混合式教學(xué)對創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

【摘 要】創(chuàng)新思維是高校培養(yǎng)大學(xué)生的主要目標(biāo)之一。本文以“信號與系統(tǒng)”的混合式教學(xué)實踐為例，通過分析課程特點、教學(xué)過程設(shè)計和評價體系設(shè)計，介紹如何在混合式教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新思維;混合式教學(xué);信號與系統(tǒng)

高校作為培養(yǎng)大學(xué)生的主陣地，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維已成為共識?！靶盘柵c系統(tǒng)”作為電子信息類本科專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程之一，在創(chuàng)新思維培養(yǎng)中承擔(dān)著不可忽視的作用。本文以“信號與系統(tǒng)”的教學(xué)實踐經(jīng)驗為在混合式教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維提供一些思考。

1? 創(chuàng)新思維的定義

創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。習(xí)近平總書記指出：“問題是創(chuàng)新的起點，也是創(chuàng)新的動力源?！睆娬{(diào)創(chuàng)新思維要以問題為導(dǎo)向，彰顯出強烈的“問題意識”，通過發(fā)現(xiàn)問題、篩選問題、研究問題、解決問題，不斷推動社會發(fā)展進(jìn)步。因此，在創(chuàng)新思維的培養(yǎng)中，首先應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，其次是多維度思考問題和解決問題的能力。

2? ?面向創(chuàng)新思維培養(yǎng)的混合式教學(xué)設(shè)計

2.1? “信號與系統(tǒng)”課程的特點

“信號與系統(tǒng)”是電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程以高等數(shù)學(xué)、電路分析、復(fù)變函數(shù)等為先修課程，同時，它又是通信原理、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理等課程的先導(dǎo)課程，在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握基本的“信號與系統(tǒng)”的概念和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生從數(shù)學(xué)、物理及工程的角度去分析問題和解決問題的能力。該課程通過數(shù)學(xué)工具對信號和系統(tǒng)建模，通過數(shù)學(xué)變換實現(xiàn)域的變換，通過解方程求解系統(tǒng)響應(yīng)，因教學(xué)內(nèi)容非常抽象，所以對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有較高要求。傳統(tǒng)的“信號與系統(tǒng)”教學(xué)通常以課堂理論推導(dǎo)和實驗仿真為教學(xué)手段，學(xué)生投入很大精力在數(shù)學(xué)運算上，卻對數(shù)學(xué)反映的物理和工程問題反而模糊不清?；旌鲜浇虒W(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，使學(xué)生學(xué)會利用數(shù)學(xué)分析解決物理和工程問題，提高學(xué)生的應(yīng)用和實踐能力。近年來，很多高校開展了“信號與系統(tǒng)”的混合式教學(xué)改革[1-3]，但主要集中在教學(xué)方法的探討上，對創(chuàng)新思維的培養(yǎng)討論不多。

2.2? 混合式教學(xué)過程設(shè)計

混合式教學(xué)是通過“線上+線下”的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)?；旌鲜浇虒W(xué)的關(guān)鍵是及時獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)并快速做出反饋，形成有效互動，促進(jìn)學(xué)生主動思考問題和解決問題。目前，支持混合式教學(xué)的平臺很多，其中，雨課堂是清華大學(xué)與學(xué)堂在線平臺共同推出的一款新型智慧教學(xué)工具，能夠與傳統(tǒng)教學(xué)PPT相結(jié)合，快捷地應(yīng)用在教學(xué)中的每個階段，并將相關(guān)的教學(xué)信息數(shù)據(jù)反饋給教師，同時將教師的解答信息傳遞給學(xué)生。“信號與系統(tǒng)”借助雨課堂開展混合式教學(xué)，能在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)和考核等各個環(huán)節(jié)有效建立師生溝通渠道。

雨課堂課件中可以嵌入學(xué)堂在線平臺的MOOC視頻，這為學(xué)生打開了另一個學(xué)習(xí)通道。筆者所在學(xué)校的“信號與系統(tǒng)”課程引入的是清華大學(xué)教師宮琴的MOOC視頻。每次上課前，教師將帶有MOOC視頻和問題的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機端的雨課堂。推送前，教師針對每個視頻設(shè)置相應(yīng)的思考問題是非常必要的，這會使學(xué)生帶著問題去看視頻，培養(yǎng)學(xué)生的問題導(dǎo)向思維習(xí)慣。學(xué)生看完視頻后需要完成教師給定的預(yù)習(xí)問題。如在“傅里葉變換”這一章節(jié)教學(xué)中，在學(xué)生預(yù)習(xí)視頻后，教師加入兩個工程問題，一是如何獲得信號的頻譜？二是怎樣觀察信號的帶寬？這兩個問題能幫助學(xué)生理解傅里葉變換是分析頻譜的工具，而不僅僅是一種數(shù)學(xué)計算。教師可以在雨課堂查看學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和預(yù)習(xí)效果，了解學(xué)生預(yù)習(xí)掌握知識的程度，動態(tài)調(diào)整課堂講授的內(nèi)容和側(cè)重點。

課堂上采用雨課堂授課，可以實現(xiàn)實時答題、彈幕互動、答題統(tǒng)計結(jié)果及時反饋等眾多功能。由于課堂時間有限，傳統(tǒng)課堂的師生互動難以覆蓋全班學(xué)生。與傳統(tǒng)課堂提問不同，雨課堂可以讓所有學(xué)生參與答題，并統(tǒng)計出每個學(xué)生的參與度與正確率，因為會實時反饋答題結(jié)果，這大大激發(fā)了學(xué)生的參與度和好勝心，使更多學(xué)生更加積極地思考。創(chuàng)新思維的建立以獨立思考為前提，如何讓學(xué)生養(yǎng)成主動思考問題而不是被動接受知識的習(xí)慣，是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的關(guān)鍵?；旌鲜浇虒W(xué)模式下，教師在課堂上不能再按部就班講知識點，而是要不斷提出問題讓學(xué)生思考和討論，特別是要多設(shè)計開放性的問題，讓學(xué)生從多角度開展討論。

如教師在“信號與系統(tǒng)”教學(xué)結(jié)束后，設(shè)計一個讓學(xué)生總結(jié)課程內(nèi)容的問題。有的學(xué)生給出了總結(jié)：一種系統(tǒng)（線性時不變系統(tǒng)）、兩種信號（連續(xù)時間與離散時間）、三大變換（傅里葉變換，拉普拉斯變換，Z變換）。還有學(xué)生給出了另一種總結(jié)：信號篇（信號的表示、運算，時頻域分析）和系統(tǒng)篇（系統(tǒng)的建模、響應(yīng)求解和性能分析）。第一種偏向從數(shù)學(xué)的角度總結(jié)，第二種偏向從工程問題的角度總結(jié)，都很精煉，是從不同角度思考的結(jié)果。

教師課后在雨課堂推送作業(yè)和單元測試題，系統(tǒng)能自動批改客觀題，并統(tǒng)計每道題的全班正確率。教師可以通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)掌握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和全班的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)反饋及時發(fā)現(xiàn)和修正教學(xué)中的問題。但“信號與系統(tǒng)”畢竟屬于理工科課程，教師需要培養(yǎng)學(xué)生的邏輯表達(dá)能力，所以教師可以在作業(yè)中設(shè)置一定比例的主觀題，讓學(xué)生通過拍照上傳解題過程。雨課堂網(wǎng)頁版給教師提供了批改主觀題的功能，能較為清晰地標(biāo)注錯誤之處，并留下批語。

總之，通過雨課堂，可以完整記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程數(shù)據(jù)，不但能給教師提供充分的教學(xué)數(shù)據(jù)作為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)的依據(jù)，還可以為學(xué)生提供反復(fù)學(xué)習(xí)、自省的機會。

2.3? 混合式教學(xué)的學(xué)生考核體系設(shè)計

與傳統(tǒng)教學(xué)不同，混合式教學(xué)更加注重過程考核，雨課堂提供的過程數(shù)據(jù)為過程考核提供了有力支撐?！靶盘柵c系統(tǒng)”在實施混合式教學(xué)后，考核方式也發(fā)生了重大變化，由原先的平時成績（30%，包括作業(yè)和考勤）+期末考試（70%），調(diào)整為現(xiàn)在的平時成績（50%，包括預(yù)習(xí)、簽到考勤、課堂問答與參與度、作業(yè)得分、單元測試及實驗）+期末考試（50%），學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程均納入考核范圍，并有原始數(shù)據(jù)記錄，供學(xué)生查詢。在每學(xué)期開學(xué)，教師首先詳細(xì)介紹考核方法，讓學(xué)生了解如何計算考核成績，清楚學(xué)習(xí)過程的重要性。在學(xué)期中，教師可以定期查看學(xué)生的平時成績，對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，對平時成績得分較低的學(xué)生給予適當(dāng)?shù)奶嵝押投酱佟?/p>

2.4? “信號與系統(tǒng)”混合式教學(xué)的效果

基于雨課堂的“信號與系統(tǒng)”混合式教學(xué)，在筆者所在學(xué)校的信息學(xué)院電子信息工程專業(yè)本科生中已經(jīng)開展了三屆，師生的頻繁互動、輕松有趣的課堂氛圍、公平透明的考核評價體系，獲得了很多學(xué)生的點贊。同時，隨著教學(xué)資源和方法的不斷完善，教學(xué)效果也在不斷提升，主動思考的學(xué)生越來越多，參加專業(yè)競賽的學(xué)生人數(shù)和獲獎人數(shù)逐年增加，本科生發(fā)表高水平論文的人數(shù)也在逐年增加，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)效果得到了初步體現(xiàn)。

隨著我國高校教育改革的深入，混合式教學(xué)將成為未來理工科類專業(yè)高等教育主要教學(xué)方式之一。在新工科教育理念和工程教育認(rèn)證的要求中，創(chuàng)新能力被反復(fù)提起，因此，教師在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，也是未來高校教學(xué)改革的主要目標(biāo)之一。良好的教學(xué)改革效果，離不開對課程各階段的內(nèi)容、實現(xiàn)方案和激勵機制的精心設(shè)計，更離不開學(xué)生的積極配合，只有教師和學(xué)生共同努力，改革才會取得越來越好的成效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孟繁杰，郭寶龍，張玲霞，等.新時代“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2020（3）.

[2]王力謙，解培中.結(jié)合雨課堂的“信號與系統(tǒng)”線下教學(xué)方法研究與思考[J].教育教學(xué)論壇，2020（44）.

[3]宋權(quán)華，廖守琴.基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式的探索與實踐[J].微型電腦應(yīng)用，2018（7）.

【作者簡介】

黃志華（1976～），女，漢族，湖南衡陽人，碩士研究生，副教授。研究方向：語音信號處理。