摘" 要" 針對信號與系統(tǒng)課程在教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，打造五位一體的教學(xué)資源庫，實施四項結(jié)合的教學(xué)機制，確立科學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，以此來充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，全面提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的素質(zhì)和能力。

關(guān)鍵詞" 信號與系統(tǒng)；混合式教學(xué)；教學(xué)改革；信息化教學(xué)；教學(xué)資源庫；MOOC；教材

中圖分類號：E251.3" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）08-0129-04

0" 引言

在“三位一體”的新型軍事人才培養(yǎng)戰(zhàn)略和軍隊院校信息化教學(xué)改革驅(qū)動背景下，5G時代的來臨和在線教育的迅速發(fā)展給軍事教育帶來巨大挑戰(zhàn)，也為軍隊院校順應(yīng)時代潮流、發(fā)展在線教育、創(chuàng)新教育模式帶來機遇[1]。信號與系統(tǒng)課程作為軍校高等教育各電類專業(yè)的一門必修課，屬于專業(yè)背景類別，是本科學(xué)員獲得信號與系統(tǒng)基本理論和技能、掌握系統(tǒng)相關(guān)分析方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，被喻為21世紀(jì)信息時代打開信息科學(xué)之門的鑰匙，是切實提高軍校學(xué)生電子信息素養(yǎng)和實踐能力的必要環(huán)節(jié)。信號與系統(tǒng)課程的基本特點是理論性、系統(tǒng)性和實踐性強，學(xué)員除了需要掌握基本概念、分析方法和綜合實踐方法，還需要具有解決實際問題和自主學(xué)習(xí)的能力。

為有效解決信號與系統(tǒng)課程中存在的諸多問題，提升學(xué)員的綜合素質(zhì)，必須打破現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)模式。因此，開展以應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)為牽引，聚焦實踐為導(dǎo)向的信號與系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)改革研究是十分必要的，研究的突破點在于將現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的新成果引入其中，積極借鑒“線上+線下”混合式教學(xué)模式的成熟經(jīng)驗，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建創(chuàng)新實踐學(xué)習(xí)體系，建設(shè)線上教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)員自主學(xué)習(xí)意識，從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)模式以及教學(xué)過程設(shè)計等多個層次進(jìn)行改革研究。該研究有利于推進(jìn)軍隊院校信息化教學(xué)改革，對提升院校人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和實踐價值。

1" 現(xiàn)狀分析

1.1" 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

信號與系統(tǒng)作為電子信息學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，對理工科大學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著重要且深遠(yuǎn)的影響，在人才培養(yǎng)計劃中處于重要地位。當(dāng)前，國外的工科課程大多數(shù)是以Lecture、Recitation、Lab的形式組織的，Lecture類似于普通的授課課堂，Recitation是由助教擔(dān)任的小班規(guī)模的復(fù)習(xí)答疑，Lab為實驗課。

在國內(nèi)，西安電子科技大學(xué)采用課堂理論教學(xué)和線上實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，“問題+知識+案例”相結(jié)合的教學(xué)方法，同時對考核方式進(jìn)行改革。將在線課程的建設(shè)和線上資源的合理使用相結(jié)合，既能夠擴充理論教學(xué)的深度和廣度，又能夠提高學(xué)生的工程實踐能力，從而體現(xiàn)以學(xué)生為中心的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)，提高教學(xué)質(zhì)量。北京郵電大學(xué)將傳統(tǒng)講授型教學(xué)方法與基于團隊學(xué)習(xí)的教學(xué)法相結(jié)合，設(shè)計并構(gòu)建可基于團隊學(xué)習(xí)（LTBL，Lec-ture and Team Based Learning）的混合式教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、交互性，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)目標(biāo)。在軍內(nèi)，陸軍炮兵防空兵學(xué)院借助泛雅平臺和雨課堂等信息化手段，積極開展信號與系統(tǒng)線上線下混合式教學(xué)模式探索，實現(xiàn)學(xué)員課前自主學(xué)習(xí)、課中教員精準(zhǔn)教授、課后師生間高度互動交流的三階段一體化教學(xué)，并通過實際教學(xué)證明該方法的合理性和有效性[2]。陸軍工程大學(xué)利用信息化手段，開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)，將整個教學(xué)過程規(guī)劃為課前自主學(xué)習(xí)、課中面對面教學(xué)和課后鞏固提高三個環(huán)節(jié)[3]。

1.2" 存在問題

隨著軍隊院校信息化教學(xué)改革的不斷推進(jìn)、信息通信裝備性能的不斷提升以及新形勢下軍事斗爭形態(tài)的演變，信號與系統(tǒng)課程在教學(xué)過程中存在的問題日漸突出，存在幾個亟待解決的問題。

1）課程授課手段單一。通常采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法，采用幻燈片結(jié)合板書講解，很難與學(xué)員產(chǎn)生良好的互動，容易導(dǎo)致學(xué)員進(jìn)入被動學(xué)習(xí)的境地，難以提升學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力。

2）課程內(nèi)容與信息技術(shù)發(fā)展的最新成果融入度不夠。信息技術(shù)發(fā)展日新月異，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有的課程內(nèi)容已無法滿足當(dāng)前新型軍事人培養(yǎng)和軍隊信息化教學(xué)改革的需求。

3）課程內(nèi)容與裝備案例結(jié)合不緊密，學(xué)員對課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確。學(xué)員在理論學(xué)習(xí)過程中沒有產(chǎn)生感性認(rèn)識，只是片面地記住公式、原理和方法，對相關(guān)知識到底為什么能用、如何使用知之甚少，設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、解決問題的能力得不到提高。

4）教材內(nèi)容不夠與時俱進(jìn)?，F(xiàn)有教材中理論概述過多，內(nèi)容以結(jié)論推導(dǎo)為主，實驗及驗證性過程較少，偏向于模擬處理技術(shù)的理論研究，涉及模擬與數(shù)字處理的工程化實踐教學(xué)過少，導(dǎo)致教材內(nèi)容不能很好地銜接嵌入當(dāng)下流行技術(shù)DSP、FPGA、集成芯片等。

5）信號與系統(tǒng)課程線上MOOC資源雖然較多，但是由于培養(yǎng)對象和培養(yǎng)目標(biāo)不同，大部分線上資源不能滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)方案的需求，學(xué)員在使用過程中接受程度較低。

2" 研究目標(biāo)及思路

根據(jù)我軍未來十年人才發(fā)展總體目標(biāo)，結(jié)合信號與系統(tǒng)課程理論性強、實踐性強、系統(tǒng)性強的特點，制定信號與系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)：以培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、綜合解決實際問題能力為主線，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建創(chuàng)新實踐培養(yǎng)體系，創(chuàng)新教學(xué)模式，建立以學(xué)員為中心的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，為部隊培養(yǎng)綜合素質(zhì)過硬且具有部隊特色的電子信息類人才。

為實現(xiàn)目標(biāo)的研究思路有：

1）建設(shè)MOOC、教材、實踐項目、教學(xué)案例、教師隊伍五位一體的混合式教學(xué)資源庫；

2）實施線上自學(xué)、線下面授、項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動四項結(jié)合的教學(xué)機制；

3）構(gòu)建“知識—能力—情感”三維目標(biāo)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，實現(xiàn)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)評價、教學(xué)模式以及教學(xué)過程設(shè)計等多層次相統(tǒng)一、協(xié)調(diào)發(fā)展。

3" 混合式教學(xué)實踐

3.1" 建設(shè)MOOC、教材、實踐項目、教學(xué)案例、教師隊伍五位一體的混合式教學(xué)資源庫

3.1.1" 打造適合軍校學(xué)員的線上MOOC資源" 以教育信息化改革為切入點，積極吸取國內(nèi)外MOOC建設(shè)的成熟經(jīng)驗，建立MOOC課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。海軍航空大學(xué)該課程團隊充分利用課程教學(xué)研究與改革成果，優(yōu)化教學(xué)體系，在實現(xiàn)知識碎片化的同時，保證知識點有效串聯(lián)，突出基本原理與概念，明確信號表示與系統(tǒng)描述的教學(xué)內(nèi)涵，把裝備案例、科研案例和生活案例與教學(xué)內(nèi)容充分融合，將信號與系統(tǒng)MOOC打造成一門貼近裝備、面向?qū)崙?zhàn)、生動形象、通俗易懂、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，適合軍校學(xué)員訪問學(xué)習(xí)的在線教育課程。

3.1.2" 整合教學(xué)資源，優(yōu)化教材內(nèi)容" 線上線下混合式教學(xué)將部分學(xué)習(xí)內(nèi)容交給學(xué)員課下自學(xué)，教材就是學(xué)員課下自學(xué)的參考書。結(jié)合學(xué)生的專業(yè)背景和任職實際需求，對教材內(nèi)容重新進(jìn)行整合梳理，突出教學(xué)重點，弱化公式推導(dǎo)，注重工程概念和物理意義，將裝備實例、工程實例引入教材，實現(xiàn)教材與課堂、MOOC相統(tǒng)一。

3.1.3" 軟硬件結(jié)合，開發(fā)實踐項目" 信號與系統(tǒng)是進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計的核心基礎(chǔ)課程之一，但課程本身公式多，概念較為抽象，不容易理解，一定程度上會限制學(xué)生應(yīng)用能力的形成。此外，根據(jù)學(xué)員層次的不同，可分為學(xué)術(shù)性能力培養(yǎng)和工程能力培養(yǎng)。針對學(xué)術(shù)性能力培養(yǎng)的學(xué)員，應(yīng)更加強調(diào)理論體系的完整性和算法的設(shè)計能力培養(yǎng)，使學(xué)員具備牢固的信號處理和系統(tǒng)分析能力，為后續(xù)學(xué)術(shù)研究打下堅實基礎(chǔ)。MATLAB仿真軟件不僅能快速幫助學(xué)員理解枯燥的理論知識，還可以幫助學(xué)員培養(yǎng)算法設(shè)計的基本能力。因此，課程組針對課程中的重難點內(nèi)容，開發(fā)基于MATLAB的仿真實踐項目。工程能力培養(yǎng)主要服務(wù)于崗位任職，在培養(yǎng)過程中強化學(xué)員的工程素養(yǎng)和解決工程實際問題的能力，將簡單的信號分析與硬件電路聯(lián)系起來，合理設(shè)置基于嵌入式、FPGA的實踐項目，初步形成“理論為基礎(chǔ)、仿真助學(xué)術(shù)、實踐固工程”的教學(xué)閉環(huán)。

3.1.4" 加強教師隊伍建設(shè)" 混合式教學(xué)理念下的軍校教學(xué)模式對教師隊伍的要求相對較高，不僅要求教員具備扎實的專業(yè)知識以及對信息化教學(xué)平臺的熟練運用，更要求教員樹立以學(xué)員為中心的服務(wù)意識，在教學(xué)過程中能及時掌握學(xué)員的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)動態(tài)，并及時給出反饋，實現(xiàn)線上線下教學(xué)的深度融合。

3.1.5" 挖掘教學(xué)案例，豐富教學(xué)內(nèi)容" 根據(jù)課程特點，合理使用教學(xué)案例，能夠更加突出學(xué)員的主體地位，增強課堂的互動性。教學(xué)案例的設(shè)計不能脫離教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)具備關(guān)聯(lián)性、實戰(zhàn)性、代表性和啟發(fā)性。關(guān)聯(lián)性是指案例應(yīng)與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，不能脫離教學(xué)內(nèi)容；實戰(zhàn)性即所選案例應(yīng)能反應(yīng)并一定程度上解決裝備問題，在提高學(xué)員運用知識的能力的同時，加深學(xué)員對裝備技術(shù)的理解；代表性是指所選案例與將學(xué)的基本知識點有密切的關(guān)系，具有舉一反三、融會貫通的作用；啟發(fā)性是指所選的案例能激發(fā)學(xué)員的思考，使學(xué)員多角度地發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行深入討論。

3.2" 實施線上自學(xué)、線下面授、項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動四項結(jié)合的教學(xué)機制

基于五位一體的教學(xué)資源，以教員為主導(dǎo)、學(xué)員為主體，將線上MOOC資源與線下課堂進(jìn)行深度融合。根據(jù)軍校學(xué)員的特點，有針對性地改進(jìn)教學(xué)模式，合理設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)，實施線上自學(xué)、線下面授、項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動四項結(jié)合的教學(xué)機制。

軍校作為軍事人才培養(yǎng)的主要渠道，正逐步突破傳統(tǒng)大學(xué)的圍墻，實現(xiàn)全體官兵共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，將信息化在線教育與軍校傳統(tǒng)教學(xué)深度融合，已經(jīng)成為普遍共識。由于軍校的特殊性，學(xué)員的自主學(xué)習(xí)時間相對較少，必須合理設(shè)置學(xué)習(xí)時間和自學(xué)內(nèi)容。課程組提前一周發(fā)布本周自學(xué)內(nèi)容，布置線上自學(xué)任務(wù)，設(shè)置完成標(biāo)準(zhǔn)，保證線上自學(xué)的完成度。

在混合式教學(xué)模式下，教員應(yīng)更重視線下理論教學(xué)，采用多種教學(xué)方法發(fā)揮自身在課堂的主導(dǎo)作用，通過推導(dǎo)數(shù)學(xué)公式、解析物理意義和列舉實際工程應(yīng)用等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)員理解并運用所學(xué)知識。教員要能夠根據(jù)線上學(xué)員自學(xué)完成情況有針對性地備課，有針對性地講授，提高課堂的學(xué)習(xí)效率。課上不僅要對學(xué)員課下自學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、講解、答疑、解惑，而且要適時對學(xué)員自學(xué)情況給出反饋和點評，激發(fā)學(xué)員的自我學(xué)習(xí)動力。

以實踐項目彌補理論教學(xué)難度大、公式多等缺陷。實踐項目主要包括演示型項目、驗證型項目、研究創(chuàng)新型項目和自主設(shè)計型項目。其中，演示型項目和驗證型項目主要是針對已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識和內(nèi)容進(jìn)行驗證性實驗，以此來加深理解，比如信號的分解與合成；研究創(chuàng)新型項目主要是讓學(xué)員在理解基本原理的基礎(chǔ)上能夠解釋實驗現(xiàn)象，或者一定程度上解決實際問題；自主設(shè)計型項目對學(xué)員掌握和綜合運用知識的能力要求較高，教員提供素材，要求學(xué)員能夠自行分析設(shè)計需求，設(shè)計出符合要求的系統(tǒng)。

在課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，以任務(wù)為驅(qū)動，通過線上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、線下發(fā)布主題研討任務(wù)等手段激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情。將本課程的知識重難點問題進(jìn)行梳理并進(jìn)行模塊劃分，如信號運算應(yīng)用、抽樣定理的應(yīng)用、傅里葉變換之美等，結(jié)合學(xué)員的掌握情況設(shè)置任務(wù)的難易程度。學(xué)員以小組的形式完成任務(wù)，通過查閱文獻(xiàn)等方法對任務(wù)中的知識內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)、分析、討論、總結(jié)和研討，最后以小組的形式進(jìn)行專題匯報。整個過程完全由學(xué)員自主完成，教員針對學(xué)員遇到的難題和未解決的問題給出指導(dǎo)。這種方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)知識的共享，還能夠培養(yǎng)學(xué)員的團隊合作意識，提高學(xué)員學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)效率。

3.3" 構(gòu)建“知識—能力—情感”三維目標(biāo)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)評價、教學(xué)模式以及教學(xué)過程設(shè)計等多層次相統(tǒng)一、協(xié)調(diào)發(fā)展

3.3.1" 知識及能力目標(biāo)" 熟悉連續(xù)時間信號與系統(tǒng)、離散時間信號與系統(tǒng)的基本知識，熟練掌握確定性信號的傅里葉變換、拉氏變換、Z變換等方法原理，掌握信號通過線性系統(tǒng)的性能分析等知識。要求學(xué)員能夠利用所學(xué)知識對具體問題進(jìn)行分析，獨立完成信號與系統(tǒng)的實驗項目、相關(guān)的創(chuàng)新設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。

3.3.2" 過程與方法目標(biāo)" 在課堂教學(xué)中，改變傳統(tǒng)說教、課堂講授為主的方式，將參與完成的科研成果搬進(jìn)課堂，分解到每一個相關(guān)的章節(jié)，讓學(xué)員從應(yīng)用的角度理解何為信號與系統(tǒng)。將課程思政與課程知識體系和多元化的創(chuàng)新實踐活動等有機融合，采取形式多樣的課堂教學(xué)方法，營造自主、合作、探究的良好學(xué)習(xí)氛圍與學(xué)習(xí)機制。由“帶著知識走向?qū)W員”變?yōu)椤皫е鴮W(xué)員走向知識”，在課堂教學(xué)中要加強對學(xué)員學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，授之以漁，在學(xué)習(xí)信號與系統(tǒng)基本概念和基本原理的過程中，引導(dǎo)學(xué)員自主對具體問題進(jìn)行分析。教員在上課過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)員充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主體作用，提高學(xué)員的成就感，激發(fā)學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力。

3.3.3" 情感和價值目標(biāo)" 夯實教學(xué)內(nèi)容的載體地位，將本課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)科研成果、時政要聞、名人軼事、軍事應(yīng)用、實戰(zhàn)案例等內(nèi)容融入課堂教學(xué)，讓學(xué)員了解我國通信行業(yè)現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)員的使命感和責(zé)任感，強化“科技強國、創(chuàng)新興邦”的理念，引導(dǎo)學(xué)員樹立遠(yuǎn)大理想和愛國主義民族情懷，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新、求實、協(xié)作、奉獻(xiàn)的科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)動力。

4" 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，基于信息化手段的混合式教學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)前教育教學(xué)發(fā)展的趨勢之一。在混合式教學(xué)模式下充分整合、利用線上線下資源，制定科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，確立合適的教學(xué)機制，可以充分體現(xiàn)學(xué)員的主體地位，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)員對知識的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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[2] 周杰，李文娟，張鵬.基于泛雅平臺和雨課堂的信號與系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計探討[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（51）：149-150，154.

[3] 王淵，賈永興，朱瑩.混合式教學(xué)法在《信號與系統(tǒng)》課程中的探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2020（13）：303-305.

*項目來源：國家自然科學(xué)基金重大研究技術(shù)（91538201）；泰山學(xué)者工程專項（ts201511020）。

作者：孫雪麗，海軍航空大學(xué)航空基礎(chǔ)學(xué)院，講師，研究方向為電路電子技術(shù)；張亞周，海軍航空大學(xué)航空基礎(chǔ)學(xué)院，講師，研究方向為電路電子技術(shù)；鐘兆根，海軍航空大學(xué)航空基礎(chǔ)學(xué)院，博士，副教授，研究方向為通信信道編碼技術(shù)（264001）。