基于雨課堂的信號(hào)分析與處理教學(xué)設(shè)計(jì)及研究

王 燦

（三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 湖北·宜昌 443002）

新工科的目的是為了中國的戰(zhàn)略發(fā)展需求，繼承和創(chuàng)新教學(xué)方式，培養(yǎng)大批掌握核心競爭力的人才。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)+概念逐漸深入人心，教學(xué)工作者對(duì)線上教學(xué)軟件“雨課堂”展示了極大興趣，其中的師生靈活互動(dòng)和在線考核等功能深受老師和學(xué)生的喜愛。眾多教育工作者就進(jìn)一步結(jié)合不同的傳統(tǒng)課程做出了很多探討和嘗試。

1 信號(hào)分析與處理課程在傳統(tǒng)教學(xué)中廣泛存在的問題

“信號(hào)分析與處理”是電氣工程專業(yè)中非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它主要討論連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)獲取、信號(hào)的頻譜分析方法等內(nèi)容，涵蓋了高等數(shù)學(xué)、電路理論等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。該課程涉及知識(shí)面較廣，概念相對(duì)抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁多。此外，該課程在計(jì)算過程中需要處理很多數(shù)學(xué)公式，使得學(xué)生融會(huì)貫通的能力需要達(dá)到一個(gè)較高的水準(zhǔn)，并且學(xué)生需要深刻理解其中公式的原理。[1]在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，老師基本傾向于理論和公式推導(dǎo)，“信號(hào)分析與處理”課程的內(nèi)容較為枯燥，不易激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的興趣，這阻礙了學(xué)生對(duì)該課程的深入學(xué)習(xí)和理解。

鄧小平曾說：“教育也是要向前的，也必須要面對(duì)現(xiàn)代化”。傳統(tǒng)教學(xué)課堂常用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來培養(yǎng)學(xué)生，這種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)讓授課老師很難及時(shí)了解各個(gè)學(xué)生在理解知識(shí)點(diǎn)上存在的困難，這讓內(nèi)容豐富的“信號(hào)分析與處理”課程因缺少學(xué)生的反饋和主動(dòng)思考能力而變得乏味。在我們認(rèn)知的傳統(tǒng)教學(xué)過程中，對(duì)于課前教育這方面還停留在讓學(xué)生自主復(fù)習(xí)書本的某一章節(jié)這一層面上。此外，在以往傳統(tǒng)的教學(xué)師生互動(dòng)中，課堂為主要地點(diǎn)，缺乏更多渠道讓師生之間進(jìn)行溝通。老師往往不能及時(shí)有效的獲得所有學(xué)生的反饋。故在新工科如火如荼的建設(shè)背景下，“信號(hào)分析與處理”亟須進(jìn)行新教學(xué)方法的探討與嘗試。

2 基于“雨課堂”的教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 教學(xué)方式的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)模式下很難激發(fā)學(xué)生參與課堂的興趣。[2]而現(xiàn)在，教師能夠利用“雨課堂”的相關(guān)功能充分的展示相關(guān)公式和推導(dǎo)過程，還能夠更加全面和生動(dòng)的講解所涉及知識(shí)面。例如第三章中的主要內(nèi)容包含傅里葉變換的原理和采樣信號(hào)等較為抽象的知識(shí)點(diǎn)，通過“雨課堂”的相關(guān)功能能夠把復(fù)雜的求解過程借助文字、圖形、聲音、動(dòng)畫等媒介以更加形象和生動(dòng)的形式面向?qū)W生進(jìn)行講解，讓學(xué)生能夠?qū)Α靶盘?hào)分析與處理”中的重點(diǎn)、難點(diǎn)有更加深刻的印象。教師和學(xué)生能夠在“雨課堂”的雙向互動(dòng)功能中，利用彈幕、投稿、隨機(jī)點(diǎn)名、課堂紅包等功能提供全新的教學(xué)互動(dòng)，從而大大提高學(xué)生的課題參與度。學(xué)生也可就授課過程中出現(xiàn)的疑問實(shí)時(shí)通過“雨課堂”的上傳疑問功能向老師反饋?zhàn)约簩?duì)某些內(nèi)容的疑惑。如此，也可以讓教師更加清楚地掌握學(xué)生們對(duì)該節(jié)課程的理解程度，以便對(duì)接下來的教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中。首先，教材偏重于公式及其推導(dǎo)介紹，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常吃力。此外，學(xué)生因不能夠?qū)Α靶盘?hào)分析與處理”這門課程的知識(shí)融會(huì)貫通，導(dǎo)致其難以實(shí)現(xiàn)將前后章節(jié)的知識(shí)很好的結(jié)合起來，使得學(xué)生所學(xué)的知識(shí)是斷層的。教學(xué)工作者亟須改變傳統(tǒng)“信號(hào)分析與處理”課程的授課方式，需要在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中利用線上軟件等渠道在原有的授課基礎(chǔ)上更加全面和系統(tǒng)的展示相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，以此較為全面的體現(xiàn)本專業(yè)特色，進(jìn)而大幅度提高授課效率。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用“雨課堂”相關(guān)功能可以實(shí)現(xiàn)在線討論相關(guān)章節(jié)內(nèi)容和內(nèi)在關(guān)系，從而達(dá)到師生之間及時(shí)交流的目的?！坝暾n堂”的基本特征是將由老師向?qū)W生傳遞的單向知識(shí)轉(zhuǎn)化為師生之間信息的相互反饋。傳統(tǒng)的“信號(hào)分析與處理”教學(xué)中缺乏課前導(dǎo)讀和自習(xí)，教師借助于“雨課堂”可以將導(dǎo)學(xué)文件推送到學(xué)生手機(jī)，以便學(xué)生對(duì)課前知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)。同時(shí)也能夠讓教師在線上了解和考查學(xué)生是否已經(jīng)預(yù)習(xí)，這對(duì)老師開展授課有很大的幫助。[3]此外，教師在授課過程中能夠充分利用“雨課堂”的合并整理功能將同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的不同表達(dá)形式進(jìn)行更加詳細(xì)的介紹。比如，在講解“周期信號(hào)的傅立葉變換”時(shí)，可以從兩個(gè)角度出發(fā)，得到兩種不同形式的傅立葉變換，在討論這兩種形式是否一致時(shí)，利用“雨課堂”可以多角度來展示二者的差異以及課本上傾向于第一種表示方法的原因。詳細(xì)示例如下所示：

2.3 考核方式的應(yīng)用

傳統(tǒng)的考核方法一般以期末考試為主。而僅僅從這一方面考核無法確定學(xué)生是否真正具備運(yùn)用該課程知識(shí)的能力。通過“雨課堂”的相關(guān)功能并結(jié)合本課程特點(diǎn)，考核方式可以包括四個(gè)方面，其中：期末考試占50%、課后作業(yè)占20%、課堂專題討論和在線測(cè)試占15%、網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)名簽到占15%。相較于傳統(tǒng)考核方式，增加了課堂專題討論、在線測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)名。例如，在z 變換與離散時(shí)間系統(tǒng)的z 域分析章節(jié)中，通過“雨課堂”向?qū)W生發(fā)送相關(guān)測(cè)試，如z 變換與z 反變換間轉(zhuǎn)換關(guān)系的測(cè)試。如此，便可以使學(xué)生及時(shí)的在線下鞏固剛剛所學(xué)的內(nèi)容。傳統(tǒng)的點(diǎn)名方式是老師拿著花名冊(cè)對(duì)上面的每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)名簽到，該過程不僅效率低下而且耗時(shí)時(shí)間長。通過“雨課堂”的二維碼掃碼可以實(shí)現(xiàn)在線點(diǎn)名，節(jié)省寶貴的教學(xué)時(shí)間。

3 結(jié)語

基于“雨課堂”的教學(xué)模式能夠達(dá)到很好的師生互動(dòng)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。[5]在“信號(hào)分析與處理”課程中，由于其綜合性較強(qiáng)，一直以來都讓不少學(xué)生望而卻步，利用“雨課堂”的形式在傳統(tǒng)課堂上對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式方的改進(jìn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。[6]近日，習(xí)近平總書記就全國學(xué)生近視率逐年增加感到十分擔(dān)憂，并提出了“野蠻其體魄，文明其精神”。在結(jié)合“雨課堂”進(jìn)行教學(xué)過程中，學(xué)生可能會(huì)比傳統(tǒng)教學(xué)模式中更加頻繁的使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，這對(duì)學(xué)生的視力也會(huì)有所影響，因此有必要提醒學(xué)生注意養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣。