采用“慕課+雨課堂”方式的信號(hào)與系統(tǒng)混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

王煉紅　周莉　陳潔平　李樹濤　張小剛　馬子驥　邵霞

摘要：針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)難教、難學(xué)問(wèn)題，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用“慕課+雨課堂”的混合式教學(xué)方式，充分利用教師與學(xué)生的碎片化時(shí)間，打破傳統(tǒng)教學(xué)中時(shí)間與空間限制，以有效組織課前、課中、課后的教學(xué)與交流互動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐表明：混合式教學(xué)改革提升了教學(xué)效果，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué);實(shí)踐;慕課;雨課堂

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）16-0178-02

以整合傳統(tǒng)學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)兩方面優(yōu)勢(shì)為特點(diǎn)的混合課堂正在成為當(dāng)前高校教學(xué)改革的趨勢(shì)，但在慕課建設(shè)初期，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)支持不足，手段單一，學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果不佳，混合式教學(xué)效果有待進(jìn)一步提高[1]。隨著我國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的信息化程度不斷深入，慕課平臺(tái)與資源建設(shè)越來(lái)越豐富，越來(lái)越注重質(zhì)量與應(yīng)用。清華大學(xué)于歆杰教授認(rèn)為：慕課近期雖無(wú)法挑戰(zhàn)傳統(tǒng)高等教育模式，但是已能夠挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案實(shí)施模式和課程教學(xué)模式;我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了很多利用慕課資源開展課程教學(xué)改革的模式探索案例，如，慕課學(xué)習(xí)+落地化考試，慕課學(xué)習(xí)+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等[2，3]。此外，隨著智能手機(jī)和微信App技術(shù)的發(fā)展與普及（大學(xué)生幾乎人手一部手機(jī)），開發(fā)和利用微信平臺(tái)開展混合式或翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)探索的教育工作者越來(lái)越多，而“雨課堂”正是這一新形式下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物[4]。本文主要探討如何充分利用在線課程資源、雨課堂智慧工具有效實(shí)現(xiàn)信號(hào)與系統(tǒng)課程的混合式教學(xué)改革。下面將從教學(xué)實(shí)施改革思路、教學(xué)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方式、效果等方面展開論述。

一、課程教學(xué)實(shí)施改革思路

信號(hào)與系統(tǒng)改革與建設(shè)的指導(dǎo)思想是在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代、新工科建設(shè)背景下，如何貫徹落實(shí)以學(xué)生為中心，以輸出成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的國(guó)際工程專業(yè)認(rèn)證理念（OBE理念）。信號(hào)與系統(tǒng)課程慕課資源豐富，同時(shí)，本校課程團(tuán)隊(duì)在中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)上建設(shè)了本課程的慕課。通過(guò)利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、采用智慧教學(xué)工具——雨課堂，可實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外、線上與線下的全方位學(xué)習(xí)與交互。學(xué)生利用電腦或手機(jī)App，可隨時(shí)隨地完成慕課的預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)，教師利用雨課堂工具不僅能實(shí)現(xiàn)課堂上與學(xué)生的交互，也能通過(guò)雨課堂工具和慕課手機(jī)App查看學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和狀態(tài)、回答學(xué)生的問(wèn)題、推送學(xué)習(xí)要求。

二、信號(hào)與系統(tǒng)混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

為了有效落實(shí)混合式教學(xué)模式，依據(jù)自頂向下設(shè)計(jì)方法，從教學(xué)大綱修訂、教學(xué)實(shí)施設(shè)計(jì)、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐。

（一）信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)大綱的修訂

教學(xué)大綱是課程教學(xué)的指導(dǎo)性文件。好的教學(xué)大綱應(yīng)符合課程教學(xué)發(fā)展的新要求，應(yīng)能體現(xiàn)教育教學(xué)觀念的更新。根據(jù)國(guó)際工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，本課程在新的教學(xué)大綱中重新審訂了課程目標(biāo)，明確了課程目標(biāo)與畢業(yè)要求之間的關(guān)系，明確了針對(duì)課程目標(biāo)與畢業(yè)要求達(dá)成在教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施環(huán)節(jié)中的設(shè)計(jì)與舉措，采用了形成性與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，從課程開始、期中直至最后考核的全過(guò)程把控教學(xué)質(zhì)量，從知識(shí)的存儲(chǔ)、理解到運(yùn)用上把控學(xué)生能力培養(yǎng)。

（二）課程教學(xué)實(shí)施設(shè)計(jì)

在整個(gè)課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)采用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)在時(shí)間與空間上的限制。課程教學(xué)大綱和教學(xué)日歷在課程的第一堂課就會(huì)發(fā)布給學(xué)生，讓學(xué)生了解本課程在四年專業(yè)學(xué)習(xí)中的地位、應(yīng)掌握的知識(shí)與具備的能力。每次課堂授課前，會(huì)根據(jù)教學(xué)日歷與教學(xué)安排通過(guò)雨課堂工具布置學(xué)生需要預(yù)習(xí)的慕課視頻、PPT或其他閱讀資料。以系統(tǒng)頻域分析中無(wú)失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器知識(shí)點(diǎn)為例，課程實(shí)施流程圖設(shè)計(jì)如圖1所示。學(xué)生預(yù)習(xí)進(jìn)度、預(yù)習(xí)遇到的問(wèn)題可通過(guò)雨課堂工具及時(shí)了解與回復(fù)，并給出預(yù)習(xí)進(jìn)度與整體情況預(yù)警。

課堂授課時(shí)（針對(duì)90分鐘授課），首先通過(guò)雨課堂發(fā)布10道左右客觀或主觀小測(cè)驗(yàn)題目，主要了解學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容的自學(xué)效果，考查學(xué)生對(duì)基本概念、基本知識(shí)的掌握，時(shí)間安排一般15分鐘;然后通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷了解學(xué)生的期望，例如：無(wú)失真?zhèn)鬏斉c理性低通濾波器知識(shí)點(diǎn)哪些方面需要重新講授，并通過(guò)2—3個(gè)經(jīng)典例題的分析使學(xué)生深入地理解掌握本節(jié)課的知識(shí)，時(shí)間安排45分鐘左右;接下來(lái)是聯(lián)系工程實(shí)際對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展與工程應(yīng)用。如圖1所示，經(jīng)過(guò)前面三個(gè)環(huán)節(jié)的知識(shí)自學(xué)、傳授以及討論分析后，接下來(lái)的環(huán)節(jié)進(jìn)行將有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在此，以腦電信號(hào)采集前端處理電路為例說(shuō)明。腦電信號(hào)特點(diǎn)是：一種只有微伏及的微弱信號(hào)，信號(hào)頻率范圍在0.5Hz—100Hz之間。這樣，不僅加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是聯(lián)系工程實(shí)際，采用現(xiàn)代仿真工具，培養(yǎng)了學(xué)生研究、應(yīng)用與開發(fā)的能力。

（三）形成性評(píng)價(jià)方式

信號(hào)與系統(tǒng)采用“N+1”過(guò)程考核的方式進(jìn)行考核。最終成績(jī)由平時(shí)小班討論課成績(jī)、網(wǎng)絡(luò)自學(xué)、作業(yè)、課堂測(cè)試與期中考查成績(jī)、期末考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)等綜合而成。

1.平時(shí)作業(yè)、課堂測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)自學(xué)與期中考查成績(jī)占比25%。其中平時(shí)作業(yè)5%，課堂測(cè)試5%，網(wǎng)絡(luò)自學(xué)5%，期中考查10%。這部分主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度及對(duì)每堂課知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，保證學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的參與度并及時(shí)解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。平時(shí)作業(yè)以教材習(xí)題為主，目的是檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況以及幫助學(xué)生鞏固所學(xué)各章節(jié)的知識(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)成績(jī)：20%。主要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力、采用現(xiàn)代工具和科學(xué)的方法進(jìn)行研究的能力。要求學(xué)生熟練使用Matlab工具對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)頻域的仿真實(shí)驗(yàn)與分析，能設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)方案和程序，記錄、分析、解釋數(shù)據(jù)，給出有效結(jié)論并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由6次實(shí)驗(yàn)成績(jī)加權(quán)平均而得，按照所設(shè)權(quán)重計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)中。

3.期末考試成績(jī)：55%。主要考核學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)整體掌握程度，基本分析計(jì)算能力，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

通過(guò)形成性評(píng)價(jià)機(jī)制，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生問(wèn)題，及時(shí)給予指導(dǎo)與解決，保證了課程的順利實(shí)施與整體效果。

三、教學(xué)效果分析

本課程的慕課建設(shè)在2018年上半年完成，在同年秋季學(xué)期針對(duì)2016級(jí)學(xué)生的開課中，引入了“慕課+雨課堂”的混合式教學(xué)改革。通過(guò)混合式教學(xué)改革，電氣工程專業(yè)2016級(jí)兩個(gè)班總成績(jī)：69.39%，及格率：92.8%，不及格人數(shù)：5人，課程目標(biāo)1—4達(dá)成度分別為：0.725、0.743、0.592、0.754，與上一級(jí)2015級(jí)兩個(gè)班總成績(jī)：69.12%，及格率：81.2%，不及格人數(shù)：13人，課程目標(biāo)1—4達(dá)成度分別為：0.627、0.609、0.350、0.546等情況進(jìn)行對(duì)比分析，與上一級(jí)相比，不及格人數(shù)從上一級(jí)的13人次下降至僅5人次。期末考試試卷對(duì)課程目標(biāo)1—4的達(dá)成度明顯改善。據(jù)本院學(xué)工辦統(tǒng)計(jì)，全院該課程掛科率與上年相比下降了5.39%。

四、結(jié)論與展望

在教育信息化2.0時(shí)代下，如何充分利用慕課平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，改革教學(xué)方法與模式，進(jìn)一步提升中國(guó)高等教育質(zhì)量，是每一位一線教師探討與實(shí)踐的方向之一。本論文介紹信號(hào)與系統(tǒng)課程在此方面的教學(xué)改革舉措與實(shí)施成效，對(duì)相關(guān)課程教學(xué)具有借鑒意義。利用慕課平臺(tái)與雨課堂產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)行為與特征，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的因材施教是下一步的研究目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙麗，鮑瑩瑩.基于混合學(xué)習(xí)的大學(xué)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式實(shí)踐研究[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2017，（9）：75-79，90.

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Teaching Reform and Practice of Signal and System Mixed with "MOOC+Rain Class"

WANG Lian-hong， ZHOU Li， CHEN Jie-ping， LI Shu-tao， ZHANG Xiao-gang， MA Zi-ji， SHAO Xia

（School of Electrical and Information Engineering， Hunan University， Changsha， Hunan 410082， China）

Abstract：Aiming at the difficult teaching problem of signal and system， it is difficult to learn， through the mobile Internet technology， using the mixed teaching method of ``MOOC+Rain Class'' to make full use of the fragmentation of teachers and students， break the time and space restriction in the traditional teaching， so as to effectively organize the teaching and communication and communication before， during and after class. The teaching practice shows that the mixed teaching reform has improved the teaching effect and the cultivation of the student's practical ability.

Key words：mixed teaching; practice; MOOC; rain class

收稿日期：2019-07-04

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳2018年教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：湘教通[2018]436號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：王煉紅（1971-），女（漢族），湖南大學(xué)，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士研究生，研究方向：信號(hào)處理、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)。