對分課堂模式下信號與系統(tǒng)課程改革探討

張 剛

(重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶 400065)

信號與系統(tǒng)課程是面向電子類與通信類等專業(yè)學生開設的基礎必修課，但由于課程理論概念偏多，內(nèi)容比較抽象，因此學生理解和掌握起來有一定的難度[1]。目前，在授課形式上，仍采用以教師講授為主的傳統(tǒng)教學模式，學生被動接受知識，學生的學習興趣和動力不足，教學效果不夠理想。因此，優(yōu)化課堂教學模式，提升教學質(zhì)量，成為課堂教學改革的重點。對分課堂是將傳統(tǒng)課堂分成兩部分，在壓縮教師授課時間的基礎上，保證學生有足夠的時間進行討論，充分消化和吸收教師所授課程內(nèi)容。

1 傳統(tǒng)授課方式的弊端

課堂教學是教學活動的主要形式，課堂質(zhì)量直接影響著教學質(zhì)量。傳統(tǒng)的教學模式處于教師滿堂灌的狀態(tài)，學生沒有發(fā)揮的空間，趨向被動接受[2]。以信號與系統(tǒng)課程為例，課程的重點在于讓學生理解時域和頻域的概念以及三大變換的使用。重點內(nèi)容中包含大量理論概念和公式推導，具有很強的理論性和實踐性。教師若全程單向地灌輸知識點，會使學生缺乏思考時間，無法達到充分理解的目的。傳統(tǒng)教學模式的弊端表現(xiàn)在以下方面：第一，教師單向灌輸式授課，學生缺乏主動探索知識的動力，降低了學習的主動性。第二，教師的授課方式比較固定、單一，授課內(nèi)容主要照搬教材中的重點內(nèi)容[3]，缺少行業(yè)前沿信息和動態(tài)。第三，理論教學時長所占比重過大，缺乏實踐教學的輔助，導致學生所學知識僅停留在理論階段，實踐操作能力不足[4]。

在新型教學模式中，教師可根據(jù)自己的科研方向，為學生提供更多實踐教學的機會，使學生有機會參與到更多研究中來，指導并幫助學生查閱相關文獻，參與到科研項目中，提升科研素質(zhì)，實現(xiàn)學生個性化發(fā)展的目的，促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

2 對分課堂在信號與系統(tǒng)課程中的應用

2.1 對分課堂概述

對分課堂的核心理念是將傳統(tǒng)課堂分為兩個部分，一半課堂時間分配給教師，另一半課堂時間通過不同的形式分配給學生，開展有效的課堂討論[5]。對分課堂的關鍵性創(chuàng)新在于將內(nèi)容講授與學生討論分開，使學生在課堂上有足夠的時間自主安排學習，進行個性化的內(nèi)化吸收。對分課堂在時間上將教學分為3個部分，分別為講授(Presentation)、內(nèi)化吸收(Assimilation)和討論(Discussion)，也稱為PAD課堂[6]。對分課堂相對于傳統(tǒng)課堂教學的優(yōu)勢在于，其兼顧了教師授課與學生思考。在傳統(tǒng)的授課模式中，教師無法掌握每個學生的知識接受程度，無法做到因材施教，導致部分學生因內(nèi)容難度較大而喪失學習信心。在對分課堂教學模式下，學生擁有獨立的思考空間，可結(jié)合教師所授知識，在討論環(huán)節(jié)發(fā)表和分享自己的看法和思考。

2.2 課前階段

在每次新課程開始前，教師可根據(jù)需要設置班級、課程等信息，學生只需要輸入課堂碼就可以加入對應班級。教師根據(jù)即將要講授的教學內(nèi)容上傳相關資料，以供學生提前預習，并設置一些簡單問答，督促學生在課前完成，以此實現(xiàn)對課程的大體認知。以傅里葉變換為例，在這一階段，教師可以上傳一些有關傅里葉變換的動畫演示，將抽象的理論形象化，加深學生對時域和頻域概念的理解，同時了解為什么要引入頻域變換，引導學生積極進行課前思考。

2.3 課堂教學階段

課堂教學正式開始前，教師可根據(jù)學生在預習階段提交的作業(yè)，總結(jié)學生存在的共性問題，引導學生發(fā)表自身觀點，教師可以針對學生的預習情況調(diào)整教學策略。對分課堂能夠提供全方位的教學輔助，具有以下功能：第一，課前考勤。教師自主設置考勤方式，學生快速簽到，后臺對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，提升了考勤效率。第二，課堂提問。教師可根據(jù)實際情況設置隨機提問、搶答、輪答等提問方式，有效提升了學生的積極性。第三，課堂在線練習。教師每講授一個重要知識點，可通過課堂在線練習了解學生對知識的掌握程度。例如，講完傅里葉變換的求解問題時，可將事先準備好的習題上傳至系統(tǒng)，引導學生完成練習，進而隨時了解學生對課上所講知識的掌握程度。第四，課堂作業(yè)。作業(yè)形式多種多樣，如一段錄音、一個閱讀材料，設置好作業(yè)提交時間后即可發(fā)布至系統(tǒng)中。此外，對分課堂還提供了學生互評的功能，加強了學生之間的溝通和了解，促進共同進步。

2.4 課后階段

課堂教學結(jié)束后，教師布置相關內(nèi)容的課后習題，幫助學生鞏固課上所學知識，總結(jié)學生作業(yè)中存在的問題，將問題及時反饋給學生，針對學生的共性和個性問題進行答疑。

2.5 理論與實踐相結(jié)合

MATLAB作為一款常用的仿真計算工具，以其強大的功能得到眾多理工類高校的青睞。通過MATLAB的形象展示，可以使學生更加直觀地了解抽象、枯燥的學科知識，在很大程度上提高學生的學習積極性，使學科知識更加生動具體，幫助學生輕松掌握所學知識，大大提高課程教學質(zhì)量。因此，開展信號與系統(tǒng)課程的驗證性仿真實驗十分必要。應先分析幅頻特性曲線、相頻特性曲線和零極點分布圖等學習過的系統(tǒng)，然后進行仿真實驗驗證學生所學理論知識，加強其對知識的深層次了解，提升學生的實踐操作能力。教師也可根據(jù)自己的科研方向，為學生提供更多實踐教學的機會，鼓勵學生參與到科研項目中來，提升科研素質(zhì)。

2.6 考核方式

為了提升對分課堂模式的應用效果，開展傳統(tǒng)的課程考核方式改革勢在必行。針對信號與系統(tǒng)課程特點，優(yōu)化和制訂了一套全新的考核標準：

總成績=平時成績×10%+期中成績×10%+期末成績×30%+匯報成績×30%+實驗成績×20%

其中，平時成績包括課堂綜合表現(xiàn)和作業(yè)，期中考試和期末考試根據(jù)不同階段的學習內(nèi)容靈活設計題目，減少死記硬背，重點考查學生對重要知識點的分析與應用，真正做到融會貫通，匯報成績由學生評價和教師評價共同得出，實驗成績根據(jù)仿真效果打分。這種分布式考核方式將總成績分散在整個學習過程中，既保證了知識的講授，又鍛煉了學生的綜合學習能力，促進了學生的全面發(fā)展，符合當代教育目標，有利于促進高素質(zhì)復合型人才的培養(yǎng)。

3 對分課堂在信號與系統(tǒng)課程中的應用優(yōu)勢

3.1 加強了師生間的互動

在傳統(tǒng)的課堂教學中，教師更加重視內(nèi)容的講授，這種滿堂灌的教學方式使得學生與教師在課堂上的交流較少，導致教師對學生的知識掌握程度了解不夠，教學質(zhì)量得不到保證。對分課堂中的討論環(huán)節(jié)，使學生有機會將課上不理解的內(nèi)容與教師和同學進行探討，從而加強了師生間的互動和交流，提升了課堂教學質(zhì)量。

3.2 促使教學更具針對性

預習階段可以幫助學生了解學習的重點，教師可以針對學生對知識的掌握情況，調(diào)整教學策略，節(jié)省課堂時間，提升教學效率。比如，學生在課前已經(jīng)了解了傅里葉變換的基礎概念，教師在課堂上就可以著重講解傅里葉變換的求解問題。此外，教師可以根據(jù)學生每次提交的作業(yè)情況了解學生的知識掌握程度和存在的問題，并進行有針對性的講解，從而提升教學質(zhì)量。

3.3 有助于建立完整的知識體系

課前預習、課堂教學、課后作業(yè)等模塊，共同構(gòu)成了對分易學習平臺。正式上課前，教師可以在網(wǎng)上搜索視頻、圖片等相關教學資料，豐富課堂教學形式，使枯燥的教學內(nèi)容更加生動形象。例如，在講解三大變換的概念之前，以視頻片段開場，吸引學生的注意力，使其對授課內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣。課堂上，為了加深學生對知識的記憶，還可以結(jié)合自身教學經(jīng)驗引入相關案例，豐富教學內(nèi)容。當然，課堂學習只是掌握知識的第一步，課堂結(jié)束后，教師還應根據(jù)學生的實際情況布置一些與課堂知識緊密相關的練習題，為學生從對教學內(nèi)容的初步了解到基本掌握提供保障，進而幫助學生建立完整的知識體系。

4 結(jié)語

在對分課堂模式中，雖然教師的授課時間變短了，但知識傳遞的有效性提升了?，F(xiàn)階段，對分課堂模式中的一些功能仍需進一步優(yōu)化和完善，促使教師更加高效地完成教學任務，提升教學質(zhì)量和效果。