結(jié)合雨課堂和互動(dòng)式教學(xué)的信號(hào)與系統(tǒng)課程改革與實(shí)踐

【摘要】根據(jù)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程特點(diǎn)，以學(xué)生為中心教學(xué)思想，運(yùn)用雨課堂智慧教學(xué)工具和互動(dòng)式教學(xué)方法，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)互動(dòng)環(huán)節(jié)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)課件，安排教學(xué)時(shí)間，進(jìn)行課前、課中、課后全過(guò)程教學(xué)。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，該教學(xué)方法達(dá)到了教學(xué)目的，學(xué)生評(píng)價(jià)良好。

【關(guān)鍵詞】雨課堂? 互動(dòng)式教學(xué)? 信號(hào)與系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】G64 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）37-0052-02

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是高等工科院校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。其教學(xué)質(zhì)量和課程建設(shè)直接影響到電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和學(xué)科發(fā)展水平，該課程在國(guó)內(nèi)外大學(xué)相關(guān)專業(yè)中普遍被列為骨干課程，也是包括本校在內(nèi)多所大學(xué)的信息與通信工程研究生專業(yè)的專業(yè)課考試科目。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，這門課程已經(jīng)從電子信息工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程擴(kuò)展成電子信息、自動(dòng)控制、電子技術(shù)等眾多電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，甚至在很多非電專業(yè)中也設(shè)置了這門課程。

本校根據(jù)專業(yè)對(duì)課程的不同需求，開設(shè)有“信號(hào)與系統(tǒng)A”和“信號(hào)與系統(tǒng)B”，其中“信號(hào)與系統(tǒng)A”針對(duì)本校電子信息工程和通信工程專業(yè)開設(shè)，理論性強(qiáng)，要求數(shù)學(xué)功底強(qiáng)，對(duì)于理論基礎(chǔ)和實(shí)踐環(huán)節(jié)兩個(gè)體系都有很高的要求。此次教學(xué)研究以 “信號(hào)與系統(tǒng)A”課程為目標(biāo)。

雨課堂是一種先進(jìn)的智慧課堂教學(xué)工具，被許多高校課程在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用[2-3]。隨著信息化技術(shù)的更新和先進(jìn)的教學(xué)理念不斷出現(xiàn)，出現(xiàn)很多新技術(shù)新思想新工具，將它們與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代教育工具和平臺(tái)例如慕課和雨課堂，增加互動(dòng)性，以學(xué)生為中心積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)，是目前重要的教學(xué)改革方向。

1.教學(xué)理念

在傳統(tǒng)教學(xué)中遇到的問(wèn)題有：學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)單一的課堂教學(xué)興趣不高;在傳統(tǒng)課堂中以教師講授為主學(xué)生參與度不高以及手機(jī)對(duì)課堂的影響等。針對(duì)這些問(wèn)題，研究采用重概念輕推導(dǎo)的講授思路，進(jìn)行多環(huán)節(jié)教學(xué)手段，增加教與學(xué)互動(dòng)，引入雨課堂將手機(jī)變?yōu)閷W(xué)習(xí)工具，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

本課程以學(xué)生為中心，在重視基本理論、基本概念和基本方法講解的同時(shí)，淡化公式的推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)基本內(nèi)容的深刻理解、基本概念的牢固建立以及基本方法的靈活運(yùn)用。注重系統(tǒng)性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。強(qiáng)調(diào)基本內(nèi)容的深刻理解、基本概念的牢固建立以及基本方法的靈活運(yùn)用。

課堂教學(xué)中，重點(diǎn)講解信號(hào)與系統(tǒng)的基本原理，信號(hào)表達(dá)與系統(tǒng)描述的數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念，鍛煉學(xué)生的認(rèn)知能力以提高學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論與方法、分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識(shí)和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1運(yùn)用雨課堂智慧教學(xué)工具

運(yùn)用新型智慧教學(xué)解決方案雨課堂，通過(guò)設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生的興趣，通過(guò)“做中學(xué)”和引導(dǎo)問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生。例如在講解基本信號(hào)時(shí)先從物理現(xiàn)象宇宙大爆炸猜想和黑洞理論引導(dǎo)學(xué)生探索沖激信號(hào)和階躍信號(hào)的物理意義，由形象化的推導(dǎo)證明中理解定義，分析性質(zhì)，邊學(xué)邊練，鞏固加深，攻克知識(shí)點(diǎn)的難關(guān)。設(shè)計(jì)全新雨課堂PPT，增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，并在課前、課中和課后全過(guò)程中融入。

2.2重新整合教學(xué)內(nèi)容

合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，按照 “由時(shí)域分析到變化域分析”“由基本信號(hào)到一般信號(hào)”等循序漸進(jìn)的知識(shí)演進(jìn)體系，將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化為一個(gè)個(gè)單元模塊的教學(xué)模式。

課程使用教材為吳大正《信號(hào)與線性系統(tǒng)分析》（第五版）根據(jù)學(xué)生反饋和以往教學(xué)情況對(duì)內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整。例如在講解基本信號(hào)時(shí)將1.4 階躍函數(shù)和沖激函數(shù)、3.2單位序列和單位序列響應(yīng)中部分內(nèi)容以及1.6系統(tǒng)的特性和分析方法部分內(nèi)容結(jié)合放在一起講解。可以看到教學(xué)內(nèi)容沒有嚴(yán)格按照教程的章節(jié)順序，而是根據(jù)內(nèi)容做了整合。

具體原因如下：本節(jié)課為課程的第二節(jié)課，在第一節(jié)課中學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念以及分析方法有了基本了解。第二節(jié)課開始就要學(xué)習(xí)基本信號(hào)和系統(tǒng)特性分類方法，其中連續(xù)系統(tǒng)的基本信號(hào)為沖激信號(hào)（函數(shù)）和階躍信號(hào)（函數(shù)），離散系統(tǒng)的基本信號(hào)為單位序列和階躍序列，因此將第三章的相關(guān)內(nèi)容放在第二節(jié)課程中，更方便學(xué)生學(xué)習(xí)和理解基本信號(hào)。既然講到了連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)，那么可以將系統(tǒng)特性和分類也稍稍提前，緊接著基本信號(hào)講解。這樣安排既使知識(shí)點(diǎn)更為集中，又方便學(xué)生以連貫的思維進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.3 全過(guò)程教學(xué)

進(jìn)行課前、課中、課后全過(guò)程教學(xué)，并將雨課堂貫穿其中。

教學(xué)設(shè)計(jì)從課前預(yù)習(xí)就開始，課前預(yù)習(xí)在課程前一天由雨課堂推送到學(xué)生微信中。如課前預(yù)習(xí)中針對(duì)背景知識(shí)、基本概念等預(yù)習(xí)內(nèi)容插入幾分鐘的慕課小視頻，幫助學(xué)生針對(duì)性地預(yù)習(xí)，并適當(dāng)設(shè)置簡(jiǎn)單的客觀題檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，針對(duì)課堂內(nèi)容建議安排等設(shè)置主觀題目，實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

在課堂教學(xué)中，針對(duì)學(xué)生注意力的集中特點(diǎn)和思維習(xí)慣，安排互動(dòng)答題和思考時(shí)間，讓學(xué)生邊學(xué)邊思考，留出適當(dāng)?shù)拇鹨蓵r(shí)間回答學(xué)生的問(wèn)題。根據(jù)課堂教學(xué)中學(xué)生的反饋，在課后分析課堂教學(xué)的效果，并對(duì)課后作業(yè)進(jìn)行調(diào)整。

在課后作業(yè)的設(shè)計(jì)中，先安排慕課小視頻對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，根據(jù)記憶周期安排內(nèi)容不止是本次課程的也包含前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容，之后安排擴(kuò)展證明和例題，然后才是以主觀題形式安排的課后作業(yè)，最后根據(jù)內(nèi)容適當(dāng)安排較難擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)有余力的學(xué)生提供學(xué)習(xí)資料，幫助其探索更深入相關(guān)知識(shí)，增加挑戰(zhàn)性，適合不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生學(xué)習(xí)。教師運(yùn)用雨課堂進(jìn)行作業(yè)批改，讓學(xué)生即時(shí)得到反饋。

2.4.增加互動(dòng)環(huán)節(jié)

教學(xué)手段上，采用多環(huán)節(jié)教學(xué)手段。利用慕課和雨課堂智慧課堂工具將混合式教學(xué)運(yùn)用到信號(hào)與系統(tǒng)課程中。在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上加入課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)。及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和課程教學(xué)效果，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和思路。在課堂教學(xué)中，利用雨課堂的點(diǎn)名功能提問(wèn)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，利用彈幕和投稿功能實(shí)時(shí)了解課堂效果，合理設(shè)計(jì)客觀題和主觀題在課堂上鞏固重要知識(shí)點(diǎn)，集中學(xué)生注意力。每次課程后對(duì)雨課堂教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，調(diào)整下一次課程的講授內(nèi)容。利用QQ課程群和雨課堂討論區(qū)學(xué)生可以針對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和討論。在課堂教學(xué)持續(xù)過(guò)程中，合理安排課程實(shí)驗(yàn)，邊學(xué)邊練，學(xué)完就練，將書本上的理論知識(shí)落到實(shí)處，幫助學(xué)生形象化、具體化地學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。

2.5合理設(shè)計(jì)教學(xué)課件與教學(xué)時(shí)間

教學(xué)課件設(shè)計(jì)：由于本課程的性質(zhì)，信號(hào)與系統(tǒng)是一門理論性，數(shù)學(xué)性強(qiáng)的課程。在設(shè)計(jì)教學(xué)課件時(shí)，要以思維連貫的思考模式設(shè)計(jì)展現(xiàn)內(nèi)容，并且要形象豐富，通過(guò)圖片，色彩的設(shè)計(jì)和選取方便學(xué)生理解。適當(dāng)加入表情包，讓課件更加接地氣，增加趣味性的同時(shí)也可以幫助學(xué)生集中注意力。

教學(xué)時(shí)間設(shè)計(jì)：教學(xué)時(shí)間安排要考慮學(xué)生的注意力集中規(guī)律。不平鋪直敘，內(nèi)容上要突出重點(diǎn)，互動(dòng)環(huán)節(jié)的安排要在關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)前后，在前可以集中注意力，在后可以留出學(xué)生思考和總結(jié)的時(shí)間。

3.教學(xué)成效

在2020年的麥克斯學(xué)生評(píng)教中本課程參評(píng)率：85.05%，參評(píng)人數(shù)91，得分：94.46分，較上一年提高5分。并且在課程最后一節(jié)課的課后作業(yè)中，安排主觀題讓學(xué)生對(duì)這一學(xué)期的課程教學(xué)提出意見和建議，例如一名同學(xué)反饋：“我認(rèn)為學(xué)期的課程教學(xué)還是比較完美的，老師從課前預(yù)習(xí)，課上習(xí)題，到課后作業(yè)，方方面面把本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)重點(diǎn)和掌握情況考慮到了。老師也很認(rèn)真地教授課程內(nèi)容，批改作業(yè)，做PPT，以及提醒同學(xué)們簽到等。”另一面同學(xué)反饋：“我覺得老師講課的思路比較清晰，做的課件也條理清楚，所以很容易聽懂。習(xí)題講的也很清楚，聽完就能懂自己哪里做的不對(duì)，或者對(duì)哪部分的知識(shí)不清晰。就是習(xí)題課少。希望老師能抽個(gè)時(shí)間講講后面的習(xí)題。”通過(guò)分析學(xué)生反饋可以看到，運(yùn)用雨課堂互動(dòng)多環(huán)節(jié)教學(xué)手段，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果有積極作用，分析學(xué)生反饋可以分析不足，為后續(xù)的教學(xué)提供改進(jìn)思路。因此立足學(xué)生為主，運(yùn)用雨課堂智慧課堂工具和互動(dòng)式教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)是之后需要繼續(xù)進(jìn)行的研究和探索方向。

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作者簡(jiǎn)介：

王倩（1985年-），女，內(nèi)蒙古包頭市人，碩士，講師，主要研究方向：信息安全，圖像處理。