于華楠

（東北電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012）

2015年3月5日，國務(wù)院總理李克強在政府工作報告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”概念后，一時間就成為關(guān)注度極高的社會焦點[1]。隨著教學(xué)改革的深入和信息化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代信息化教育的發(fā)展要求，越來越多的人開始通過互聯(lián)網(wǎng)平臺獲取更多的學(xué)習(xí)資源[2]。因其具有實時交互、操作方便且靈活多樣的特點，在教學(xué)環(huán)節(jié)被廣泛應(yīng)用。

“信號與系統(tǒng)”是電氣工程及其自動化專業(yè)和通信電信等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，以信號特性和處理等工程問題為背景，經(jīng)過數(shù)學(xué)抽象及理論概括形成，是兼?zhèn)漭^強的專業(yè)理論性和工程實用性的一門課程[3]。傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式側(cè)重于理論公式的理解和推導(dǎo)，欠缺對數(shù)學(xué)模型和工程應(yīng)用的理解，也缺少對學(xué)生積極性的調(diào)動。在課時推進的過程中逐漸有學(xué)生掉隊，放棄對課程的深入學(xué)習(xí)。

“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用使師生互動更平等、自然，免于形式化。經(jīng)典教學(xué)模式下的課堂，老師期待學(xué)生給予響應(yīng)和互動，但教學(xué)效果仍主要集于在學(xué)習(xí)積極性更強、基礎(chǔ)更好的學(xué)生上，很多響應(yīng)滯后的學(xué)生會在猶豫中錯過讓自己學(xué)習(xí)狀態(tài)更積極的環(huán)節(jié)。在各種學(xué)習(xí)平臺進行網(wǎng)上授課的過程學(xué)生在電腦屏幕前輕松“卸下包袱”，更積極地響應(yīng)課堂互動。在“信號與系統(tǒng)”課程建設(shè)過程中，對課程內(nèi)容、知識結(jié)構(gòu)、教學(xué)形式、考核形式和學(xué)習(xí)安排都有更高的要求，結(jié)合“信號與系統(tǒng)”課程的特點，本文提出“互聯(lián)網(wǎng)+多層次”案例教學(xué)模式。

1 “信號與系統(tǒng)”課程特點

“信號與系統(tǒng)”是一門理論性很強的專業(yè)基礎(chǔ)理論課。國內(nèi)高校的“信號與系統(tǒng)”課程一般為64～72學(xué)時。學(xué)生建立整體知識框架必不可少的邏輯主線[4]：（1）基本信號及其響應(yīng)。（2）信號的不同分解方法。（3）LTI系統(tǒng)的不同分析方法。

“信號與系統(tǒng)”課程理論性、概念性較強，涉及大量的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)。在不斷的探索和實踐中，傳統(tǒng)教學(xué)模式向現(xiàn)代教學(xué)過渡，已逐漸采用更豐富的教學(xué)手段，多媒體電子教案、Matlab仿真演示等。然而，對于“信號與系統(tǒng)”課程來說，集中的課堂板書教學(xué)是推演公式、數(shù)學(xué)模型建立的重要環(huán)節(jié)，其他教學(xué)手段和方法更適合作為輔助放在課后完成。于是，基于“互聯(lián)網(wǎng)+多層次”的案例教學(xué)方式可以充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺資源，且更適合這門課程的教學(xué)過程。

2 圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+多層次”案例構(gòu)建“信號與系統(tǒng)”教學(xué)新模式

2.1 超星爾雅

互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)體現(xiàn)出更廣泛和有效的應(yīng)用環(huán)境。各種平臺在不同課程類別的教學(xué)中，展示了其多面性。學(xué)生在上課前可通過超星爾雅手機客戶端進行自學(xué)，了解課程的整體框架和基礎(chǔ)知識點。平臺包含教學(xué)內(nèi)容PPT、學(xué)術(shù)報告、文獻綜述、視頻網(wǎng)課等豐富的教學(xué)資料（http://i.mooc.chaoxing.com/space/index.shtml）。課程內(nèi)容按教學(xué)目標(biāo)和重點難點分層次，題庫資源按章節(jié)和題型歸納整理。授課教師在討論區(qū)定期分時段線上答疑，可以充分利用平臺優(yōu)勢與學(xué)生進行線上線下互動。讓學(xué)生從理論到案例全面、透徹地掌握相關(guān)知識，通過最新文獻可以了解信號與系統(tǒng)分析方法的前沿進展，達到培養(yǎng)學(xué)生有目標(biāo)的學(xué)習(xí)、有針對性地實踐，并尊重個體特點因材施教的教學(xué)目的，從而達到向社會輸出電力和通信綜合型人才的目標(biāo)。

2.2 基于案例的團隊作業(yè)

課程中，信號與系統(tǒng)分析的基本概念及分析方法中包含大量的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)，具有一整套完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系。對于初次接觸的本科生來說，其抽象性和邏輯性給學(xué)習(xí)帶來較大阻力。為了使“信號與系統(tǒng)”中抽象的數(shù)學(xué)公式有豐富的物理含義做支撐，本文引入案例教學(xué)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓學(xué)生分組完成不同的案例，并完成相應(yīng)的專題報告。通過對課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的充分研究，以及各屆學(xué)生的教學(xué)反饋，設(shè)計了6個教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)的案例，包括：逆變電路PWM控制系統(tǒng)分析、基于互相關(guān)法的地下自來水管漏點查找、諧波注入阻抗在線測量原理、快遞物流分析、電能質(zhì)量信號分析、數(shù)字圖像處理、水下黑匣子尋找37.5 KHz功率譜分析、快速傅里葉分析和阻抗繼電器的動作特性分析。具體操作方案和案例設(shè)計如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)應(yīng)用案例實施框架

2.3 多層次評價體系

多層次評價體系采用線上線下多層次，精準(zhǔn)個性化評價的方式，改革了傳統(tǒng)教學(xué)評價中單一考核方式帶來的評價偏差，從而全方位反映學(xué)生學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)生和教師共同打分的6種教學(xué)評價方式：超星學(xué)習(xí)通自學(xué)環(huán)節(jié)、騰訊會議討論、團隊案例作品、課堂測試、實驗技能考核和試卷考核，具體占比分配如圖2所示。最終考核成績由兩部分構(gòu)成：個人分?jǐn)?shù)和團隊分?jǐn)?shù)，兩者分?jǐn)?shù)占比分別為80%和20%。老師考核線上討論互動、實驗成績、平時作業(yè)和試卷成績，給出個人成績。團隊成績具體包括專題報告（50%），PPT制作（30%）和匯報交流（20%）。

3 實踐效果

“信號與系統(tǒng)”應(yīng)用超星平臺，在開課前已完善平臺資源，為學(xué)生提供課下自主學(xué)習(xí)的多種素材資料；同時應(yīng)用平臺的簽到和互動系統(tǒng)，可以監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)并在討論區(qū)及時解答各種問題；利用線上作業(yè)，及時、有效地跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進展，并對授課形式和內(nèi)容做積極調(diào)整。

從2019年度學(xué)生的整體試卷成績，可以看到基于“互聯(lián)網(wǎng)+多層次”案例教學(xué)的方式，有很可觀的教學(xué)成效。首先，學(xué)生的試卷成績有顯著提高，與2018年相比，課程目標(biāo)1達成度85.8%，較上期82.5%有所提高；課程目標(biāo)2達成度86.4%，較上期69.9%有明顯提升；課程目標(biāo)3達成度76.8%，較上期74.9%有一定的改善。其次，相應(yīng)的實驗課和后續(xù)課程設(shè)計中，學(xué)生都有良好表現(xiàn)。同時，指導(dǎo)教師在教學(xué)過程中，結(jié)合學(xué)生線上線下的實際問題以及案例專題中的創(chuàng)新想法，可以根據(jù)學(xué)生的積極反饋，不斷完善教學(xué)改革，形成“教學(xué)研”多層次建設(shè)的良性循環(huán)。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的板書式教學(xué)方法是教學(xué)的經(jīng)典形式和根本出發(fā)點，在此基礎(chǔ)上增加“互聯(lián)網(wǎng)+多層次”案例教學(xué)，能夠使授課形式更靈活，學(xué)生參與度更高，教學(xué)效果也有明顯提升。對“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)環(huán)節(jié)的改革和創(chuàng)新，有良好的推動和促進作用。經(jīng)過兩年的實踐后已初見成效，學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量有明顯提高。