融入思政元素的信號與系統(tǒng)混合式教學(xué)模式研究

易迎彥 陶 珺 郜洪云 胡昌奎

（武漢理工大學(xué)理學(xué)院物理系 湖北·武漢 430070）

信號與系統(tǒng)是電子信息、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是理工科其它相關(guān)專業(yè)的主干課程。課程內(nèi)容理論性強，抽象難以理解，涉及的計算煩瑣。以MOOC模式開展“微課視頻”和“面授教學(xué)”相融合的混合教學(xué)模式，有利于調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，活躍師生間雙向互動[1]。本文主要研究在“信號與系統(tǒng)”的教學(xué)過程中，如何有效地將基于MOOC的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式和現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行結(jié)合，重新整合課程內(nèi)容和體系，以網(wǎng)絡(luò)課堂為平臺，始終貫穿微課程、計算機仿真和創(chuàng)新實驗教學(xué)為主要教學(xué)手段，實現(xiàn)“信號與系統(tǒng)”教學(xué)效果和質(zhì)量的提高，從而達(dá)到為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和能力和具有較強競爭力的新型創(chuàng)造性人才?；旌鲜浇虒W(xué)模塊主要分為在線模塊和課堂面對面交流模塊，如圖1所示。

圖1：總體技術(shù)路線

信號與線性系統(tǒng)理論課程不僅是信號傳輸、控制和處理類系列課程的理論基礎(chǔ)，而且作為公共基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的橋梁，它的成功開展不僅關(guān)乎本科生從公共基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的順利轉(zhuǎn)換，更是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此本文針對信號與線性系統(tǒng)課程的這一特點，嚴(yán)格制定了一整套教學(xué)體系和內(nèi)容，由淺入深、承前啟后、深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地完成在線學(xué)習(xí)、面對面課堂交流、和一對一網(wǎng)絡(luò)答疑和指導(dǎo)，為后續(xù)其他課程奠定扎實的理論基礎(chǔ)。

1 在線模塊

1.1 理論在線模塊

任課教師在明確具體的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)時間后，必須及時通過網(wǎng)絡(luò)平臺上傳相關(guān)的教學(xué)PPT、微視頻和微課件、習(xí)題和作業(yè)、階段任務(wù)等，以及相關(guān)的最新科研、科技資料和視頻，供已選課的學(xué)生提前下載和了解課程內(nèi)容的相關(guān)資料，為即將開始的教學(xué)環(huán)節(jié)做好準(zhǔn)備。

進(jìn)入教學(xué)環(huán)節(jié)后，學(xué)生利用課外時間完成相關(guān)資料的下載、學(xué)習(xí)和完成作業(yè)，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺和教師進(jìn)行一對一交流，及時將信息反饋給教師，教師不僅要通過網(wǎng)絡(luò)平臺監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)，而且根據(jù)學(xué)生的反饋情況制定面對面課堂討論內(nèi)容。

1.2 實驗在線模塊

任課教師必須提前通過網(wǎng)絡(luò)平臺上傳相關(guān)的實驗內(nèi)容、實驗仿真和三維動畫、思考題等，學(xué)生則利用課外時間完成相關(guān)資料的下載、學(xué)習(xí)和思考題，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺和教師進(jìn)行一對一交流，及時將信息反饋給教師，教師則通過網(wǎng)絡(luò)平臺監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而且根據(jù)學(xué)生的反饋制定面對面課堂討論內(nèi)容。

1.3 專題研討課在線模塊

教學(xué)中對重點和難點知識點增加研討課。這一教學(xué)形式，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮其創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力。任課教師在課程開始之前通過網(wǎng)絡(luò)課堂將研討課任務(wù)書、研討課分組說明等資料及時上傳，學(xué)生則利用課外時間完成相關(guān)資料的下載、研討課課題的調(diào)研、設(shè)計及課程展示PPT的制作，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺和教師進(jìn)行一對一交流，及時將信息反饋給教師，教師則通過網(wǎng)絡(luò)平臺監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而且根據(jù)學(xué)生的反饋確定面對面課堂展示內(nèi)容的時間。

2 面對面模塊

2.1 理論教學(xué)面對面課堂交流模塊

經(jīng)過前期的在線學(xué)習(xí)和交流后，課堂時間則完全是開放式的討論和互動，教師對學(xué)生的問題進(jìn)行解惑答疑，學(xué)生則是將自己的學(xué)習(xí)成果展示給教師，并和教師討論進(jìn)展情況。最后教師根據(jù)每個學(xué)生的成果展示和交流，對每個學(xué)生進(jìn)行評測。

課堂交流結(jié)束后，教師根據(jù)面對面交流情況及時制定下一次的階段任務(wù)，并通過網(wǎng)絡(luò)課堂發(fā)布階段任務(wù)和更新教學(xué)資料和視頻。每周的信號與線性系統(tǒng)在線和面對面教學(xué)結(jié)束后，教師和學(xué)生則進(jìn)入信號與線性系統(tǒng)實驗的在線和面對面操作模塊。

這樣先學(xué)習(xí)后討論的靈活教學(xué)模式，即“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方式，可以讓學(xué)生根據(jù)自身的時間合理安排學(xué)習(xí)計劃，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。以知識點為模塊的MOOC視頻和微課件，可以讓學(xué)生系統(tǒng)掌握每個知識點。網(wǎng)絡(luò)平臺的應(yīng)用可以讓學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)打破時間和空間的限制，學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)和交流，避免課堂時間是教師一個人表演的傳統(tǒng)模式，有助于提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

2.2 實驗教學(xué)面對面課堂交流模塊

經(jīng)過前期的在線學(xué)習(xí)和交流，信號與線性系統(tǒng)實驗時間則是以學(xué)生為主的實驗操作和演示環(huán)節(jié)，在過程中，教師對學(xué)生的問題進(jìn)行解惑，并和學(xué)生進(jìn)行交流，最后教師根據(jù)每個學(xué)生的操作和討論情況，讓學(xué)生嘗試更進(jìn)一步的創(chuàng)新實驗探索，并對每個學(xué)生進(jìn)行評測。

課堂交流結(jié)束后，教師根據(jù)面對面交流情況，及時發(fā)布階段任務(wù)并對學(xué)生的實驗總結(jié)報告進(jìn)行評閱。每次信號與線性系統(tǒng)實驗在線和面對面教學(xué)結(jié)束后，教師和學(xué)生則進(jìn)入下一階段的在線和面對面操作模塊。這樣理論和實驗相結(jié)合的教學(xué)模式更容易被學(xué)生接受，可以大大調(diào)動學(xué)生的積極性，提高教學(xué)效果。

2.3 專題研討課面對面課堂交流模塊

研討課以分組答辯的形式對課程的某些知識點或拓展的知識進(jìn)行討論。將學(xué)生利用課外時間完成的研討課題的設(shè)計方案及課程展示PPT，在課堂上進(jìn)行展示。課堂變成了學(xué)生們發(fā)揮聰明才智的舞臺[2]。在這一環(huán)節(jié)中教師作為主導(dǎo)，把握研討的內(nèi)容，并對學(xué)生討論時遇到的疑問和錯誤及時進(jìn)行講解。通過這種形式，不僅能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力，而且充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時也能夠使教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并從學(xué)生的辯論中學(xué)到知識，與學(xué)生進(jìn)行深入互動。

3 融入課程思政元素，將立德樹人貫徹到課堂教學(xué)

在在線模塊的網(wǎng)絡(luò)平臺上提供科學(xué)家故事欄目和最新研究成果，通過價值熏陶做到思政育人。而在理論面對面環(huán)節(jié)通過思政與課程知識點的融合，內(nèi)化于心、外化于行，比如在講授以科學(xué)家（如傅里葉、拉普拉斯、吉伯斯和奈奎斯特等）命名的知識點時，講述科學(xué)家故事，講授科學(xué)探索思維過程，讓學(xué)生感知問題的提出和思考過程，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。引導(dǎo)學(xué)生樹立不怕困難、勇于探索的科學(xué)精神和精益求精的工匠精神，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如在介紹傅里葉變換在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用時，移動通信的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是華為制定的，但華為卻遭到美國封殺，在課堂上探討這些事情，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)[3]。

4 結(jié)束語

本文介紹了混合式教學(xué)模式在信號與系統(tǒng)課程教學(xué)中的具體實施方案，并將思政元素融入到線上和線下的教學(xué)過程中，采用這種教學(xué)模式，不僅可以提交學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性以及自主學(xué)習(xí)的能量，而且可以使知識性與思想性相統(tǒng)一，將教書與育人相統(tǒng)一。