基于學生分類的信號與系統課程分層教學探討與研究

張倩 朱軼 張志萍

摘? 要： 《信號與系統》是電子、通信類專業的重要學科基礎課程，本文針對傳統《信號與系統》“一刀切”的授課方式，在對學生學情進行分類的基礎上，對課程的教學方案進行分層，改良考核方式，以期使各個水平層次的學生都能最大程度地發揮自己的學習能力，提升課程教學質量。

關鍵詞： 信號與系統;學生分類;分層教學;教學改革

中圖分類號： TN911.6? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.079

本文著錄格式：張倩，朱軼，張志萍. 基于學生分類的信號與系統課程分層教學探討與研究[J]. 軟件，2020，41（10）：301303

【Abstract】： “Signals and Systems” is an important basic course of electronic and communication majors. Different from the traditional "one size fits all" teaching method， this paper classifies the teaching scheme of the course and improves the assessment method， so as to make students at all levels give full play to their learning ability and improve the teaching quality of the course.

【Key words】： Signals and systems; Classification of students; Hierarchical teaching; Reform in education

0? 引言

近年來，隨著招生規模的不斷擴大，高等教育已從“精英化”發展到“大眾化”，同時由于教育水平地區差異化的存在，高校入學的學生各學科學習基礎和學習程度參差不齊的情況越發明顯。教學質量作為學科教育的重中之重，尤其是在目前各學校爭創“雙一流”專業和專業工程認證的背景下[1]，如何使具有不同學習基礎的學生，都能達到高等教育學科課程的培養目標，是亟待深入探索的問題。

《信號與系統》作為電子、通信類專業的學科基礎課程也是各大高校考研的專業課，其基本理論成熟并且具有廣泛的應用場景。課程主要內容為：確知信號經過線性時不變系統傳輸和處理的基本概念及分析方法;時域到頻域、S域、Z域的變換。其先導課程涉及數學類的《高等數學》、《線性代數》、《復變函數》，專業類的《電路分析基礎》，后續課程有《通信原理》《數字信號處理》等課程。《信號與系統》整體理論性較強，數學基礎要求高，學生學習難度較大[2]，但是本門課程在整體學科中起著承上啟下的作用，研究本門課程的教學方法對于學生專業課程的學習和學習質量效果的提升有著積極的意義。

1 《信號與系統》現有教學模式存在的問題

在傳統的教學中，《信號與系統》課程采用的是以教師講，學生聽為主體的灌輸-接受式面授課堂模式。教師采用同一種教學方案，學生學習主動性和參與度均不高，教學效果不顯，問題體現在以下幾個方面。

1.1? 課程內容抽象難以理解

內容抽象，公式多，理論多，不夠生動和貼近學生實際生活是《信號與系統》課程的一大特點。在傳統的教學模式中，課堂上公式推導所花的時間很多[3]，雖然是為了讓學生“知其所以然”，但是過于枯燥的推導使學生們興致不高，并且由于學生對于知識點學習的目的性了解不夠，感性認識和熟悉度嚴重缺乏，導致數學基礎不好的同學很難在課堂上保持狀態跟隨教師的思路進行有效學習。結果是有些同學將一門需要理解的工科課程僅當成了背誦記憶的課程來學習，草草地應付考試，學習質量和效果不盡如人意。

1.2? 統一的教學方案不符合因材施教的要求

在傳統的教學方式中，對所有學生采取相同的教學方案顯然沒有充分考慮學生的個體化差異。現實的情況是一方面高校擴招，學生素質參差不齊的情況越發明顯，另一方面在培養方案課時不斷壓縮的背景下，教師根據教學大綱進度要求完成教學，必然導致部分基礎薄弱學生跟不上學習進度。長此以往，不僅打擊學生的積極性，也將影響后續課程的學習，更談不上對學生創造性的培養。

1.3? 教學思路的難以轉變

傳統的教學模式對教師而言比較方便易行，因此對于習慣了舊模式的教師而言，短時間內很難適應新情況和新思路[4]。此外高校的教師承擔著教學和科研的雙重壓力，而教學的改革需要教師投入大量的精力到教學模式的嘗試中，勢必會給教師的工作平衡帶來影響，但是從學生成長和學校發展的角度，作為教師必須轉變教育觀念，采用新的教學思路，積極探索運用新的教學方法和手段，否則很難保證教學質量的提升，還會影響整體教學效果。

2? 基于學生分類的《信號與系統》課程分層教學方法

國內不少高校對于大學生學習效果因素都有進行分析，總結起來影響大學生學習過程的主客觀因素較多，其中主觀因素有：學習動機、學習能力、學習目標和學生個人的學習方法;客觀因素有：學校的學習環境、教育技術的應用、課程本身的特點、師生互動、家庭環境、社會環境等[5-6]。

在充分考慮以上影響學生學習過程因素的基礎上，針對《信號與系統》課程教學中存在的問題，在基于學生學情分類的基礎上、對教學方案、考核方式進行分層，結合微課、視頻案例等一系列教學資源，強化教師的教學主導作用，學生的教學主體地位，加強過程管控，打破班級授課制教學形式的限制，倡導個別化教學，在保證整體進度的基礎上，讓學生按照自己的能力、節奏完成學習任務。

2.1? 學生學情分類

在承認學生個體化差異的基礎上，根據學生的學習動機、學習能力、學習基礎對學生進行分類。其中學習動機主要考慮學生自身學習的內部推動力;學習基礎主要考慮學生課程先修知識掌握情況;學習能力主要考慮個體學習的潛在高度，根據以上三點的不同組合將學生分為八種類型（表中H表示高，L表示低）：

2.2? 教學方案分層

在學生學情分類的基礎上，對教學方案進行分層。主要包括三方面：開課前學習資源梳理的層次化、課中教學引導的層次化和課后作業及交流的層次化。

開課前，教師對本門課程涉及的所有知識點進行梳理，分為先導知識點、課程知識點、拓展知識點三個層次。對《信號與系統》課程中所需要用到的先導知識，比如高等數學中的微積分、冪級數的和函數及展開，常微分方程的求解，電路分析課程中的電路的節點電壓方程、回路電流方程，乃至高中數學中的三角函數和差化積、積化和差、倍角公式等知識點，準備微課等形式豐富的教學資源，在開課前提前發布班級云課堂以便基礎較差的學生提前做好復習鞏固。梳理本課程的知識點，采用思維導圖的方式，將章節和全課程之間的關系以及每章節的知識點展示出來，幫助學生搭建課程學習框架，從整體上把握課程學習思路。由于以知識點提供的教學資源往往是斷裂式的，知識點之間銜接度不夠，因此教師在課堂以及課后答疑討論時會注意知識點的串接。對于拓展類知識點，教師在課前收集豐富的工程案例，加入拓展知識庫中，通過云課堂分享給學生，在課程中可以簡單介紹，以學習基礎好、積極性高的學生課后自學為主。

在課堂教學環節，針對不同層次學生的特點，對教學內容進行分層引導，分為先導知識點索引、基礎知識點講解、拓展案例分析。先導知識點索引主要是針對學習基礎較薄弱的同學，為學生查漏補缺提供資源和手段，比如很多同學對于電路分析課程中KCL、KVL掌握的不是很好，在課堂上提示學生本課程先導知識教學資源中有針對這個知識點的微課，以便學生課后查詢學習;基礎知識點講解，著重對于本門課程新知識點的授課，主要采用啟發式和任務驅動教學[7]的方式，激發學生的學習參與度和主動性，比如在講解完連續信號和離散信號通過系統產生響應的知識點后，可以給學生布置對二者進行對比任務，由學生歸納，教師總結。拓展案例分析主要是結合實際工程應用案例，拓展課程視野，比如雷達測距、語音處理等。在授課過程中教師注重鼓勵引導，以強化學生學習的信心。此外，在授課過程中增加限時的知識點測驗環節，采用釘釘平臺布置測驗題，這些測驗題量不大，主要涉及需要學生掌握的關鍵知識和自學知識，對學生的自主學習過程進行過程性管控，檢驗學生是否按要求完成知識點的預習和復習。

課后環節從作業布置和答疑討論兩個方面進行分層。作業分為基本題和提高題兩個層次。基本題作為學生的必做題目，提高題作為學生的選做題目，其完成情況作為平時成績的加分項。組織課題興趣小組，對答疑討論進行分層，針對基礎一般的同學通過騰訊會議、QQ視頻等方式組織問題討論會，由于討論會有別于普通課堂教學，氛圍更輕松，學生更敢于表達和提問。針對基礎好，有考研目標的學生，組織考研真題討論會，提前將相關知識點的考研真題布置給學生，討論會上就重點難點問題，教師與學生進行互動講解。

2.3? 考核方式改良

現有的《信號與系統》考核，以本學院為例，主要由期末考試（70%）和平時成績（30%）兩部分組成。采用分層教學理念對考核方式進行變革，將分層教學內容融合到課程考核中。學生課程的最終成績劃分為四部分，即課程成績（100%）=平時作業（15%）+課堂考核（15%）+課堂表現（10%）+期末考試（60%）。其中在平時作業和期末考試針對學生課程學習層次的不同增設附加題，額外得分，得分超過100的同學計100分。附加題包括《信號與系統》考研真題、綜合設計題及技術應用分析題。采用這種方式，在保證大部分學生達到基本教學要求的情況下，讓優秀的學生再往上“跳一跳”。

3? 結語

學生的個體差異性是教學過程中不可回避的現實，本文針對《信號與系統》課程教學的現有問題，根據學生的學習動機、學習能力、學習基礎對學生進行分類，并在此基礎上提出層次化的教學方案。通過課前知識點的分層、課中教學引導的分層和課后作業及交流的分層，提供因生而異的教學資源和教學方式，使學生在自己原有的基礎上有針對性地拓展學習，讓各層次水平的學生都能最大程度地發揮自己的學習能力，得到相應的發展。

參考文獻

[1]韓萬江， 張笑燕， 陸天波， 等. 軟件工程專業認證的新思路研究[J]. 軟件， 2015， 36（3）： 37-40.

[2]陳從顏， 費樹岷， 柴琳. “信號與系統”課程教學改革趨勢探究[J]. 電氣電子教學學報， 2014， 36（1）.

[3]蔣紅梅. 獨立學院的信號與系統教學改革探討[J]. 科技視界， 2016（12）： 141.

[4]畢峰. 《信號與系統》課程教學改革與實踐策略探討[J]. 創新創業理論研究與實踐. 2020（9）： 24-25.

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[6]溫佳偉. 混合式教學模式下學生學習效果的影響因素研究[J]. 科技創新導報， 2019（14）： 200-203.

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