“信號與系統(tǒng)”合作性學(xué)習(xí)教學(xué)策略設(shè)計

楊亞萍，陳偉東，陳文鑫

（浙江萬里學(xué)院 電子信息學(xué)院，浙江 寧波 315100）

“信號與系統(tǒng)”作為電子信息類專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，已成為高校教師教學(xué)研究的熱點。筆者在教學(xué)過程中，圍繞著教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計教與學(xué)的方法鼓勵學(xué)生，構(gòu)建基于合作性學(xué)習(xí)的教學(xué)策略。

1 課程預(yù)期學(xué)習(xí)效果

1.1 知識目標(biāo)

“信號與系統(tǒng)”課程設(shè)置的目的是讓學(xué)生掌握信號、系統(tǒng)、系統(tǒng)函數(shù)、頻譜、時域分析和頻域分析等基本概念。掌握線性系統(tǒng)的時域、實頻域和復(fù)頻域分析方法。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用傅里葉變換、拉普拉斯變換及Z變換對線性系統(tǒng)進(jìn)行分析與應(yīng)用的能力，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)“通信原理”和“數(shù)字信號處理”課程打下扎實的理論基礎(chǔ)。

1.2 能力目標(biāo)

“信號與系統(tǒng)”通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，提高學(xué)生以下幾方面能力：①團(tuán)隊合作能力和溝通能力，能清楚地傳達(dá)問題的要點，能用自己的語言描述信號與系統(tǒng)相關(guān)的基本概念；②文字表達(dá)能力，通過文獻(xiàn)資料的閱讀、思考、練習(xí)與實驗，能夠清晰地傳遞自己的觀點、描述學(xué)習(xí)小結(jié)和實驗結(jié)果分析；③自主學(xué)習(xí)能力，能夠利用已有的知識和教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)新的概念和工具，完成個人學(xué)習(xí)報告；④運用仿真工具的建模能力，學(xué)會運用 Matlab／Simulink對信號與系統(tǒng)進(jìn)行建模并求解問題；⑤對信號與系統(tǒng)的時域特性能用相應(yīng)的頻域特性進(jìn)行描述；⑥能用頻域分析方法解決線性時不變系統(tǒng)的輸入輸出問題。

2 教學(xué)內(nèi)容與方法設(shè)計

2.1 教學(xué)體系設(shè)計

我們針對課程預(yù)期學(xué)習(xí)效果的知識與能力要求，設(shè)計了如圖1所示的課程教學(xué)體系框圖。

圖1 信號與系統(tǒng)教學(xué)體系框圖

（1）一級能力目標(biāo)是指從本課程學(xué)習(xí)開始已具備的電路分析能力、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)到本課程學(xué)完應(yīng)具備線性系統(tǒng)分析能力。知識的學(xué)習(xí)與項目實施過程均為實現(xiàn)這一目標(biāo)而構(gòu)建。

（2）二級知識體系包括：信號與系統(tǒng)基本概念、連續(xù)系統(tǒng)時域分析、連續(xù)系統(tǒng)頻域分析、連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析和離散系統(tǒng)分析等。

（3）三級知識框架包括：信號概念、系統(tǒng)概念、卷積、階躍響應(yīng)、沖激響應(yīng)及系統(tǒng)建模等。

（4）項目過程實施包括：結(jié)合生活實例、書寫討論匯報、Matlab用于時域分析及時域分析報告等。

2.3.1 精密度實驗 精密吸取“2.2.2”項下的混合對照品溶液10μL，按照“2.2.1”項下的色譜條件，連續(xù)進(jìn)樣6次，結(jié)果5-羥甲基糠醛峰面積的RSD為1.02%（n=6），蒼術(shù)素峰面積的 RSD 為 0.85%（n=6），表明儀器精密度良好。

（5）二級能力途徑包括：文字表達(dá)能力、自主學(xué)習(xí)能力、有效溝通能力和應(yīng)用計算機(jī)仿真能力、系統(tǒng)時域分析能力、系統(tǒng)頻域分析能力和系統(tǒng)復(fù)頻域分析能力和離散系統(tǒng)分析能力等［4］。

2.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計是以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的合作性學(xué)習(xí)模式。由以下幾個環(huán)節(jié)組成：教師主講、學(xué)生自學(xué)與合作小組課外研討、合作小組課內(nèi)研討與組間質(zhì)疑和實驗及項目訓(xùn)練等。表1為我校采用的學(xué)時分配表。課程課內(nèi)總學(xué)時為64，教師主講32學(xué)時，在教師指導(dǎo)下學(xué)生為主體的實驗及課內(nèi)研討32學(xué)時。為了實現(xiàn)知識與能力培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生課外需完成教師分配的任務(wù)與項目訓(xùn)練，平均約占64學(xué)時，其特點為學(xué)生自主學(xué)習(xí)時間多。

表1 信號與系統(tǒng)教學(xué)時數(shù)安排

怎樣提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和深入地理解信號與系統(tǒng)基本概念的物理含義，合作研討內(nèi)容是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的關(guān)鍵。充分利用Matlab軟件設(shè)計仿真項目，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性。

2.3 合作性學(xué)習(xí)教師教學(xué)方法設(shè)計

合作性學(xué)習(xí)教師教學(xué)方法設(shè)計除了采用多媒體課件、動畫、板書相結(jié)合的方式外，更多的需采用啟發(fā)式教學(xué)。對于主干內(nèi)容上的一些易懂的問題，可以通過提示性講解，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過自學(xué)，通過歸納和總結(jié)得出正確的結(jié)論。對于難點應(yīng)當(dāng)細(xì)講解，才能實現(xiàn)思路引導(dǎo)。

2.4 合作性學(xué)習(xí)研討規(guī)則設(shè)計

（1）討論小組分組規(guī)則

每組人數(shù)控制在5－6人。各小組組長負(fù)責(zé)任務(wù)的分解分配、課外課內(nèi)小組討論的召集、文檔收集及對小組成員在課外自主學(xué)習(xí)活動中的表現(xiàn)評價。

（2）小班分組討論教學(xué)活動流程

由主講教師在課前兩周布置研討題目，分組討論分為四個階段：

①學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段。每位學(xué)生通過查閱資料、獨立思考研討題目的解決方法，寫出個人研討報告并提出問題以備研討時小組合作解決；

②小組課外合作研討。各小組長召集組員針對教師布置的題目，展開課外合作學(xué)習(xí)，每位學(xué)生發(fā)表自己的見解，得出研討題目較完整解決方案，并準(zhǔn)備匯報；

③小組課內(nèi)研討。這個階段主要各組匯報研討結(jié)果，展示研討題目的解決方案，組間可以質(zhì)疑提問，教師針對學(xué)生匯報情況適時進(jìn)行點評；

④研討總結(jié)階段。各個小組根據(jù)課內(nèi)課外研討情況寫出完整的研討學(xué)習(xí)報告，組長給出組員的表現(xiàn)評價成績，每組上交一份研討學(xué)習(xí)報告。

3 合作性學(xué)習(xí)評價方法設(shè)計

合作研討式教學(xué)方式采用過程式課程學(xué)習(xí)評價方式，體現(xiàn)學(xué)習(xí)評價的復(fù)合式、全程式及多元化，增強了考核的合理性、公平性和真實性。復(fù)合式主要體現(xiàn)在平時考核與期末考核相結(jié)合，書面表達(dá)能力與口頭表達(dá)能力相結(jié)合，能力與知識相結(jié)合。全程式主要體現(xiàn)在考核的每一個過程，而不是終結(jié)式的期末考試。

本課程學(xué)習(xí)成績評定方式：平時出勤與課本作業(yè)10%＋合作研討30%＋實驗20%＋期末考試40%，其中合作研討的成績由每位學(xué)生所在小組的團(tuán)隊分和個人表現(xiàn)分決定。團(tuán)隊分由指導(dǎo)教師根據(jù)小組的合作學(xué)習(xí)研討報告和課堂中小組的團(tuán)隊表現(xiàn)評定。個人表現(xiàn)分采用五分制，由合作學(xué)習(xí)小組組長和教師根據(jù)個人在課外自主討論合作學(xué)習(xí)以及課內(nèi)討論中的表現(xiàn)評定。

4 結(jié)語

“信號與系統(tǒng)”課程的合作性學(xué)習(xí)教學(xué)模式已連續(xù)實施三屆，學(xué)生普遍歡迎這種教學(xué)方式。他們從被動的聽課者成了課堂的主人，迫使自己課外主動學(xué)習(xí)，不但對信號與系統(tǒng)的知識點掌握得較扎實，達(dá)到了深入學(xué)習(xí)的效果。而且，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、與人交流的能力、文字書寫能力和口頭表達(dá)能力均得到了提高。從卷面考試成績來看，學(xué)生的不及格率也大大降低，從學(xué)生綜合評價可見課程學(xué)習(xí)達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。實踐證明，合作性學(xué)習(xí)有利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)，有助于提高教學(xué)效果。

［1］杜世民，楊潤萍.Matlab在“信號與系統(tǒng)”教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009（6）：89－91

［2］羅小巧.《信號與系統(tǒng)》研究型教學(xué)的探索與實踐［J］.湖北：軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2009（9）：35－37

［3］黃鳳春等.“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)中抽象概念的可視化探索［J］.北京：計算機(jī)教育，2009（19）：93－96

［4］李建華等.信號與系統(tǒng)課程體系剖析［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010（2）：14－16