混合式教學對創新思維的培養

【摘 要】創新思維是高校培養大學生的主要目標之一。本文以“信號與系統”的混合式教學實踐為例，通過分析課程特點、教學過程設計和評價體系設計，介紹如何在混合式教學中培養學生的創新思維。

【關鍵詞】創新思維;混合式教學;信號與系統

高校作為培養大學生的主陣地，在教學過程中培養學生的創新思維已成為共識?！靶盘柵c系統”作為電子信息類本科專業的基礎核心課程之一，在創新思維培養中承擔著不可忽視的作用。本文以“信號與系統”的教學實踐經驗為在混合式教學中培養學生的創新思維提供一些思考。

1? 創新思維的定義

創新思維是指以新穎獨創的方法解決問題的思維過程，通過這種思維突破常規思維的界限，以超常規甚至反常規的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。習近平總書記指出：“問題是創新的起點，也是創新的動力源。”強調創新思維要以問題為導向，彰顯出強烈的“問題意識”，通過發現問題、篩選問題、研究問題、解決問題，不斷推動社會發展進步。因此，在創新思維的培養中，首先應該培養學生發現問題的能力，其次是多維度思考問題和解決問題的能力。

2? ?面向創新思維培養的混合式教學設計

2.1? “信號與系統”課程的特點

“信號與系統”是電子信息工程專業的一門專業基礎課。該課程以高等數學、電路分析、復變函數等為先修課程，同時，它又是通信原理、數字信號處理、數字圖像處理等課程的先導課程，在專業課程體系中起著承上啟下的作用。通過該課程學習，學生能掌握基本的“信號與系統”的概念和分析方法，培養學生從數學、物理及工程的角度去分析問題和解決問題的能力。該課程通過數學工具對信號和系統建模，通過數學變換實現域的變換，通過解方程求解系統響應，因教學內容非常抽象，所以對學生的數學基礎有較高要求。傳統的“信號與系統”教學通常以課堂理論推導和實驗仿真為教學手段，學生投入很大精力在數學運算上，卻對數學反映的物理和工程問題反而模糊不清。混合式教學的主要目標是培養學生創新思維，使學生學會利用數學分析解決物理和工程問題，提高學生的應用和實踐能力。近年來，很多高校開展了“信號與系統”的混合式教學改革[1-3]，但主要集中在教學方法的探討上，對創新思維的培養討論不多。

2.2? 混合式教學過程設計

混合式教學是通過“線上+線下”的教學方式，引導學生主動參與學習過程，進行深度學習?；旌鲜浇虒W的關鍵是及時獲取學生的學習狀態并快速做出反饋，形成有效互動，促進學生主動思考問題和解決問題。目前，支持混合式教學的平臺很多，其中，雨課堂是清華大學與學堂在線平臺共同推出的一款新型智慧教學工具，能夠與傳統教學PPT相結合，快捷地應用在教學中的每個階段，并將相關的教學信息數據反饋給教師，同時將教師的解答信息傳遞給學生?！靶盘柵c系統”借助雨課堂開展混合式教學，能在課前預習、課堂教學、課后復習和考核等各個環節有效建立師生溝通渠道。

雨課堂課件中可以嵌入學堂在線平臺的MOOC視頻，這為學生打開了另一個學習通道。筆者所在學校的“信號與系統”課程引入的是清華大學教師宮琴的MOOC視頻。每次上課前，教師將帶有MOOC視頻和問題的課前預習課件推送到學生手機端的雨課堂。推送前，教師針對每個視頻設置相應的思考問題是非常必要的，這會使學生帶著問題去看視頻，培養學生的問題導向思維習慣。學生看完視頻后需要完成教師給定的預習問題。如在“傅里葉變換”這一章節教學中，在學生預習視頻后，教師加入兩個工程問題，一是如何獲得信號的頻譜？二是怎樣觀察信號的帶寬？這兩個問題能幫助學生理解傅里葉變換是分析頻譜的工具，而不僅僅是一種數學計算。教師可以在雨課堂查看學生的預習情況和預習效果，了解學生預習掌握知識的程度，動態調整課堂講授的內容和側重點。

課堂上采用雨課堂授課，可以實現實時答題、彈幕互動、答題統計結果及時反饋等眾多功能。由于課堂時間有限，傳統課堂的師生互動難以覆蓋全班學生。與傳統課堂提問不同，雨課堂可以讓所有學生參與答題，并統計出每個學生的參與度與正確率，因為會實時反饋答題結果，這大大激發了學生的參與度和好勝心，使更多學生更加積極地思考。創新思維的建立以獨立思考為前提，如何讓學生養成主動思考問題而不是被動接受知識的習慣，是培養創新思維的關鍵?；旌鲜浇虒W模式下，教師在課堂上不能再按部就班講知識點，而是要不斷提出問題讓學生思考和討論，特別是要多設計開放性的問題，讓學生從多角度開展討論。

如教師在“信號與系統”教學結束后，設計一個讓學生總結課程內容的問題。有的學生給出了總結：一種系統（線性時不變系統）、兩種信號（連續時間與離散時間）、三大變換（傅里葉變換，拉普拉斯變換，Z變換）。還有學生給出了另一種總結：信號篇（信號的表示、運算，時頻域分析）和系統篇（系統的建模、響應求解和性能分析）。第一種偏向從數學的角度總結，第二種偏向從工程問題的角度總結，都很精煉，是從不同角度思考的結果。

教師課后在雨課堂推送作業和單元測試題，系統能自動批改客觀題，并統計每道題的全班正確率。教師可以通過統計數據掌握每個學生的學習效果和全班的學習情況，根據反饋及時發現和修正教學中的問題。但“信號與系統”畢竟屬于理工科課程，教師需要培養學生的邏輯表達能力，所以教師可以在作業中設置一定比例的主觀題，讓學生通過拍照上傳解題過程。雨課堂網頁版給教師提供了批改主觀題的功能，能較為清晰地標注錯誤之處，并留下批語。

總之，通過雨課堂，可以完整記錄學生學習的全過程數據，不但能給教師提供充分的教學數據作為后續教學改進的依據，還可以為學生提供反復學習、自省的機會。

2.3? 混合式教學的學生考核體系設計

與傳統教學不同，混合式教學更加注重過程考核，雨課堂提供的過程數據為過程考核提供了有力支撐?！靶盘柵c系統”在實施混合式教學后，考核方式也發生了重大變化，由原先的平時成績（30%，包括作業和考勤）+期末考試（70%），調整為現在的平時成績（50%，包括預習、簽到考勤、課堂問答與參與度、作業得分、單元測試及實驗）+期末考試（50%），學生學習的全過程均納入考核范圍，并有原始數據記錄，供學生查詢。在每學期開學，教師首先詳細介紹考核方法，讓學生了解如何計算考核成績，清楚學習過程的重要性。在學期中，教師可以定期查看學生的平時成績，對每個學生的學習狀態進行跟蹤，對平時成績得分較低的學生給予適當的提醒和督促。

2.4? “信號與系統”混合式教學的效果

基于雨課堂的“信號與系統”混合式教學，在筆者所在學校的信息學院電子信息工程專業本科生中已經開展了三屆，師生的頻繁互動、輕松有趣的課堂氛圍、公平透明的考核評價體系，獲得了很多學生的點贊。同時，隨著教學資源和方法的不斷完善，教學效果也在不斷提升，主動思考的學生越來越多，參加專業競賽的學生人數和獲獎人數逐年增加，本科生發表高水平論文的人數也在逐年增加，創新思維的培養效果得到了初步體現。

隨著我國高校教育改革的深入，混合式教學將成為未來理工科類專業高等教育主要教學方式之一。在新工科教育理念和工程教育認證的要求中，創新能力被反復提起，因此，教師在教學中注重培養學生的創新思維，也是未來高校教學改革的主要目標之一。良好的教學改革效果，離不開對課程各階段的內容、實現方案和激勵機制的精心設計，更離不開學生的積極配合，只有教師和學生共同努力，改革才會取得越來越好的成效。

【參考文獻】

[1]孟繁杰，郭寶龍，張玲霞，等.新時代“信號與系統”課程教學探索[J].電氣電子教學學報，2020（3）.

[2]王力謙，解培中.結合雨課堂的“信號與系統”線下教學方法研究與思考[J].教育教學論壇，2020（44）.

[3]宋權華，廖守琴.基于翻轉課堂的混合式教學模式的探索與實踐[J].微型電腦應用，2018（7）.

【作者簡介】

黃志華（1976～），女，漢族，湖南衡陽人，碩士研究生，副教授。研究方向：語音信號處理。