顧朝志 李世寶 蔡麗萍 郭曉菲

摘?要：對標(biāo)“兩性一度”，針對目前信號處理相關(guān)課程實驗中存在的問題，提出深度融合信息技術(shù)的教學(xué)考一體化的實驗教學(xué)模式，抓好教學(xué)過程中的實驗環(huán)節(jié)。實驗前、實驗中、實驗后都有相應(yīng)措施，充分保障實驗環(huán)節(jié)在教學(xué)過程、人才培養(yǎng)中應(yīng)有的作用，實現(xiàn)學(xué)生個性化發(fā)展及培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：兩性一度;教學(xué)考一體化;信息技術(shù)

一、緒論

在第十一屆“中國大學(xué)教學(xué)論壇”上，教育部高等教育司司長表示，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是教育的微觀問題，解決的卻是戰(zhàn)略大問題。吳司長所提出的“金課”標(biāo)準(zhǔn)是“兩性一度”即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度[1]。目前國內(nèi)一流課程都是按照這個最高標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)，但大部分都是從課程整體出發(fā)。由于實驗教學(xué)是高等教育的重要環(huán)節(jié)，是理論應(yīng)用于實踐的重要嘗試和探索，也是不斷完善理論、升華理論的重要渠道，在學(xué)生能力培養(yǎng)、OBE理念[2-3]的達(dá)成方面都起著重要的作用。要打造金課，實驗是其中重要的一環(huán)。本文針對本校通信工程專業(yè)信號處理方面的實驗，對標(biāo)“兩性一度”，找出問題與差距，并尋求解決方案，抓好實驗教學(xué)效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、實驗?zāi)壳按嬖诘膯栴}

目前信號處理相關(guān)課程實驗環(huán)節(jié)中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾點：

（一）實驗的高階性不夠

在對知識、能力、素質(zhì)有機融合、培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維的高階性要求下，目前實驗環(huán)節(jié)教、學(xué)、考相互脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生知識、能力、素質(zhì)沒有有機融合，學(xué)生的綜合能力和高級思維不夠。

（二）實驗的創(chuàng)新性不足

在對內(nèi)容有前沿性和時代性、教學(xué)形式先進(jìn)性和互動性、學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性個性化要求下，目前實驗內(nèi)容相對固定，反映時代性和前沿性的素材比例不大，實驗教學(xué)局限在實驗學(xué)時內(nèi)。教學(xué)形式單一，以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，課前預(yù)習(xí)缺乏針對性與互動性。以往的做法一般都是實驗前老師布置預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況寫預(yù)習(xí)報告。學(xué)生的學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)積極性不高，有的應(yīng)付了事，預(yù)習(xí)效果不好。從教師角度看，無法及時掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)理解掌握情況。很少有學(xué)生在預(yù)習(xí)期間跟老師溝通答疑，大多數(shù)都把問題留到實驗課堂。所有學(xué)生實驗內(nèi)容相同，由于學(xué)生的掌握情況參差不齊，掌握比較好的學(xué)生會提前完成實驗任務(wù)，其他時間沒事可干，浪費時間，不能充分挖掘?qū)W生潛力，實現(xiàn)個性化發(fā)展。

（三）實驗難度上挑戰(zhàn)度欠缺

由于受課時、教學(xué)內(nèi)容等限制，導(dǎo)致在實驗內(nèi)容的選擇上大部分是常規(guī)實驗，難度不夠，挑戰(zhàn)度不足。

（四）沒有形成全程跟蹤、過程化評價的考核方式

傳統(tǒng)看預(yù)習(xí)報告、實驗報告給學(xué)生打分，沒有形成過程性評價，往往不能公平公正的反映學(xué)生對實驗的真實掌握情況，不能反映學(xué)生整個實驗過程的進(jìn)展及投入情況，學(xué)生之間存在預(yù)習(xí)報告、實驗報告抄襲、實驗過程應(yīng)付了事現(xiàn)象。

三、改革思路

鑒于目前實驗教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，融合“兩性一度”要求，構(gòu)建教學(xué)考一體化的實驗教學(xué)模式，將考融入到教與學(xué)的過程中。教學(xué)考層層反饋與實踐，考試的最終目的不是考試，而是為了更好地促進(jìn)教與學(xué)。在實施過程中，很多工作純靠人力不能很好地完成，需要借助信息化手段，搭建可用的信息化平臺。

（1）開發(fā)深度融合信息技術(shù)的實驗平臺。一是搭建基于Matlab的仿真實驗平臺。旨在為教師和學(xué)生提供一個交互式的實驗平臺，融合“兩性一度”要求需要加入的具有時代性前沿性、具有一定難度的實驗內(nèi)容。包括基礎(chǔ)知識演示、驗證型實驗、設(shè)計型實驗、自主設(shè)計型實驗四大模塊。

基礎(chǔ)知識演示模塊：可以包含①序列的產(chǎn)生和序列的傅里葉變換及基本性質(zhì);②尺度變換性質(zhì);③循環(huán)移位性質(zhì)，如動畫演示DFT的循環(huán)移位過程;④循環(huán)卷積性質(zhì)等。驗證型實驗?zāi)K：可包含①系統(tǒng)穩(wěn)定性分析;②時域抽樣，觀察抽樣信號及其頻譜與原連續(xù)信號及其頻譜之間的關(guān)系。③頻域抽樣，觀察頻域抽樣信號及其對應(yīng)的時域波形與原序列的關(guān)系。設(shè)計型實驗?zāi)K：可以包含IIR濾波器和FIR濾波器設(shè)計、用FFT進(jìn)行頻譜估計、DFT在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用、MIMO-OFDM系統(tǒng)仿真實現(xiàn)等實驗。自主設(shè)計型實驗?zāi)K：學(xué)生可以根據(jù)興趣與需求，借助平臺自主編制實驗，進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計，提高其解決問題的能力。教師可借助平臺，對學(xué)生實驗進(jìn)行個性化指導(dǎo)與引導(dǎo)。

（2）項目組成員近幾年自主研發(fā)了石油大學(xué)在線測試考試平臺MOOT&E平臺，可以實現(xiàn)理論教學(xué)的在線預(yù)習(xí)、在線作業(yè)、在線答疑、在線單元測試、在線考試、數(shù)據(jù)處理及資料存檔等工作。擬在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上，完善其統(tǒng)計分析功能、完善資料留存功能、開發(fā)實驗在線預(yù)習(xí)功能和實驗報告輔助功能，并開發(fā)與第一步建立的實驗仿真平臺的接口，實時統(tǒng)計交互。實現(xiàn)實驗前預(yù)習(xí)階段、實驗過程中及實驗后的師生的交流互動、統(tǒng)計分析與資料留存。

四、構(gòu)建教學(xué)考一體化的實驗教學(xué)模式

針對目前實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，基于所建立的融合信息技術(shù)的實驗平臺，整合資源，改進(jìn)實驗教學(xué)方法，構(gòu)建教學(xué)考一體化[4-5]的實驗教學(xué)模式。

（一）教師教

教學(xué)形式上，借助信息化平臺，采用線上線下混合模式，教學(xué)貫穿實驗前、實驗中和實驗后全過程。教師在相應(yīng)理論教學(xué)完成之后，通過系統(tǒng)發(fā)布實驗內(nèi)容及要求，包括預(yù)習(xí)任務(wù)、實驗任務(wù)及實驗后的總結(jié)分析任務(wù)。教師可實時查看學(xué)生的預(yù)習(xí)時長、預(yù)習(xí)進(jìn)展、回答學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中提出的問題。實驗過程中可查看學(xué)生實驗進(jìn)展、實驗結(jié)果優(yōu)劣、實驗結(jié)果分析及回答解決實驗過程中學(xué)生遇到的問題。對實驗遭遇難題有困難的同學(xué)及時給予幫助、對實驗中開小差毫無進(jìn)展渾水摸魚的學(xué)生給予督促、對實驗進(jìn)展順利、提前完成實驗任務(wù)的同學(xué)，給予進(jìn)一步引導(dǎo)，解決更深更高層次的問題。對于那些在預(yù)習(xí)階段就已經(jīng)完成實驗任務(wù)的同學(xué)，提前設(shè)定任務(wù)，引導(dǎo)其完成更高層次的綜合型設(shè)計型實驗。實驗結(jié)束后，依然可以通過系統(tǒng)回答學(xué)生的問題，查看學(xué)生實驗報告，結(jié)合學(xué)生實驗過程看其給出的實驗結(jié)果及分析。教學(xué)內(nèi)容上，減少驗證型實驗比重，增加設(shè)計型實驗，增加具有時代性前沿性、個性化、并具有一定難度的實驗內(nèi)容。

（二）學(xué)生學(xué)

學(xué)生在學(xué)完相應(yīng)理論知識、接到實驗任務(wù)之后，可利用業(yè)余時間隨時隨地進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)。首先可以通過平臺的基礎(chǔ)知識演示模塊，進(jìn)行實驗相關(guān)基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)?？梢栽诰€提問預(yù)習(xí)過程中遇到的問題，包括實驗本身的問題及相關(guān)的理論知識的問題。可以嘗試進(jìn)行簡單實驗任務(wù)的仿真實現(xiàn)，學(xué)有余力的同學(xué)甚至可以在預(yù)習(xí)階段完成實驗任務(wù)，之后便會接到老師為其量身定做的更綜合型的任務(wù)。經(jīng)過預(yù)習(xí)階段的充分準(zhǔn)備，實驗過程中，學(xué)生會很快進(jìn)入角色，目標(biāo)明確有針對性的解決問題，也會得到老師的及時幫助，大大提高實驗課堂的利用效率，激發(fā)學(xué)生主動探索的興趣。實驗完成后，直接通過系統(tǒng)提交實驗報告，方便快捷，也便于老師查看結(jié)果，可以就實驗結(jié)果與老師討論。

（三）考核

借助平臺的統(tǒng)計分析功能，將考核融入到預(yù)習(xí)階段、實驗階段、實驗后總結(jié)階段，教師很容易掌握學(xué)生的上機時長、實驗練習(xí)數(shù)目、預(yù)習(xí)情況、實驗過程進(jìn)展情況、實驗結(jié)果及分析情況、自主解決問題情況、自主設(shè)計實驗情況、實驗報告撰寫情況以及對實驗的進(jìn)一步思考等，可以避免傳統(tǒng)實驗做法中學(xué)生實驗過程不認(rèn)真、最終抄襲實驗報告的現(xiàn)象。實驗總評成績構(gòu)成=實驗前*30%+實驗中*50%+實驗后*20%。

經(jīng)過上述教學(xué)考一系列過程，借助信息化手段，實現(xiàn)包含教、學(xué)、測評、反饋、改進(jìn)的閉環(huán)持續(xù)性改進(jìn)機制，完善實驗環(huán)節(jié)，增強教學(xué)效果，達(dá)到最大化學(xué)生能力培養(yǎng)、個性化學(xué)生發(fā)展的目標(biāo)。

五、結(jié)語

論文對標(biāo)“兩性一度”，將教學(xué)考一體化思想引入實驗教學(xué)，實現(xiàn)師生在實驗前、實驗中、實驗后的全過程互動與溝通，教學(xué)考相互滲透，層層反饋改進(jìn)。通過與信息技術(shù)融合，學(xué)生可以不受時間空間限制，進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)、基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)、驗證性實驗、設(shè)計性實驗，可以實現(xiàn)跟老師的實時交流溝通。教師可以實時掌握學(xué)生實驗預(yù)習(xí)情況、實驗過程進(jìn)展情況，為學(xué)生量身定做實驗內(nèi)容，實現(xiàn)學(xué)生個性化發(fā)展及培養(yǎng)。同時實現(xiàn)對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的過程化考核評價機制，公平公正的對學(xué)生的實驗情況做出評價。以此激發(fā)學(xué)生主動探索的興趣，由被動學(xué)習(xí)變主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生能力。

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基金項目：1.中國石油大學(xué)（華東）實踐教學(xué)改革項目“深度融合信息技術(shù)的教學(xué)考一體化實驗教學(xué)模式探索”（SJ-202023）;2.山東省研究生導(dǎo)師指導(dǎo)能力提升項目“基于互聯(lián)網(wǎng)+的IT類專業(yè)學(xué)位研究生專業(yè)學(xué)位研究生工程實踐能力培養(yǎng)模式研究”（SDYY18025）;3.中國石油大學(xué)（華東）教學(xué)研究與改革項目“面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的IT類專業(yè)實驗實踐教學(xué)模式研究”（JY-A201816）;4.中國石油大學(xué)（華東）研究生課程案例庫建設(shè)項目“互聯(lián)網(wǎng)+背景下無線通信原理課程案例庫建設(shè)”（YAL2019013）

作者簡介：顧朝志（1976—?），女，漢族，山東即墨人，碩士，中國石油大學(xué)（華東）講師，研究方向為信號與信息處理。