基于OBE理念的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革

張玉玲,王增鋒,于 泓

(魯東大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264025)

1 “信號(hào)與系統(tǒng)”課程存在的“痛點(diǎn)”問(wèn)題

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是電子信息類(lèi)本科生的一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課及核心課,也是很多985、211高校的研究生入學(xué)考試科目之一。結(jié)合多年的教學(xué)情況分析,“信號(hào)與系統(tǒng)”的教學(xué)過(guò)程中主要存在以下3個(gè)問(wèn)題[1]。

(1)課程理論性很強(qiáng),其中涉及大量數(shù)學(xué)知識(shí),公式推導(dǎo)比較多,內(nèi)容較抽象,雖然學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)分析等課程,但是有相當(dāng)比例的學(xué)生對(duì)之前已學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)已生疏,心理上厭煩理論公式推導(dǎo),比較容易感覺(jué)課程枯燥乏味。

(2)課程應(yīng)用性很強(qiáng),而考核方式卻比較注重理論,學(xué)生為了應(yīng)試,能夠通過(guò)機(jī)械記憶和強(qiáng)化做題來(lái)記住大部分知識(shí)點(diǎn),但是卻不能夠?qū)⒗碚摳拍睢⑽锢憩F(xiàn)象和工程應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來(lái),探索創(chuàng)新能力較差,不能夠?qū)W以致用。

(3)課程內(nèi)容豐富,知識(shí)點(diǎn)多且零散,但是教學(xué)時(shí)間有限,需要學(xué)生課余時(shí)間發(fā)揮主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力,然而學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確,缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的“內(nèi)驅(qū)力”。

雖然學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力相對(duì)薄弱,但在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下成長(zhǎng)起來(lái)的當(dāng)代大學(xué)生,對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)具有十分強(qiáng)烈的好奇心,而且擅長(zhǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取學(xué)習(xí)資源。因此,為了解決課程中存在的上述問(wèn)題,結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn),通過(guò)課程思政激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力,通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的精心組織提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力,通過(guò)信息化的教學(xué)方法和手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率。

2 “信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐

2.1 教學(xué)理念及思路

基于OBE理念,圍繞通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)反向設(shè)定課程目標(biāo),并通過(guò)相應(yīng)的反饋環(huán)節(jié),以達(dá)到對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行閉環(huán)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)整的目的[2]。課程重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的物理意義以及工程應(yīng)用價(jià)值,堅(jiān)持理論分析與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合,堅(jiān)持基礎(chǔ)理論與前沿科技緊密結(jié)合,堅(jiān)持課堂教學(xué)與課外學(xué)術(shù)活動(dòng)緊密結(jié)合,通過(guò)“三個(gè)結(jié)合”,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)“內(nèi)驅(qū)力”。

課程采用“3+3+3”的設(shè)計(jì)思路:采用不同的教學(xué)方法,堅(jiān)持傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)三者協(xié)調(diào)發(fā)展;充分利用信息化資源,針對(duì)課前、課上、課后3個(gè)階段采取不同的教學(xué)平臺(tái)設(shè)定不同教學(xué)任務(wù);課堂教學(xué)從“案例導(dǎo)入”“知識(shí)點(diǎn)講解和分析討論”“總結(jié)歸納”3個(gè)方面層層遞進(jìn),同時(shí)利用MALTB仿真工具將抽象的概念可視化,加強(qiáng)師生互動(dòng),活躍課堂氛圍,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2 教學(xué)模式改革

采用以學(xué)生為中心、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的模式來(lái)組織教學(xué)活動(dòng),結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式、翻轉(zhuǎn)課堂模式、分組討論模式,探索將現(xiàn)有課程網(wǎng)站、超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)、MOOC平臺(tái)等多種互聯(lián)網(wǎng)資源整合的深層次多元混合教學(xué)模式,并根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易程度,靈活切換各種教學(xué)模式[3]。

2.3 教學(xué)內(nèi)容改革

理論課程內(nèi)容可總結(jié)為兩大系統(tǒng)、兩種分析方法、三大變換,以此基本理論內(nèi)容為核心,重點(diǎn)從課程思政和案例驅(qū)動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展。

(1)教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容有效的同思政教育相融合,避免簡(jiǎn)單的說(shuō)教[4]。一是通過(guò)介紹信號(hào)與系統(tǒng)的發(fā)展歷史及其在不同國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用,培養(yǎng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過(guò)介紹我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸,激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。信號(hào)與系統(tǒng)課程中涉及的重要基礎(chǔ)理論,凝聚了若干科學(xué)巨匠的心血,結(jié)合他們的生平事跡,引導(dǎo)學(xué)生探索科學(xué)、勇于創(chuàng)新,培育工匠精神。

(2)在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容之外,增加案例研討,從工程實(shí)踐項(xiàng)目中,從學(xué)科競(jìng)賽題目中以及教師的科研項(xiàng)目中提煉出與課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),豐富教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生感受到學(xué)科研究的深度和廣度,了解目前所學(xué)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和進(jìn)一步研究的方向。

2.4 教學(xué)方法改革

利用互聯(lián)網(wǎng)資源與信息化手段,在課前、課上、課后分別設(shè)定不同教學(xué)任務(wù),分為先導(dǎo)知識(shí)點(diǎn)、課程知識(shí)點(diǎn)、拓展知識(shí)點(diǎn)3個(gè)層次。(1)在課前預(yù)習(xí)階段提前發(fā)布兩類(lèi)信息:一是課程要用到的先導(dǎo)數(shù)學(xué)知識(shí),以便基礎(chǔ)較差的同學(xué)提前復(fù)習(xí)鞏固。二是本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),附加參考文獻(xiàn)供學(xué)生自學(xué),對(duì)于復(fù)雜的任務(wù)鼓勵(lì)學(xué)生采用分組討論的模式協(xié)作完成。(2)課堂講授階段,以問(wèn)題為導(dǎo)引,講授概念和分析方法,加強(qiáng)工程案例的教學(xué),并將傳統(tǒng)理論延伸到當(dāng)代信息處理的前沿。為活躍課堂氣氛,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性,采取搶答、分組討論、隨機(jī)提問(wèn)、讓學(xué)生站講臺(tái)等方法,鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力,進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深刻理解。(3)課后自主學(xué)習(xí)階段,學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)廣泛查閱資料,利用第二課堂參與各種比賽及教師科研活動(dòng),學(xué)以致用。

2.5 教學(xué)手段改革

在課堂教學(xué)中,綜合應(yīng)用多種教學(xué)手段,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,主要有以下幾點(diǎn)[5]。

(1)采用黑板板書(shū)進(jìn)行數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)演示,采用集圖文動(dòng)畫(huà)于一體的多媒體課件和電子教案展示抽象的概念,采用MatLab仿真軟件對(duì)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行可視化的直觀表現(xiàn),以生動(dòng)的表現(xiàn)形式講述動(dòng)態(tài)性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(2)將任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、思維導(dǎo)圖法引入信號(hào)與系統(tǒng)的課堂。“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中講過(guò)兩大類(lèi)方法,時(shí)域分析法與變換域分析法,對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng),學(xué)生可以采用不同的方法進(jìn)行分析,并進(jìn)行對(duì)比?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程知識(shí)點(diǎn)比較零散,要求學(xué)生在每一章結(jié)束后,能夠畫(huà)出思維導(dǎo)圖,將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái),記憶更加牢固。

2.6 考核方式的改革

理論課成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)組成。期末試卷中減少煩瑣的公式推導(dǎo),根據(jù)課程目標(biāo),主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握及靈活應(yīng)用能力。另外增設(shè)附加題,包括綜合設(shè)計(jì)題或技術(shù)前沿相關(guān)內(nèi)容,考察學(xué)生課余時(shí)間的學(xué)習(xí)成果。平時(shí)成績(jī)又細(xì)分為作業(yè)成績(jī)和課堂表現(xiàn)成績(jī),鼓勵(lì)學(xué)生以不同的方法完成作業(yè)題,而課堂上的討論發(fā)言、課程項(xiàng)目的分析匯報(bào)也均計(jì)入課堂表現(xiàn)成績(jī)。

為了提高學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度,實(shí)驗(yàn)課跟理論課相同,也要進(jìn)行正規(guī)的考試,打破傳統(tǒng)情況下全部學(xué)生一份試卷的做法,一人一題,抽簽決定,更能考察出學(xué)生實(shí)際水平。

這樣的考評(píng)方法避免了一卷定成績(jī)的做法,促進(jìn)教師對(duì)于教學(xué)過(guò)程的監(jiān)督管理,可以激勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)日常的學(xué)習(xí)積累。

2.7 教學(xué)評(píng)價(jià)改革

對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)由以前的教師評(píng)價(jià)為主,只在乎考試成績(jī)的單一評(píng)價(jià)方式向多元化、過(guò)程化、數(shù)據(jù)化改變,多主體參與,采用學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、小組評(píng)價(jià)、教師點(diǎn)評(píng)等多種形式,平時(shí)表現(xiàn)和期末成績(jī)等多個(gè)評(píng)價(jià)成績(jī)并用,實(shí)現(xiàn)由終結(jié)性評(píng)價(jià)向全過(guò)程評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變。

學(xué)生對(duì)老師的評(píng)價(jià)由學(xué)生期末評(píng)教的單一評(píng)價(jià)方式,專(zhuān)家聽(tīng)課、同行評(píng)教、學(xué)生反饋、調(diào)查座談等多種形式貫穿教學(xué)過(guò)程,便于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路與教學(xué)進(jìn)度,而不是期末時(shí)候僅由學(xué)生對(duì)教師進(jìn)行評(píng)教,無(wú)法實(shí)時(shí)地改進(jìn)教學(xué)。期末根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度分析,進(jìn)行教學(xué)方法和手段的持續(xù)改進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本課程的教學(xué)改革創(chuàng)新在教學(xué)過(guò)程中獲得了良好的效果,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性顯著提升。以學(xué)生為中心,以教師為引導(dǎo),通過(guò)課前布置思考題,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)有了方向,并且能“帶著問(wèn)題上課”,課上通過(guò)對(duì)相關(guān)問(wèn)題的討論,有助于吸收課程知識(shí)點(diǎn),提高了學(xué)習(xí)效率;通過(guò)開(kāi)展案例研討式教學(xué),學(xué)習(xí)不再局限于書(shū)本知識(shí),實(shí)際應(yīng)用案例能夠豐富教學(xué)內(nèi)容并把理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái),在數(shù)學(xué)公式、物理意義和工程應(yīng)用之間搭起一座橋梁。