張國強 王 斌 趙 靜 周 菲

(西安明德理工學(xué)院 智能制造與控制技術(shù)學(xué)院,西安 710124)

“信號與系統(tǒng)”課程是高等院校電類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門非常嚴謹且成熟的傳統(tǒng)工科課程,不僅在相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)計劃中起著承前啟后的作用,在工程實踐中也有著廣泛的應(yīng)用,其中的概念、理論和分析方法被廣泛應(yīng)用于電子與通信、電路與系統(tǒng)、測試與故障檢測、自動控制、航空航天、地質(zhì)學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。該課程理論性強,內(nèi)容抽象,在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,學(xué)生普遍覺得難學(xué),因此如何講授好該課程,使學(xué)生能更好地理解和掌握課程的基本理論與方法并能靈活地將其運用到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和以后的實際工作中,一直是從事該課程教學(xué)的教師們研究的課題[1-4]。

西安明德理工學(xué)院前身是1999年西北工業(yè)大學(xué)與陜西金葉科教集團共同舉辦的西北工業(yè)大學(xué)金葉信息技術(shù)學(xué)院。2005年升格為本科院?！鞅惫I(yè)大學(xué)明德學(xué)院。2014年起,學(xué)校在陜西省提升為本科二批次招生。2020年3月,學(xué)校轉(zhuǎn)設(shè)更名為西安明德理工學(xué)院。學(xué)校智能制造與控制技術(shù)學(xué)院的“信號與系統(tǒng)”課程屬于學(xué)院下設(shè)電類專業(yè)的學(xué)科大類基礎(chǔ)課,授課對象是自動化、測控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動化等專業(yè)的二年級本科生,這些學(xué)生數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)一般,學(xué)習(xí)意愿低,有些學(xué)生還有精神不振、厭學(xué)逃課等問題。在以往的教學(xué)實踐中,學(xué)生普遍反映這門課難學(xué),概念抽象,不知如何用所學(xué)理論去聯(lián)系實際。在與其他同類院校的教學(xué)交流中課程組發(fā)現(xiàn),這些問題也是同類院校的共性問題。

為此,課程組在多年的教學(xué)中不斷地反思和探索,積極嘗試混合式教學(xué)模式,逐步形成了“五維一體化”線上線下課程資源建設(shè)思路。

1 實施混合式教學(xué)

在該課程實施教學(xué)改革前,我們一直沿用傳統(tǒng)的西北工業(yè)大學(xué)教學(xué)模式和標(biāo)準(zhǔn),這對定位于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的二類本科院校是不適應(yīng)的,帶來的顯性問題是課程內(nèi)容不僅教師講授不完,學(xué)生也很難理解和吸收,導(dǎo)致期末考試學(xué)生掛科率高,超低分、兩極分化甚至學(xué)生考試作弊等現(xiàn)象突出,帶來的隱性問題是教師教的積極性和學(xué)生學(xué)的積極性都受到打擊,課程質(zhì)量和應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量不高。這使課程組不得不重新審視以往教學(xué)模式,主動求變。

為此,課程組開始積極探索項目教學(xué)、案例教學(xué)、情境教學(xué)等教學(xué)方式和啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學(xué)方法,積極嘗試翻轉(zhuǎn)課堂等混合式教學(xué)模式,使課堂煥發(fā)出了真正的生命活力,有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中出現(xiàn)的問題。

2 建立“五維一體化”課程建設(shè)體系

“五維一體化”課程建設(shè)體系如圖1所示。

圖1 “五維一體化”課程建設(shè)體系

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)維度

(1)緊扣人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求,重新修訂教學(xué)大綱,建立課程教學(xué)目標(biāo)與人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求的指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系,并結(jié)合學(xué)生學(xué)情反向設(shè)計清晰的課程知識、能力、素質(zhì)、思政教學(xué)目標(biāo)和課程單元目標(biāo),以目標(biāo)導(dǎo)學(xué)反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容[5]。

(2)加強規(guī)范化教學(xué)資料庫建設(shè),制定了教案模板、教學(xué)課件模板、平時成績登記模板、試卷出題紙模板、答題紙模板、試卷評分標(biāo)準(zhǔn)模板、教學(xué)檔案模板、試卷及成績分析報告模板等,發(fā)揮模板和標(biāo)準(zhǔn)在課程教學(xué)中的基礎(chǔ)性、規(guī)范性和約束性作用。

2.2 教學(xué)模式和教育理念改革維度

(1)創(chuàng)新課堂教學(xué)方法,采用基于“MOOC+SPOC”的混合式教學(xué)模式。引導(dǎo)學(xué)生課前帶著問題在學(xué)習(xí)平臺上觀看學(xué)習(xí)視頻,學(xué)習(xí)視頻以MOOC短視頻為主,教學(xué)實錄長視頻為輔,課中由教師主導(dǎo)進行討論、點評、精講、互動、測驗、統(tǒng)計、答疑和總結(jié),課后布置線上作業(yè)和評閱。課堂教學(xué)以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為中心,努力構(gòu)建問題、活動、評價等教學(xué)設(shè)計的基本要素,努力構(gòu)建自主探究、合作交流、互動交互式反饋型課堂,使課堂成為消解疑難、呈現(xiàn)知識的場所和激發(fā)沖突、引導(dǎo)思辨的陣地。

(2)采取工程教育理念,突出知識應(yīng)用。以項目和案例為切入點,將工程實踐、科學(xué)前沿、實驗室實例和虛擬仿真環(huán)境引入課堂支撐理論教學(xué),如聲音信號譜分析、三棱鏡色散實驗、地球物理中的石油勘探原理、小波分析理論、無失真?zhèn)鬏斒静ㄆ魉p電路系統(tǒng)、基于共振的單自由度結(jié)構(gòu)體固有頻率的測定、基于LabVIEW的實際電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、FDM頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)、虎門大橋異常抖動現(xiàn)象等,通過虛實結(jié)合開展項目和案例教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生運用課程理論解決工程實踐問題,在解決問題過程中加深對課程理論的理解。

2.3 教材內(nèi)容改革維度

早些年,課程組在“信號與系統(tǒng)”的課程教學(xué)中選用過多款國內(nèi)經(jīng)典教材,盡管這些教材在國內(nèi)高校中被廣泛選用,但對于生源學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱,課程課時量少,偏重應(yīng)用型人才培養(yǎng)的民辦二類本科院校尤其是后續(xù)不開設(shè)“數(shù)字信號處理”課程的專業(yè)來說,可能不一定非常合適,為此,課程組先后參考了20余本國內(nèi)外經(jīng)典《信號與系統(tǒng)》教材,如文獻[6-11],以應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位為出發(fā)點,以授課專業(yè)夠?qū)W夠用為原則,對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系結(jié)構(gòu)進行了解構(gòu)與重構(gòu),將“信號與系統(tǒng)”課程與“數(shù)字信號處理”課程的部分內(nèi)容進行了交叉融合。在教材內(nèi)容的編排中,宏觀上采取信號與系統(tǒng)并行類比、連續(xù)與離散并行類比的方法,以便于學(xué)生更好地理解信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法,更好地把握連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的共性和各自特點。在具體章節(jié)上,仍采取先信號后系統(tǒng)、先連續(xù)后離散、先時域后變換域的體系[12]。

2.4 課程資源建設(shè)維度

課程資源建設(shè)分為線上資源和線下資源建設(shè),線上資源主要包括已在智慧樹平臺上推廣的MOOC和超星平臺上的SPOC資源,MOOC目前已在省內(nèi)外部分高校實現(xiàn)了跨區(qū)域教育資源共享,起到了一定的示范和輻射作用;超星平臺上建設(shè)的SPOC課程資源包括:任務(wù)點142個,上傳視頻112個,討論題目71道,章節(jié)測驗34次,作業(yè)27次,錄入習(xí)題221道,累計頁面瀏覽量2 107 931人次,累計互動次數(shù)4 835次。線下資源主要包括文字教材、全部章節(jié)PPT、手寫教案、電子教案、虛擬仿真平臺和硬件實驗室等。在資源建設(shè)中,按“學(xué)習(xí)、引入、吸收、融合”的思路積極引入國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)課程資源。

2.5 多元評價考核方式改革維度

課程一直不斷嘗試和完善多元評價考核方式,一定程度上弱化期末閉卷考試,構(gòu)建起能對學(xué)生學(xué)習(xí)和知識應(yīng)用全過程進行持續(xù)觀察、記錄、積累的形成性評價體系。課程的學(xué)期總成績評定由線上平臺成績和線下成績兩部分構(gòu)成,其中線上成績由簽到、投票、搶答、隨堂練習(xí)、分組任務(wù)、觀看課程視頻、章節(jié)測驗、學(xué)習(xí)次數(shù)、主題討論、作業(yè)等模塊組成,線下成績則由12學(xué)時的實驗成績和期末閉卷考試成績組成,如圖2所示。改革考核方式后,超低分、兩極分化和考試作弊等現(xiàn)象均得到了有效的改善。

圖2 課程總成績構(gòu)成及權(quán)重

3 結(jié)語

通過實施混合式教學(xué),推動了“教師中心”到“學(xué)生中心”理念的轉(zhuǎn)變,有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中出現(xiàn)的各類問題,通過“五維一體化”課程資源建設(shè)為學(xué)生構(gòu)建起了能力為重,突出應(yīng)用、知識、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)課程體系和考核評價體系。從教與學(xué)兩方面推動了兩個重大改變:

(1)課堂活躍度和課程挑戰(zhàn)度顯著提高,學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性及課程成績顯著提高,課程教學(xué)質(zhì)量和應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提高;

(2)中期教學(xué)檢查學(xué)生評教和督導(dǎo)專家評教滿意度顯著提高,教師全身心投入課堂教學(xué)創(chuàng)新改革的積極性和教學(xué)成就感顯著提高。

2018年,課程建設(shè)成果獲學(xué)校優(yōu)秀教學(xué)成果獎一等獎,2019年,課程獲批陜西高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程MOOC建設(shè)項目,2021年,課程被認定為陜西省一流線下課程,并被陜西省教育廳推薦參評國家級一流課程。今后,課程將主要以一流本科課程認定為標(biāo)志性成果和目標(biāo)去建設(shè)全方位立體化的課程資源。