基于網站的信號與系統課程網絡輔助教學研究

解培中　呂瑞蘭

摘要 針對當前教育的現狀和學生以及課程的特點，將混合學習理論應用到信號與系統課程教學設計中，提出一種以課堂教學為主、基于課程網站的網絡輔助教學模式，結合輔導、測試等環節，采用讓學生分組完成項目的教學和評估方法，取得了較好的教學效果。本課程的教學研究成果對其他工科類基礎課程具有一定的推廣價值和實用價值。

關鍵詞 課程網站；混合學習；信號與系統

中圖分類號 G642.0

文獻標識碼 A

文章編號 1005-4634（2012）05-0062-03

0 引言

信號與系統課程是電子類專業重要的平臺課程，盡管取得了不少教學成果，課堂教學中還是存在一些問題：（1）趣味性不夠。信號與系統課程主要內容是三大變換，涉及較多數學知識、公式和定理，學生普遍反映內容較枯燥、單調。數學基礎不好的同學感到吃力、公式記憶容易混淆、物理意義不明，不少學生對此課程有怕學、厭學以及學不會的現象。雖然在授課用的多媒體課件中考慮了動畫等趣味因素，但由于課時有限，使用中有所顧忌；（2）互動性不夠。當前大學本科教學多數在新校區進行，平時師生見面較少，盡管一些教師在課堂教學中嘗試增加互動環節，如提問、讓學生發表意見等，但由于合班上課，課堂教學中依然存在滿堂灌的現象；（3）應用性不夠。由于教師的知識結構、閱歷等因素制約，課堂教學中存在著應用性不夠的問題，導致學生產生這門課學了沒用的思想，出現學生厭學現象；（4）教學模式單一。教學模式上依然是傳承性教學為主，忽視了學生自主學習、自主探究能力的培養，教學上未能充分利用網絡資源。

面對大學課堂教學中出現的問題，積極探索解決問題的途徑，提高大學的教學質量成為一個急需解決的問題，而積極轉變舊的教學理念、運用新的教學手段和教學方法從而理順教學過程中師生之間、教與學之間的關系成為解決問題的關鍵。網絡教學是近年來隨著網絡的興起出現的一種新的教學模式。網絡教學可以多角度刺激學生的求知欲，激發學生的學習主動性和積極性，激發學生的興趣，保證學習效率。網絡環境下的協同教學，可以突出網絡教學的互動性，滿足學生對學習過程的某些特定要求，與建構主義的教育模式相結合，能強化教師在教學過程中的指導作用和互動效果，彌補單個學校、單個教師在網絡環境下教學能力的不足和知識面的欠缺，提高網絡教育的效果和效率。課堂教學結合網絡教學成為研究熱點，本文討論針對普通全日制在校學生構建信號與系統課程網站進行網絡輔助教學的方法，對改善合班上課效果及學校多校區辦學導致的教學質量下滑很有必要。

1 課堂教學和網絡教學的結合——網絡輔助教學

課堂教學和網絡教學兩種模式各有優勢和不足，因而不能簡單地用一種模式代替另一種模式，根據混合學習理論，最有效的做法就是把傳統的課堂教學與網絡教學有機地結合起來，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。只有將這二者結合起來，使二者優勢互補，才能獲得最佳的學習效果。一方面，教師可利用課堂的教學環境與學生進行面對面的交流，對學生進行潛移默化的影響，教學過程也更具有人情味。另一方面，網絡教學在視覺效果、學習內容、自主學習方式、師生交互、生生交互等方面提供了平臺。

混合學習是對所有學習要素進行合理選擇和組合，使學習效果及學習項目的成本達到最優化的理論與實踐，混合學習理論期望用最低成本產生最大學習效益，最終實現教育機構最關心的目標。課堂教學與網絡教學混合的一種方式是網絡化課堂教學，是以計算機網絡為依托的教學方式，計算機網絡系統由服務器、教師主機和學生工作站聯接而成，教師通過主機控制整個網絡的每一個終端，與學生進行交流，學生利用自己的計算機主動去學習并接受。這種方式通俗點講就是將網絡搬到了課堂上，即在機房上課。網絡化課堂教學對軟硬件和教師、學生的素質要求比較高，目前成本較高，尚不具備此條件。另一種是以學生在線學習為主，結合課堂教學和網絡答疑，如與計算機相關的操作性較強的課程比較適合。如何針對課程和學生特點，研究合適的教學模式依然是一個開放的問題。

信號與系統課程理論性較強，學生對計算機使用、網絡資源和搜索引擎等已有一定基礎，在信號與系統課程教學中采用網絡輔助教學，不改變目前在多媒體教室進行課堂教學的特點，增加了網絡教學的輔助功能，課堂上以教師為主，課后在教師引導下，以學生網絡自主學習為輔。下面以信號與系統課程為例，從教學平臺和教學設計兩方面介紹。

2 網絡輔助教學平臺——課程網站

現有的網絡教學主要依托兩類機構：一類是以各種技能培訓為特點的教學網站和網校，另一類是依托高等學校設立的網絡教育學院。一般的網絡教育平臺立足于遠程教育，能在不同用戶間進行服務，提供與服務需求相適應的綜合性網絡支持服務系統，具有媒體多樣性、交互實時性、施教針對性和資源共享性等特征，其功能覆蓋了教學安排、網絡學習、網絡考試、網上答疑、學習過程管理、學籍管理、教學質量監控、教務管理、學習資源管理、用戶管理、權限控制、運行安全監控、數據備份等。網絡教學平臺是網絡教育學院廣域網網絡教育支撐體系，僅限于網絡教育學院的合法用戶使用。對于全日制學生而言，沒有必要選用遠程教育那樣的支持服務系統，考慮到成本因素和教學資源的特色化，信號與系統課程網絡輔助教學平臺選用課程網站作為支撐，網站相關的教學資源由南京郵電大學具有不同專業特長的教師組成的教學團隊構建，可以充分發揮教師的特長，分工合作，進行多元、有效的教學，發揮協同教學的優勢。網絡上現有的一些學校的信號與系統課程網站大多數是為申報精品課程而設，主要欄目局限于介紹課程負責人、教學隊伍、主講教師、教學效果評價等統一格式，并不適合網絡教學，為構建課內一課外、課堂一網絡立體化的教學環境，課程組建設了信號與系統課程網站，探索了利用課程網站進行課程輔助教學、發揮網絡協同教學優勢的方法。

建設課程網站面臨的第一個問題是選取合適的網絡環境?？紤]到南京郵電大學購買了WebPlus平臺工具，且許多二級學院網站就建立在這個平臺上，于是決定也用這個平臺。其次是網站的欄目設置。網站內容可以分為兩類：（1）教學資源查看及下載服務，屬于資料展示類。與常見的網站類似，教學資源欄目提供了課程公告、主講教師、教學大綱、授課計劃、教學課件、考試試卷幾個子欄目，學生可以下載課件及往年試卷，補充材料和拓展材料分別展示了和信號與系統課程相關的前修課程和后續或專業領域的相關知識點。如網站介紹了形成傅里葉級數思想的過程，介紹頻譜資源的有效性與認知無線電，介紹壓縮感知，介紹各種調制等；（2）在線調查、在線測試、學習園地和問題留言及回復，這些欄目提供了師生網上交流學習的平臺。

3 網絡輔助教學方案設計

網絡輔助教學設計如圖1所示分4個階段。第一階段是準備階段，主要根據教學目標、教學內容、情景因素和學生特點確定合適的教學模式，通過恰當方式向學生展示學習內容，獲得預期效果，包括互動技巧、學習活動安排、引起注意和增強記憶的手段等。教學內容的選擇、安排和呈現包括：需要說明什么？多少信息才夠？對于一項學習任務，內容如何呈現，采用何種呈現方式？這個階段的成果分別呈現在教師課堂教學上和課程網站上。

第二階段是課堂教學階段和學生利用課程網站自主學習階段，在目前的師生比條件下，基礎課課程普遍采用大班授課，盡管效率很高且面對面實時交流，然而由于學生數量多，教師只能滿足一般學生的要求，不能照顧到每一個學生，難以做到因材施教。因此，在實際教學中，采用了傳統的課堂教學和網站自主學習的并行模式雙線教學，并且將小組探索性學習引入到網絡教學中，不僅培養了學生合作的習慣，還有助于提高學生分工協作、策劃、組織、語言表達等方面的能力。

第三階段是傳統答疑、網上答疑和輔導階段，主要任務是強化和提高學生的學習效果，在教師和學生間可以異步進行，也可同步進行。（1）在原指定教師在指定地點的面對面答疑安排基礎上，網站上開辟問題留言及回復欄目；（2）網站增加了信號與系統課程中某知識點相關聯的新技術或技術領域的應用。在課堂教學中可在對應的概念介紹完后加以引申。如在講授傅里葉變換性質——調制定理后可以聯系調頻廣播電臺的使用頻率，發現在南京收聽某個頻率的調頻臺節目，而在其他地方可能變成了其他電臺的節目，因為頻率資源是有限的，所以每個國家的無線電委員會需要對頻率資源加以分配，網站上有無線電委員會頻率分配的情況。接著可介紹3G網絡與小靈通間的頻譜之爭，由于無線電通信的需求不斷增長導致頻譜使用情況不均，有些頻率資源未得到充分利用，出現了頻譜空穴，利用此空穴進行無線通信屬于認知無線電的范疇，是當前通信的研究熱點之一，網站上有進一步的介紹，學生也可在學完基礎課后跟導師繼續研究。

第四階段是測試和考核評價。學生的學業成績以教師評價為主，期末考試占70%，平時作業、課堂出勤情況、網絡參與情況占30%。在教學實踐中發現，學生在基本概念方面有欠缺，有些雖然依葫蘆畫瓢能做題卻不知道為什么這樣做，主要原因是缺少適當數量的習題練習，沒有建立起正確的概念，根據多年的教學經驗，擬出一些與概念相關的單項選擇題，放在在線測試欄目，要求學生學完一章后，在網上做測試，回答正確有鼓勵的話語，如果回答錯誤，可以看到錯誤的原因分析，幫助學生建立基本概念。學生的網上測試結果和平時的作業只關注有沒有完成，希望學生不要片面追求正確率，鼓勵學生反饋真實的學業水平，教師再根據教學反饋調整教學設計。在考核階段，針對強化班開展了完成項目的活動，要求學生就信號與系統課程中自己感興趣的內容，利用Matlab GUI完成一個演示小系統，學生以3～4人為一組協作開發，根據自己的特點進行項目策劃、理論依據、圖形展示、編寫程序、項目匯報等，完成的作品在課堂上講解并演示，在教師主持下學生相互評點，最后上傳到網站教學園地欄目，還可作為教學資料供參考。

網站建設初步完成后，利用此教學模式在南京郵電大學部分班級進行了試點。采用基于網站的課程教學模式還需要注意以下幾點：（1）要給網站尋找一個方便的入口。由于網站訪問人數有限，用普通的搜索引擎難以找到課程網站，讓用戶輸入網址很不方便，為此，在學院網站的首頁給出了一個課程網站的鏈接，學生可以方便地找到入口；（2）網絡互動環節要及時完成。如果由于訪問量有限而疏于回復，人氣會愈加降低，為此，在教學周內安排了任課老師值班，保證24小時留言有回復；（3）為激勵學生參與網絡基本概念測試，期末考試試卷中可包含部分基本概念測試的題目。當然，要吸引學生自覺主動地參與到該教學模式中，在課堂教學和課程教學網站內容設置等方面還有許多工作。

4 結束語

信號與系統課程中涉及較多的數學知識，公式和定理較多，比較枯燥。重點抓課堂教學，調動學生網絡自主學習的積極性，加強師生間的互動，在課程教學中適當地利用課程網站這個網絡教學平臺能有效地提高學生的學習興趣和學習效果。