基于OBE理念的“線上+線下”混合式教學(xué)模式在信號與系統(tǒng)課程中的建設(shè)與應(yīng)用

孫豪　尤國強(qiáng)　胡景勤

摘要：近年來，教育部明確提出“以學(xué)生為中心”“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”、持續(xù)改進(jìn)的工程教育改革理念。在疫情防控常態(tài)化的客觀要求下，信號與系統(tǒng)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式（線下教學(xué)）面臨著許多嚴(yán)重的困難，這對該門課程的教學(xué)改革提出了新的要求和挑戰(zhàn)。該論文對信號與系統(tǒng)課程進(jìn)行了基于OBE理念的“線上+線下”混合式教學(xué)模式改革。首先，本課程的混合式教學(xué)由線上教學(xué)和線下教學(xué)兩部分組成，它們均由三個學(xué)習(xí)階段構(gòu)成：課前學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)，其目的是創(chuàng)造“以學(xué)生為中心”的新型教學(xué)環(huán)境。其次，本課程重新制定了基于OBE理念的新版教學(xué)大綱和學(xué)生成績評價體系，通過課程目標(biāo)點(diǎn)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的緊密對應(yīng)，結(jié)合相對完備、合理、個性化的形成性評價體系，不斷利用學(xué)生的階段性評價結(jié)果調(diào)整后續(xù)的授課內(nèi)容與輔導(dǎo)方案，保證讓教學(xué)過程遵循“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，并進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，最終獲得了良好的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué)；信號與系統(tǒng)；學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式；學(xué)生中心；產(chǎn)出導(dǎo)向

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）34-0142-04

1 概述

2016年，中國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員國。這是中國高等教育發(fā)展的一個里程碑，意味著英、美等發(fā)達(dá)國家認(rèn)可了我國的工程教育質(zhì)量，我們開始從國際高等教育發(fā)展趨勢的跟隨者向領(lǐng)跑者轉(zhuǎn)變。進(jìn)而，教育部明確提出“以學(xué)生為中心”“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”、持續(xù)改進(jìn)的工程教育改革理念，這對本校的工程類專業(yè)和相關(guān)課程的教學(xué)改革提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

1.1 “線上+線下”混合式教學(xué)模式的應(yīng)用對信號與系統(tǒng)課程教學(xué)改革的意義

信號與系統(tǒng)這門課程是電子信息類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程無論從教學(xué)內(nèi)容還是從教學(xué)目的上看，都是一門理論性和實(shí)踐性均極強(qiáng)的課程。該課程不僅與電子信息類專業(yè)的許多專業(yè)課（如通信原理、數(shù)字信號處理、自動控制等）有很強(qiáng)的聯(lián)系，而且其中很多教學(xué)內(nèi)容涉及高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等多門數(shù)學(xué)課程的內(nèi)容，因而是大多數(shù)電子信息類研究生專業(yè)的必考專業(yè)課程。從發(fā)展上看，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的大背景下，翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC（慕課）、混合式教學(xué)等各種新興的教學(xué)模式利用新穎的教學(xué)理念、依托海量的在線教育資源、借助方便快捷的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，已經(jīng)對該課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[1]。

目前，在疫情防控常態(tài)化的客觀要求下，面對面（線下）教學(xué)，也就是傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨著教學(xué)時間受到大大壓縮、教學(xué)環(huán)境受到嚴(yán)格限制、甚至完全無法開展的嚴(yán)重困難。因而，應(yīng)充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的先進(jìn)技術(shù)背景，對以信號與系統(tǒng)這門課程為代表的，在相關(guān)專業(yè)內(nèi)既重要、又難學(xué)、實(shí)踐性又很強(qiáng)的課程，大力推進(jìn)其線上教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐。同時，與該門課程已有的線下教學(xué)相結(jié)合，通過“線上+線下”這種混合式教學(xué)模式，為學(xué)生創(chuàng)造“以學(xué)生為中心”的新型教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生可以高效、自主地學(xué)習(xí)這門課程[2]。

1.2 OBE理念的貫徹對信號與系統(tǒng)課程教學(xué)改革產(chǎn)生的影響

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE） ，最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革。OBE要求學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合多元彈性的個性化學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程完成自我實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)，再將成果反饋來改進(jìn)原有的課程設(shè)計與課程教學(xué)[3]。

開展基于OBE理念的信號與系統(tǒng)課程教學(xué)改革，一方面能夠很好地促進(jìn)信號與系統(tǒng)課程新版教學(xué)大綱的制訂，將課程授課內(nèi)容與本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)緊密聯(lián)系在一起，從而實(shí)現(xiàn)通過課程教學(xué)進(jìn)一步夯實(shí)人才培養(yǎng)的目的。另一方面又能夠根據(jù)每個學(xué)生的個體學(xué)習(xí)差異，制定個性化的成績評定等級，進(jìn)而通過適時評定成績，準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而對教學(xué)過程進(jìn)行及時的修正，最終實(shí)現(xiàn)“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，持續(xù)改進(jìn)的課程教學(xué)改革[4]。

2 信號與系統(tǒng)課程“線上+線下”混合式教學(xué)模式的建設(shè)與實(shí)施

信號與系統(tǒng)課程的混合式教學(xué)由線上教學(xué)和線下教學(xué)兩部分組成，每部分均由三個學(xué)習(xí)階段構(gòu)成：課前學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)，其包含的具體環(huán)節(jié)如圖1所示。

2.1 課前學(xué)習(xí)

信號與系統(tǒng)課程的課前學(xué)習(xí)由兩個環(huán)節(jié)組成：學(xué)習(xí)投入和學(xué)習(xí)效果。

2.1.1 學(xué)習(xí)投入

學(xué)習(xí)投入指的是：學(xué)生在正式開始課堂學(xué)習(xí)之前，通過各種方式預(yù)先學(xué)習(xí)到的有關(guān)課堂知識的總和。通過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生不但可以復(fù)習(xí)本次課程需要掌握的舊知識，掃除了聽課過程中的一些障礙；還可以提前了解本次課程的重難點(diǎn)內(nèi)容，并記錄自己不太懂的地方，這樣在上課過程中就會有的放矢地學(xué)習(xí)，最終有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力和聽課效率。

學(xué)習(xí)投入環(huán)節(jié)通過下列過程實(shí)施：

1） 觀看教學(xué)視頻：教師提前準(zhǔn)備、推薦相關(guān)教學(xué)視頻供學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，學(xué)生也可以通過觀看課程回放進(jìn)一步鞏固已學(xué)知識。

2） 閱讀教學(xué)資料：教師提前布置與課堂教學(xué)相關(guān)的各種學(xué)習(xí)資料，學(xué)生也可以依據(jù)自身學(xué)習(xí)情況利用圖書館藏書、網(wǎng)絡(luò)電子書籍進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

3） 發(fā)布、開展教學(xué)討論：教師和學(xué)生均可以根據(jù)課程學(xué)習(xí)的具體情況，在線上發(fā)布，或在線下開展教學(xué)討論活動，“帶著問題與觀點(diǎn)”進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)。

2.1.2 學(xué)習(xí)效果

學(xué)習(xí)效果是對學(xué)生在學(xué)習(xí)投入這一環(huán)節(jié)的總結(jié)與評價，它通過課前測試來實(shí)現(xiàn)。教師可以通過發(fā)布課前測試題、進(jìn)行課前提問等方式來掌握學(xué)生的課前學(xué)習(xí)效果。

2.2 課堂學(xué)習(xí)

信號與系統(tǒng)課程的課堂學(xué)習(xí)由兩個環(huán)節(jié)組成：課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成效。

2.2.1 課堂表現(xiàn)

課堂表現(xiàn)指的是：通過教師的授課過程，學(xué)生反映出來的所有學(xué)習(xí)效果的總和。這個環(huán)節(jié)必須通過教師和學(xué)生的共同努力，才能獲得非常好的學(xué)習(xí)效果。

從教師角度來說，設(shè)計多層次的教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用多樣化的教學(xué)方法，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的兩種主要手段。

1） 設(shè)計多層次的教學(xué)內(nèi)容

在信號與系統(tǒng)課程中，設(shè)計多層次的教學(xué)內(nèi)容主要通過對同一知識體系的授課內(nèi)容進(jìn)行由淺入深的教學(xué)，并利用例題、練習(xí)題和考研真題這樣難度逐漸遞進(jìn)的習(xí)題進(jìn)行解析來進(jìn)一步鞏固其教學(xué)效果。以傅里葉變換這一知識體系為例，其定義和基本性質(zhì)均可利用典型例題的講述來促進(jìn)學(xué)生對它們的理解和掌握；其在生產(chǎn)生活中的工程應(yīng)用問題（如頻譜搬移、頻率采樣等）可通過具有一定難度的相應(yīng)練習(xí)題的解答來使學(xué)生進(jìn)一步理解、掌握；而由其引申出的系統(tǒng)函數(shù)、系統(tǒng)特性分析問題和頻譜（幅度譜與相位譜）分析問題，教師則可根據(jù)學(xué)生的理解能力，在學(xué)生已掌握本節(jié)課程重難點(diǎn)問題的基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入較難的考研真題進(jìn)行講解，為部分學(xué)有余力的學(xué)生開拓學(xué)習(xí)視野。

2） 應(yīng)用多樣化的教學(xué)方法

在信號與系統(tǒng)課程中，多樣化的教學(xué)方法主要通過“線上+線下”混合式教學(xué)模式來實(shí)現(xiàn)。教師可根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)施線上或線下形式的項(xiàng)目式教學(xué)、MOOC（慕課）、分組教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方法，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為學(xué)生創(chuàng)造熱烈、專注、團(tuán)結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)氛圍。只要所有的學(xué)生都全神貫注、積極互動，課程的學(xué)習(xí)效果就有了根本的保證[5]。

從學(xué)生的角度來說，課堂表現(xiàn)體現(xiàn)為：在教師授課過程中緊跟教師，認(rèn)真聽課；主動參與課堂提問、課堂討論等互動環(huán)節(jié)。教師可依據(jù)學(xué)生的各自表現(xiàn)給予差異化的評價結(jié)果。另外，到課率這一指標(biāo)也非常關(guān)鍵，它客觀上不但體現(xiàn)了學(xué)生對教師的認(rèn)可程度，也體現(xiàn)了學(xué)生對本門課程的重視程度，值得教師予以關(guān)注。

2.2.2 學(xué)習(xí)成效

學(xué)習(xí)成效是對學(xué)生在課堂表現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的總結(jié)與評價，它主要通過課堂測試來實(shí)現(xiàn)。教師采用每章學(xué)習(xí)內(nèi)容至少安排一次課堂測驗(yàn)（重點(diǎn)章節(jié)需要安排多次），根據(jù)每次測驗(yàn)的成績及時掌握學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而靈活調(diào)整后續(xù)授課內(nèi)容。

2.3 課后學(xué)習(xí)

信號與系統(tǒng)課程的課后學(xué)習(xí)由兩部分組成：課后作業(yè)與輔導(dǎo)和溝通交流。

2.3.1 課后作業(yè)與輔導(dǎo)

根據(jù)信號與系統(tǒng)課程教學(xué)大綱的要求，課后作業(yè)布置的頻率為每周1次，作業(yè)內(nèi)容主要為計算題和簡答題，教師根據(jù)學(xué)生的作業(yè)完成情況給予相應(yīng)的成績；教師也可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況安排相應(yīng)的階段測試。通過課后作業(yè)與階段測試成績，教師可以分析學(xué)生每一章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，進(jìn)而在課后輔導(dǎo)中對相關(guān)學(xué)生、相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有針對性的補(bǔ)充與加強(qiáng)。

2.3.2 溝通交流

溝通交流這一環(huán)節(jié)完全以學(xué)生為主體，學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況，可以在課后輔導(dǎo)中主動與教師交流自身的學(xué)習(xí)情況、所面臨的學(xué)習(xí)困難等；也可以通過QQ、微信等方式與教師進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流；更可以利用學(xué)習(xí)通、QQ群，或直接在線下發(fā)布相關(guān)學(xué)習(xí)討論，大家一起對某一學(xué)習(xí)內(nèi)容交流各自的觀點(diǎn)、見解，開闊更廣的學(xué)習(xí)視野、學(xué)習(xí)思路，收獲更好的學(xué)習(xí)成果。

3 OBE理念在信號與系統(tǒng)課程教學(xué)中的貫徹與實(shí)施

為了更好地將OBE理念貫徹到信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)當(dāng)中，我們從以下兩個方面進(jìn)行教學(xué)改革：教學(xué)大綱的重新制訂和學(xué)生成績評價體系的建立。

3.1 新版課程教學(xué)大綱的制訂

教師依據(jù)前期積累的信號與系統(tǒng)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對本校電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的具體學(xué)情，依托學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（OBE） ，認(rèn)真制訂了信號與系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的相關(guān)課程目標(biāo)點(diǎn)。這些課程目標(biāo)點(diǎn)在教學(xué)內(nèi)容上完整地涵蓋了本門課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在能力培養(yǎng)上既考慮到了本門課程應(yīng)培養(yǎng)的相關(guān)能力，又與本專業(yè)的人才培養(yǎng)緊密聯(lián)系。然后，以這些課程目標(biāo)點(diǎn)為核心，完成新版課程教學(xué)大綱的制訂。接著，以新版課程教學(xué)大綱為依托，教師通過在課程實(shí)施過程中設(shè)計多層次的教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用多樣化的教學(xué)方法，真正將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程目標(biāo)化、績效化、個性化，使學(xué)生在掌握本門課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步鞏固其專業(yè)能力的培養(yǎng)，最終把人才培養(yǎng)落到實(shí)處。

信號與系統(tǒng)課程的目標(biāo)點(diǎn)有5個，它與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示：

3.2 建立信號與系統(tǒng)課程的學(xué)生成績評價體系

信號與系統(tǒng)課程的學(xué)生成績評價體系由兩部分組成：終結(jié)性評價和形成性評價。終結(jié)性評價通過期末考試來實(shí)現(xiàn)，而形成性評價是學(xué)生成績評價體系的核心。通過構(gòu)建相對完備、合理、個性化的形成性評價體系，教師可以對每位學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的每一階段、每一環(huán)節(jié)進(jìn)行評價，并給予相應(yīng)平時成績。本課程的學(xué)生成績評價體系如表2所示。

基于表2，授課教師一方面可以隨時跟蹤、分析每位學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而為每位學(xué)生制訂個性化的輔導(dǎo)方案，幫助他們查缺補(bǔ)漏、釋疑解難，盡量確保在課程學(xué)習(xí)的過程中，不讓任何一名學(xué)生掉隊。另一方面，授課教師也可以依據(jù)此表反映出來的一些共性問題，不斷改進(jìn)后續(xù)授課內(nèi)容，最終實(shí)現(xiàn)“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，持續(xù)改進(jìn)的課程教學(xué)改革。

4 結(jié)束語

綜上所述，采用基于OBE理念的“線上+線下”混合式教學(xué)法以后，信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)改革真正實(shí)現(xiàn)了“學(xué)生中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”。本校2020級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生參與了這項(xiàng)教學(xué)改革，取得了優(yōu)異的學(xué)習(xí)效果：本門課程掛科人數(shù)為0人，這在以前是不可想象的。本人希望本門課程的“線上+線下”混合式教學(xué)能夠持續(xù)進(jìn)行，最終為本專業(yè)、本校的“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)添磚加瓦。

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【通聯(lián)編輯：梁書】