基礎;通過課堂研討交流培養學員歸納總結、清晰表述、溝通交流的能力，培養學員勤于思考、善于思考、會思考的能力;通過課后資源推送，拓展學生知識面，培養學員創新思維能力。通過利用已有知識分析解決問題的過程，在培養學員創新能力的同時，提升學員的參與感、自信心，激發學員對課程的濃厚興趣。

參考文獻：

[1]鮑晶晶，麥強.“互聯網+”時代基于翻轉課堂的O2O教學模式的探索與實踐[J].教育教學論壇，2018，12（49）：149-150.

[2]李俊.提高翻轉課堂教學成效的策略研究[J].教育教學論壇，2017，6（23）：249-250.

[3]楊蕊，王龍，龍曉敏，田琳.支架式教學在噴灌質量控制參數教學中的探索[J].教育教學論壇，2017，5（22）：190-191.

[4]劉巖.支架式教學模式培養學生的學習能力[J].教育教學論壇，2016，4（17）：118-119.