基于翻轉(zhuǎn)課堂的信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)模式改革

羅麗平 韋文山

摘 要 分析信號(hào)與系統(tǒng)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，以及微課和翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)點(diǎn)，從課前學(xué)習(xí)、課堂討論、課后鞏固和評(píng)價(jià)考核方式四個(gè)方面設(shè)計(jì)基于翻轉(zhuǎn)課堂的新的教學(xué)模式。以零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)為案例，詳細(xì)說明基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 信號(hào)與系統(tǒng)；微課；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）04-0096-03

Abstract In this paper， the shortcomings of the conventional tea-ching form for the course of signal and system are analyzed. In addi-tion， the strong points of the micro-lecture and flipped classroom are also showed. A new teaching model is designed based on flipped classroom from four aspects including preview before class， seminar in class， review after class and teaching evaluation. Then， taking zero-input response and zero-state response for example， the teaching designs are illustrated in detailed. The teaching practice shows that the new teaching model can inspire the learning initiative of students and improve the teaching effect.

Key words signal and system； micro-lecture； flipped classroom； tea-ching reform

1 前言

近年來，隨著智能手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品的廣泛普及，以及高校無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日趨成熟，信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了高校教育教學(xué)模式的巨大轉(zhuǎn)變。各種網(wǎng)絡(luò)資源，特別是一系列在線公開課如MOOC（Massive Open Online Course）[1]，

使得學(xué)生獲取知識(shí)的途徑不再局限于課堂和書本?；谀秸n+微課的翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)理念和方式產(chǎn)生重大影響。

翻轉(zhuǎn)課堂于2007年由美國林地高中（Woodland Park Highschool）的兩名化學(xué)教師提出。翻轉(zhuǎn)課堂突破傳統(tǒng)的課堂局限，重構(gòu)教學(xué)結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)教學(xué)的課內(nèi)知識(shí)傳授、課外知識(shí)內(nèi)化的形式翻轉(zhuǎn)為課外知識(shí)傳授、課內(nèi)知識(shí)內(nèi)化，讓學(xué)生在課外時(shí)間完成對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的自主學(xué)習(xí)，在課堂上進(jìn)行師生互動(dòng)、匯報(bào)討論，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

信號(hào)與系統(tǒng)課程是各高校電氣信息類專業(yè)開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該門課程的理論性很強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法使學(xué)生感到枯燥乏味、難以理解，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果較差。因此，探索新的課程教學(xué)方式勢(shì)在必行。本文通過分析信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀、翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)，探討翻轉(zhuǎn)課堂的必要性和可行性，設(shè)計(jì)信號(hào)與系統(tǒng)課程新的教學(xué)模式。

2 信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)面臨的問題

信號(hào)與系統(tǒng)課程具有很強(qiáng)的理論性，內(nèi)容龐雜，概念抽象。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師課堂講授為主，以學(xué)生課后練習(xí)為輔。教師在課堂上通過多媒體課件講授課本知識(shí)，授課方式單一，學(xué)習(xí)素材缺乏，學(xué)生被動(dòng)地接受大量的概念、性質(zhì)和分析方法等知識(shí)。這種填鴨式的教學(xué)方式使學(xué)生處于被動(dòng)的地位，難以消化所學(xué)知識(shí)。課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)僅是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在這種教學(xué)模式下，教師付出大量的精力，學(xué)生疲于應(yīng)付繁重的作業(yè)，教學(xué)效果卻并不好。針對(duì)這種傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端，授課教師非常有必要探索課程教學(xué)新方法。

3 微課與翻轉(zhuǎn)課堂

微課[2]是以流媒體為載體來展示某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)短的、完整的教學(xué)形式。微課的核心組成部分是課堂教學(xué)視頻，以及與教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思等，教學(xué)內(nèi)容較少，主要突出某個(gè)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)課堂來說，微課的教學(xué)內(nèi)容更加精細(xì)和具體，主題更加突出。學(xué)生利用微課可以打破學(xué)習(xí)只局限于教室和學(xué)校等時(shí)間和空間的限制，依據(jù)自己的學(xué)習(xí)需要和時(shí)間，靈活支配學(xué)習(xí)的內(nèi)容、時(shí)間和地點(diǎn)。

然而，僅依靠微課視頻學(xué)習(xí)，學(xué)生并不能真正達(dá)到對(duì)知識(shí)的掌握，還需要在課堂上與教師進(jìn)行面對(duì)面交流、互動(dòng)答疑。因此，學(xué)校需要實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂。在翻轉(zhuǎn)課堂模式中，知識(shí)傳授主要通過學(xué)生課外的自主學(xué)習(xí)，如觀看微課視頻、網(wǎng)上搜集資料、完成課前任務(wù)等；在課堂教學(xué)中，教師主要進(jìn)行引導(dǎo)性學(xué)習(xí)，組織學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)問題展開討論，然后進(jìn)行答疑、糾錯(cuò)和總結(jié)，并依據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)給出課堂評(píng)價(jià)。

“微課+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)形式完全改變了傳統(tǒng)教學(xué)中教師講、學(xué)生聽的被動(dòng)局面，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。國內(nèi)眾多教育工作者對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)進(jìn)行了研究和探索[3]。

4 信號(hào)與系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂將課前微課學(xué)習(xí)、課堂討論互動(dòng)、課后鞏固拓展等環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)課堂、角色、學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)等的翻轉(zhuǎn)。針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)這門課程，廣西民族大學(xué)組建一個(gè)教師團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員中有一名專家教師、三名骨干教師和兩名助教，負(fù)責(zé)完成該門課程的混合式課程教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目。信號(hào)與系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

課前學(xué)習(xí) 在課前學(xué)習(xí)階段，學(xué)生通過觀看微課視頻、在線搜索相關(guān)學(xué)習(xí)資料、完成線上作業(yè)等方式，完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的初步掌握。因此，微課視頻和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)是保證這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。教師需要根據(jù)信號(hào)與系統(tǒng)的課時(shí)安排，將知識(shí)碎片化，提煉出課程的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)錄制10分鐘左右的視頻，以便學(xué)生反復(fù)觀看，掌握該門課程的重要知識(shí)點(diǎn)。然后，通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和要求，并進(jìn)行必要的測(cè)試，以便了解學(xué)生參與學(xué)習(xí)的情況和知識(shí)掌握程度。此外，師生之間可以在線交流和互動(dòng)。

課堂討論 在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生是主體，教師起引導(dǎo)和組織的作用。通過課前學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握課程知識(shí)點(diǎn)。在課堂上，學(xué)生分組匯報(bào)教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況和存在的疑點(diǎn)，教師進(jìn)行答疑解惑，對(duì)重難點(diǎn)問題作適當(dāng)補(bǔ)充。此外，教師要給出一些論題，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上討論完成，用以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師給出總結(jié)點(diǎn)評(píng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。因此，在課堂討論環(huán)節(jié)，教師的論題設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，要難度適中，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。教師還要掌握提問的技巧，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生討論。通過課堂討論，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

課后鞏固 信號(hào)與系統(tǒng)是一門理論性很強(qiáng)的課程，學(xué)生課后需要通過做大量的練習(xí)來鞏固所學(xué)知識(shí)。教師通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布課后練習(xí)和測(cè)試，通過系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析，深入了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。師生通過在線平臺(tái)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行答疑討論、信息反饋和互動(dòng)。

評(píng)價(jià)考核方式 該門課程是專業(yè)必修課、學(xué)位課，最終的總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期考成績(jī)兩部分構(gòu)成：

總評(píng)成績(jī)：平時(shí)成績(jī)*60%+期考成績(jī)*40%

其中，平時(shí)成績(jī)=課堂討論成績(jī)*50%+課外練習(xí)成績(jī)*50%。

課堂討論評(píng)分方法：通過觀察學(xué)生討論時(shí)的發(fā)言情況、討論結(jié)果展示情況，給每組打分，由組長(zhǎng)給每位組員打分，各組之間互評(píng)打分，通過這些形式，給出課堂討論成績(jī)。

課外練習(xí)成績(jī)：學(xué)生每次線上練習(xí)，都會(huì)有成績(jī)記錄；課后作業(yè)，教師批改后也會(huì)給出成績(jī)。

5 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)教學(xué)案例

根據(jù)上述翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對(duì)“零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)”這一節(jié)課進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)[4]。

課前線上學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì) 教師給出本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，列出知識(shí)點(diǎn)清單，錄制微課視頻。本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)是要求學(xué)生理解零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的基本概念，掌握這兩種響應(yīng)的求解方法，理解系統(tǒng)響應(yīng)的線性特性。依據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)，錄制零輸入響應(yīng)的基本概念和求解方法、零狀態(tài)響應(yīng)的基本概念和求解方法、系統(tǒng)響應(yīng)的線性特性三個(gè)微課視頻，制作相應(yīng)的課件PPT，布置測(cè)試題目。將這些資料上傳至在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。

學(xué)生了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，登錄在線平臺(tái)下載學(xué)習(xí)資料，觀看微課視頻，視頻學(xué)習(xí)資料可以反復(fù)觀看，并記錄疑點(diǎn)問題，與教師在線或線下溝通，完成測(cè)試題目。

課堂討論環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 教師總結(jié)學(xué)生在課前學(xué)習(xí)階段中碰到的問題并進(jìn)行答疑，對(duì)重難點(diǎn)問題進(jìn)行講解。設(shè)計(jì)如下問題，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上討論：

1）零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別是什么？

2）經(jīng)典法求解零輸入響應(yīng)時(shí)，如何確定初始值？如何求系數(shù)？

3）經(jīng)典法求解零狀態(tài)響應(yīng)時(shí)，如何用沖激函數(shù)匹配法確定跳變量？

4）布置兩道課堂練習(xí)題：求系統(tǒng)的全響應(yīng)（零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)），利用線性特性求系統(tǒng)響應(yīng)。

教師引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)、逐步深入地進(jìn)行討論交流，觀看學(xué)生討論情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解答。

全班學(xué)生每五人一個(gè)小組進(jìn)行討論。每位學(xué)生進(jìn)行分工，分為記錄員、答辯員，每人都要參與討論，發(fā)表見解。在學(xué)生討論時(shí)，教師通過旁觀，記錄每位學(xué)生的表現(xiàn)，從而給出課堂評(píng)價(jià)。討論結(jié)束后，每個(gè)小組選派一位學(xué)生進(jìn)行陳述，教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。

課后鞏固環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 教師布置課后作業(yè)，學(xué)生線下完成；學(xué)生提交作業(yè)后，教師批改作業(yè)，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。師生通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)互動(dòng)，進(jìn)行教學(xué)互評(píng)，根據(jù)學(xué)生需求及時(shí)修改微課視頻和課件PPT。

6 結(jié)語

本文在微課和翻轉(zhuǎn)課堂背景下，探索信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)新模式，給出基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)考核方式，最后以零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)案例進(jìn)行說明。實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式下該課程難懂、難學(xué)、枯燥的教學(xué)狀況。

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