基于雨課堂的信號分析與處理教學設計及研究

王 燦

（三峽大學電氣與新能源學院 湖北·宜昌 443002）

新工科的目的是為了中國的戰(zhàn)略發(fā)展需求，繼承和創(chuàng)新教學方式，培養(yǎng)大批掌握核心競爭力的人才。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)+概念逐漸深入人心，教學工作者對線上教學軟件“雨課堂”展示了極大興趣，其中的師生靈活互動和在線考核等功能深受老師和學生的喜愛。眾多教育工作者就進一步結合不同的傳統(tǒng)課程做出了很多探討和嘗試。

1 信號分析與處理課程在傳統(tǒng)教學中廣泛存在的問題

“信號分析與處理”是電氣工程專業(yè)中非常重要的專業(yè)基礎課程，它主要討論連續(xù)時間信號與離散時間信號獲取、信號的頻譜分析方法等內容，涵蓋了高等數(shù)學、電路理論等相關基礎知識。該課程涉及知識面較廣，概念相對抽象，數(shù)學推導繁多。此外，該課程在計算過程中需要處理很多數(shù)學公式，使得學生融會貫通的能力需要達到一個較高的水準，并且學生需要深刻理解其中公式的原理。[1]在傳統(tǒng)教學過程中，老師基本傾向于理論和公式推導，“信號分析與處理”課程的內容較為枯燥，不易激發(fā)學生對該課程的興趣，這阻礙了學生對該課程的深入學習和理解。

鄧小平曾說：“教育也是要向前的，也必須要面對現(xiàn)代化”。傳統(tǒng)教學課堂常用統(tǒng)一標準來培養(yǎng)學生，這種統(tǒng)一標準讓授課老師很難及時了解各個學生在理解知識點上存在的困難，這讓內容豐富的“信號分析與處理”課程因缺少學生的反饋和主動思考能力而變得乏味。在我們認知的傳統(tǒng)教學過程中，對于課前教育這方面還停留在讓學生自主復習書本的某一章節(jié)這一層面上。此外，在以往傳統(tǒng)的教學師生互動中，課堂為主要地點，缺乏更多渠道讓師生之間進行溝通。老師往往不能及時有效的獲得所有學生的反饋。故在新工科如火如荼的建設背景下，“信號分析與處理”亟須進行新教學方法的探討與嘗試。

2 基于“雨課堂”的教學設計與應用

2.1 教學方式的應用

傳統(tǒng)教學模式下很難激發(fā)學生參與課堂的興趣。[2]而現(xiàn)在，教師能夠利用“雨課堂”的相關功能充分的展示相關公式和推導過程，還能夠更加全面和生動的講解所涉及知識面。例如第三章中的主要內容包含傅里葉變換的原理和采樣信號等較為抽象的知識點，通過“雨課堂”的相關功能能夠把復雜的求解過程借助文字、圖形、聲音、動畫等媒介以更加形象和生動的形式面向學生進行講解，讓學生能夠對“信號分析與處理”中的重點、難點有更加深刻的印象。教師和學生能夠在“雨課堂”的雙向互動功能中，利用彈幕、投稿、隨機點名、課堂紅包等功能提供全新的教學互動，從而大大提高學生的課題參與度。學生也可就授課過程中出現(xiàn)的疑問實時通過“雨課堂”的上傳疑問功能向老師反饋自己對某些內容的疑惑。如此，也可以讓教師更加清楚地掌握學生們對該節(jié)課程的理解程度，以便對接下來的教學內容和方式進行相應的調整。

2.2 教學內容的應用

在傳統(tǒng)教學過程中。首先，教材偏重于公式及其推導介紹，這使得學生學習起來非常吃力。此外，學生因不能夠對“信號分析與處理”這門課程的知識融會貫通，導致其難以實現(xiàn)將前后章節(jié)的知識很好的結合起來，使得學生所學的知識是斷層的。教學工作者亟須改變傳統(tǒng)“信號分析與處理”課程的授課方式，需要在傳統(tǒng)的教學方式中利用線上軟件等渠道在原有的授課基礎上更加全面和系統(tǒng)的展示相關章節(jié)內容，以此較為全面的體現(xiàn)本專業(yè)特色，進而大幅度提高授課效率。適當?shù)膽谩坝暾n堂”相關功能可以實現(xiàn)在線討論相關章節(jié)內容和內在關系，從而達到師生之間及時交流的目的?！坝暾n堂”的基本特征是將由老師向學生傳遞的單向知識轉化為師生之間信息的相互反饋。傳統(tǒng)的“信號分析與處理”教學中缺乏課前導讀和自習，教師借助于“雨課堂”可以將導學文件推送到學生手機，以便學生對課前知識進行預習。同時也能夠讓教師在線上了解和考查學生是否已經(jīng)預習，這對老師開展授課有很大的幫助。[3]此外，教師在授課過程中能夠充分利用“雨課堂”的合并整理功能將同一個知識點的不同表達形式進行更加詳細的介紹。比如，在講解“周期信號的傅立葉變換”時，可以從兩個角度出發(fā)，得到兩種不同形式的傅立葉變換，在討論這兩種形式是否一致時，利用“雨課堂”可以多角度來展示二者的差異以及課本上傾向于第一種表示方法的原因。詳細示例如下所示：

2.3 考核方式的應用

傳統(tǒng)的考核方法一般以期末考試為主。而僅僅從這一方面考核無法確定學生是否真正具備運用該課程知識的能力。通過“雨課堂”的相關功能并結合本課程特點，考核方式可以包括四個方面，其中：期末考試占50%、課后作業(yè)占20%、課堂專題討論和在線測試占15%、網(wǎng)絡點名簽到占15%。相較于傳統(tǒng)考核方式，增加了課堂專題討論、在線測試和網(wǎng)絡點名。例如，在z 變換與離散時間系統(tǒng)的z 域分析章節(jié)中，通過“雨課堂”向學生發(fā)送相關測試，如z 變換與z 反變換間轉換關系的測試。如此，便可以使學生及時的在線下鞏固剛剛所學的內容。傳統(tǒng)的點名方式是老師拿著花名冊對上面的每一個學生進行點名簽到，該過程不僅效率低下而且耗時時間長。通過“雨課堂”的二維碼掃碼可以實現(xiàn)在線點名，節(jié)省寶貴的教學時間。

3 結語

基于“雨課堂”的教學模式能夠達到很好的師生互動效果，提高學生學習效率。[5]在“信號分析與處理”課程中，由于其綜合性較強，一直以來都讓不少學生望而卻步，利用“雨課堂”的形式在傳統(tǒng)課堂上對教學方法、教學內容以及考核方式方的改進，有利于培養(yǎng)學生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。[6]近日，習近平總書記就全國學生近視率逐年增加感到十分擔憂，并提出了“野蠻其體魄，文明其精神”。在結合“雨課堂”進行教學過程中，學生可能會比傳統(tǒng)教學模式中更加頻繁的使用手機等移動設備，這對學生的視力也會有所影響，因此有必要提醒學生注意養(yǎng)成良好的用眼習慣。