地方高校信号与系统课程混合式教学探索与实践

地方高校信号与系统课程混合式教学探索与实践
作者：***
来源：《中国教育技术装备》2024年第14期
摘要信号与系统是电子信息类专业的核心课程之一，不仅是后续专业课的基础，而且对于学生专业素养和工程能力的培养具有重要作用。

为了解决地方高校信号与系统课程教学的问题，课程组进行混合式教学改革探索与实践，通过建设在线课程资源、引导学生深度参与教学全过程、对学生进行全面评价等具体措施，帮助学生在自主学习过程中完成知识构建，提高学习质量。

教学实践表明，混合式教学的相关措施可以改善教学效果，对于地方高校其他专业课程建设具有借鉴意义。

关键词地方高校；电子信息工程；信号与系统；混合式教学；教学资源；教学评价
中图分类号：G648.4 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2024）14-0098-04
0 引言
内蒙古自治区地处我国北疆，智能电网、现代农牧业、智能制造、云计算等新兴优势产业的发展，都涉及信号的采集、传输、处理、识别、存储等，因此，对电子信息类人才的需求巨大。

针对内蒙古自治区信息产业发展对人才的需求，内蒙古工业大学电子信息工程专业实施提升计划，于2019年获批国家一流专业建设点，2023年通过工程教育认证。

按照专业人才培养目标和工程教育认证的要求，专业课程贯彻“学生中心、成果导向、持续改进”的理念，开展教学改革，使毕业生能够成为满足市场需求的合格工程师。

信号与系统是电子信息工程专业的核心课程之一，主要研究信号和系统的分析方法，是现代通信网络、信号处理等信息工程领域的基础，理论性与实践性强[1]。

该课程与专业开设的数学课程、主干专业课程都有緊密的联系，对本专业的人才培养具有极其重要的意义[2]。

信号与系统课程具有内容繁多、概念抽象、推导复杂等特点，需要学生具有较好的数学基础并且花费较大的精力才能达到预期教学效果[3]。

在传统教学模式下，学生作为知识接收者进行被动学习，且学习的时空受限，不能充分发挥学习主动性，导致学习效果较差[4]。

因此，信号与系统课程的传统教学模式不利于培养学生自主学习、工程实践等能力，不符合应用型人才培养的要求，无法有效支撑工程教育认证毕业要求的达成。

为了解决信号与系统课程教学中存在的问题，课程组以国家一流专业建设、工程教育认证等工作的开展为契机，进行课程建设和教学改革，以提高学生课程参与度和学习成效为目标，采用混合式教学方式实现由教向学的转变。

1 课程教学问题分析
1.1 教学内容与学时矛盾突出
由于课程理论内容多且复杂，涉及大量的数学变换和推导内容，如果教师按部就班在课堂将原理和公式推导全部讲清楚，需要的学时将远超现有学时。

另外，在工程教育认证背景下，为了培养学生的工程能力，本课程还需要增加一些新的前沿内容和工程案例，教学时间非常紧张，很多内容难以讲全、讲透，导致学生理解接受困难。

1.2 学生参与度低
传统教学模式下，学生属于知识的被动接受者，教学过程主要是课堂上教师的单向灌输，学生与教师互动少、听讲效果差、缺少自主深入学习[5]。

学生不能深度参与教学，不利于对课程基本原理和方法的理解，也不利于自主学习能力和终身学习习惯的培养。

1.3 理论教学与工程实践脱节
信号与系统课程的理论内容是对现代通信、控制、信号处理等实际工程中的普遍规律和方法进行总结提炼形成的，因此，课程具有鲜明的工程背景。

在传统教学中，课程将重心放在理论讲授，忽视理论教学与工程实践的联系，导致学生只关注数学方法而无法应用于工程实践，不利于培养学生的工程能力。

1.4 考核不科学
专业课教学一般采用大班授课，生师比高，教师很难对每个学生的学习过程进行细致考核，一般根据平时作业和期末考试对学生进行考核，不能全面真实地反映学生的学习效果，无法为课程教学的持续改进提供合理可信的依据[6]。

为了解决上述教学问题，课程组探索和实践混合式教学方法，以达到提高学生参与度和增强教学效果的目的。

2 混合式教学
混合式教学是根据建构主义、人本主义和认知心理学等理论形成的一种新式教学方法，将课程教学的核心任务由知识传授转变为知识获取，让学生成为教学的中心和主体。

混合式教学是知识传递和主动学习的有机结合，是学生自主探究与师生、生生之间协作互助的混合，有利于学生深度参与教学过程和知识建构。

2.1 课程教学总体设计
课程组以混合式教学为核心，对课程教学进行总体设计，如图1所示。

教学资源是开展混合式教学的支撑条件，为学生学习的全过程提供资料、评估、答疑等服务。

教学活动分布在课堂内外，除了学校规定的授课时间外，学生可以在任意时间借助在线教学资源自由完成学习任务。

在教学各个环节，教师对学生的学习效果进行评价，对反映出的问题进行总结，并及时对教学策略、教学活动、教学资源等进行改进。

2.2 课程教学资源建设
课程组开发的在线课程于2019年正式在“智慧树”网站上线运行并开放共享，目前被认定为内蒙古自治区在线一流课程。

在线课程提供教学微视频、教学课件、单元导学、章节测试、专题研讨、拓展阅读、期末测试等全套教学资料，并且可以进行在线答疑与讨论。

在线课程可以为内蒙古工业大学的学生提供自主学习资源，可以为其他院校的学生以及社会学习者提供免费教学服务。

同时，课程组利用优慕课平台建设课程主页，主要对选课学生开放，提供单元导学、教学视频、教学课件、阅读材料、随堂测试、单元测试等资源，具有作业提交与评价、答疑讨论等功能，实现师生互动交流、教学效果评价、保存教学资料。

课程教学资源的建立可以有效拓展学生学习的空间和时间，让教学不再受限于固定的地点和学时，解决课程学时不足的问题。

2.3 教学活动与实施
为了解决传统教学中学生参与度不足、学习效果差的问题，使学生成为学习的中心和主体，课程组设计并实施线上和线下学习有机结合的教学活动。

教学过程分为以下三个环节。

2.3.1 课前自学与反馈
课前自学一般是在每次授课前两天进行。

教师发布自学任务，要求学生在规定时间内观看指定的教学视频，利用在线资源自学知识点并完成自学作业。

自学作业一般要求对重要知识点进行归纳总结，以及提出自学后不理解或有疑问的内容。

通过自学，学生可以初步掌握相关知识点，带着疑问进入课堂，提高课堂学习效率。

教师通过自学作业的反馈，可以掌握学生的自学情况，明确教学难点，之后进行针对性的备课，以便在课中环节帮助学生解决难点问题。

2.3.2 课中讨论与练习
课中环节在学生自学的基础上进行知识点梳理、讨论、练习或测试。

授课开始时，教师会对本节知识点进行概述和梳理，然后组织学生对重点、难点展开讨论，进行组间交流。

讨论和交流结束后，教师对本节知识点进行总结，并以练习或测试的形式考查学生对于本节内容的掌握程度，对反映出的问题进行分析，帮助学生更好地理解知识点。

2.3.3 课后复习与总结
课后环节以复习、总结、提高为主。

学生按要求完成和提交作业；对本节学习内容进行总结和反思，归纳所学知识点；每章结束后，以思维导图的形式总结本章知识点之间的关系。

通过课后的复习和总结，学生对所学知识点有了更加深刻的理解，也为后续学习奠定良好的基础。

通过线上和线下结合的教学活动，學生的学习从以往的课堂扩展到课堂内外，实现泛在式学习，有效缓解了学时矛盾。

教学活动中，教师起到组织者、引导者、评价者的作用；学生在深度参与中，完成从知识点到知识体系的构建，对课程内容的理解更加深刻，提高了学习质量。

2.4 教学评价
为了更加科学准确地反映学生的学习效果，课程组将形成性评价和结果性评价结合起来，构建课程学习评价标准，如表1所示。

形成性评价涵盖教学活动的每一个环节，全面考查学生在平时学习过程中的参与度和学习效果，有助于教学策略、教学活动的及时改进。

另外，通过问卷调查、学生评教、达成度分析等主客观结合的评价方式，从不同的角度衡量教学成效，发现问题并进行持续改进。

3 教学成效
信号与系统课程开展混合式教学改革以来，在每个开课学期都会设立教改班和非教改班，教改班采用混合式教学方式，非教改班采用传统教学方式，两个班学生的专业、人数、基础能力等条件相近。

本文以2019级、2020级学生的学习效果为例，对比分析教改班和非教改班在总评成绩、优良率、教学目标达成度等方面的表现，相关统计结果见图2。

可以看出，按照相同的衡量标准，教改班学生各方面的数据均优于非教改班学生，表明混合式教学方法在提升学生学习参与度、学习兴趣和学习成效方面作用显著，解决了传统教学中存在的突出问题。

另外，根据每学期学生评教、问卷调查等反馈信息，学生对于混合式教学、教师的教学能力、自我习得程度等的满意度很高，说明混合式教学符合内蒙古工业大学相关专业学生的特点，可以促进学生的学习和自我提升。

4 结束语
地方高校肩负着为本地区培养信息类高级应用型人才的重任，提高人才培养质量是当前教学改革的核心目标。

作为电子信息类专业的核心课程，信号与系统对于学生的专业素养和工程能力的提升具有重要作用。

针对地方高校学生的特点，采用混合式教学方法解决传统教学中存在的问题，通过构建在线教学资源、引导学生深度参与教学全过程、优化考核教学评价等具体举措，提升学生的学习成效。

教学实践表明，通过混合式教学方法的使用，学生在全过程深度参与下进行知识的自我构建，增强了学习效果。

5 参考文献
[1] 程普，王晓东，刘向君，等.基于认知学习的“信号与系统”教学思考与探索[J].电气电子教学学报，2021，
43（4）：110-114.
[2] 季策，张高原，曹春红，等.信号与系统课程思政建设探索[J].高教学刊，2022，8（19）：182-184，188.
[3] 王丽，王威，刘勃妮，等.“信号与系统”教学改革探索与实践分析[J].电气电子教学学报，2022，44（4）：50-53.
[4] 杨蕾，张雁辉，张育中，等.面向新工科的信号与系统项目式教学研究：以傅里叶变换为例[J].中国教育技术装备，2022（7）：63-67，71.
[5] 倪淑燕，杨新岩，曾朝阳，等.“信号与系统”混合式教学改革思考[J].教育教学论坛，2021（51）：53-56.
[6] 蒋雯，邓鑫洋.“信号与系统”考核模式改革探索与实践[J].科教导刊，2019（2）：24-25.
*项目来源：内蒙古自治区本科教育教学改革研究项目“信号与系统课程思政示范课程”（项目编号：JGYB2022023）；内蒙古自治区混合式一流课程建设项目“信号与系统”。

作者简介：高志奇，博士，副教授。