對(duì)分課堂模式下信號(hào)與系統(tǒng)課程改革探討

張 剛

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

信號(hào)與系統(tǒng)課程是面向電子類與通信類等專業(yè)學(xué)生開設(shè)的基礎(chǔ)必修課，但由于課程理論概念偏多，內(nèi)容比較抽象，因此學(xué)生理解和掌握起來(lái)有一定的難度[1]。目前，在授課形式上，仍采用以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力不足，教學(xué)效果不夠理想。因此，優(yōu)化課堂教學(xué)模式，提升教學(xué)質(zhì)量，成為課堂教學(xué)改革的重點(diǎn)。對(duì)分課堂是將傳統(tǒng)課堂分成兩部分，在壓縮教師授課時(shí)間的基礎(chǔ)上，保證學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行討論，充分消化和吸收教師所授課程內(nèi)容。

1 傳統(tǒng)授課方式的弊端

課堂教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)的主要形式，課堂質(zhì)量直接影響著教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)的教學(xué)模式處于教師滿堂灌的狀態(tài)，學(xué)生沒有發(fā)揮的空間，趨向被動(dòng)接受[2]。以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，課程的重點(diǎn)在于讓學(xué)生理解時(shí)域和頻域的概念以及三大變換的使用。重點(diǎn)內(nèi)容中包含大量理論概念和公式推導(dǎo)，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。教師若全程單向地灌輸知識(shí)點(diǎn)，會(huì)使學(xué)生缺乏思考時(shí)間，無(wú)法達(dá)到充分理解的目的。傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端表現(xiàn)在以下方面：第一，教師單向灌輸式授課，學(xué)生缺乏主動(dòng)探索知識(shí)的動(dòng)力，降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。第二，教師的授課方式比較固定、單一，授課內(nèi)容主要照搬教材中的重點(diǎn)內(nèi)容[3]，缺少行業(yè)前沿信息和動(dòng)態(tài)。第三，理論教學(xué)時(shí)長(zhǎng)所占比重過(guò)大，缺乏實(shí)踐教學(xué)的輔助，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)僅停留在理論階段，實(shí)踐操作能力不足[4]。

在新型教學(xué)模式中，教師可根據(jù)自己的科研方向，為學(xué)生提供更多實(shí)踐教學(xué)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生有機(jī)會(huì)參與到更多研究中來(lái)，指導(dǎo)并幫助學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，參與到科研項(xiàng)目中，提升科研素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的目的，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

2 對(duì)分課堂在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用

2.1 對(duì)分課堂概述

對(duì)分課堂的核心理念是將傳統(tǒng)課堂分為兩個(gè)部分，一半課堂時(shí)間分配給教師，另一半課堂時(shí)間通過(guò)不同的形式分配給學(xué)生，開展有效的課堂討論[5]。對(duì)分課堂的關(guān)鍵性創(chuàng)新在于將內(nèi)容講授與學(xué)生討論分開，使學(xué)生在課堂上有足夠的時(shí)間自主安排學(xué)習(xí)，進(jìn)行個(gè)性化的內(nèi)化吸收。對(duì)分課堂在時(shí)間上將教學(xué)分為3個(gè)部分，分別為講授(Presentation)、內(nèi)化吸收(Assimilation)和討論(Discussion)，也稱為PAD課堂[6]。對(duì)分課堂相對(duì)于傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于，其兼顧了教師授課與學(xué)生思考。在傳統(tǒng)的授課模式中，教師無(wú)法掌握每個(gè)學(xué)生的知識(shí)接受程度，無(wú)法做到因材施教，導(dǎo)致部分學(xué)生因內(nèi)容難度較大而喪失學(xué)習(xí)信心。在對(duì)分課堂教學(xué)模式下，學(xué)生擁有獨(dú)立的思考空間，可結(jié)合教師所授知識(shí)，在討論環(huán)節(jié)發(fā)表和分享自己的看法和思考。

2.2 課前階段

在每次新課程開始前，教師可根據(jù)需要設(shè)置班級(jí)、課程等信息，學(xué)生只需要輸入課堂碼就可以加入對(duì)應(yīng)班級(jí)。教師根據(jù)即將要講授的教學(xué)內(nèi)容上傳相關(guān)資料，以供學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并設(shè)置一些簡(jiǎn)單問答，督促學(xué)生在課前完成，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)課程的大體認(rèn)知。以傅里葉變換為例，在這一階段，教師可以上傳一些有關(guān)傅里葉變換的動(dòng)畫演示，將抽象的理論形象化，加深學(xué)生對(duì)時(shí)域和頻域概念的理解，同時(shí)了解為什么要引入頻域變換，引導(dǎo)學(xué)生積極進(jìn)行課前思考。

2.3 課堂教學(xué)階段

課堂教學(xué)正式開始前，教師可根據(jù)學(xué)生在預(yù)習(xí)階段提交的作業(yè)，總結(jié)學(xué)生存在的共性問題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表自身觀點(diǎn)，教師可以針對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)策略。對(duì)分課堂能夠提供全方位的教學(xué)輔助，具有以下功能：第一，課前考勤。教師自主設(shè)置考勤方式，學(xué)生快速簽到，后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提升了考勤效率。第二，課堂提問。教師可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置隨機(jī)提問、搶答、輪答等提問方式，有效提升了學(xué)生的積極性。第三，課堂在線練習(xí)。教師每講授一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，可通過(guò)課堂在線練習(xí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。例如，講完傅里葉變換的求解問題時(shí)，可將事先準(zhǔn)備好的習(xí)題上傳至系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，進(jìn)而隨時(shí)了解學(xué)生對(duì)課上所講知識(shí)的掌握程度。第四，課堂作業(yè)。作業(yè)形式多種多樣，如一段錄音、一個(gè)閱讀材料，設(shè)置好作業(yè)提交時(shí)間后即可發(fā)布至系統(tǒng)中。此外，對(duì)分課堂還提供了學(xué)生互評(píng)的功能，加強(qiáng)了學(xué)生之間的溝通和了解，促進(jìn)共同進(jìn)步。

2.4 課后階段

課堂教學(xué)結(jié)束后，教師布置相關(guān)內(nèi)容的課后習(xí)題，幫助學(xué)生鞏固課上所學(xué)知識(shí)，總結(jié)學(xué)生作業(yè)中存在的問題，將問題及時(shí)反饋給學(xué)生，針對(duì)學(xué)生的共性和個(gè)性問題進(jìn)行答疑。

2.5 理論與實(shí)踐相結(jié)合

MATLAB作為一款常用的仿真計(jì)算工具，以其強(qiáng)大的功能得到眾多理工類高校的青睞。通過(guò)MATLAB的形象展示，可以使學(xué)生更加直觀地了解抽象、枯燥的學(xué)科知識(shí)，在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)科知識(shí)更加生動(dòng)具體，幫助學(xué)生輕松掌握所學(xué)知識(shí)，大大提高課程教學(xué)質(zhì)量。因此，開展信號(hào)與系統(tǒng)課程的驗(yàn)證性仿真實(shí)驗(yàn)十分必要。應(yīng)先分析幅頻特性曲線、相頻特性曲線和零極點(diǎn)分布圖等學(xué)習(xí)過(guò)的系統(tǒng)，然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)，加強(qiáng)其對(duì)知識(shí)的深層次了解，提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。教師也可根據(jù)自己的科研方向，為學(xué)生提供更多實(shí)踐教學(xué)的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生參與到科研項(xiàng)目中來(lái)，提升科研素質(zhì)。

2.6 考核方式

為了提升對(duì)分課堂模式的應(yīng)用效果，開展傳統(tǒng)的課程考核方式改革勢(shì)在必行。針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程特點(diǎn)，優(yōu)化和制訂了一套全新的考核標(biāo)準(zhǔn)：

總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+期中成績(jī)×10%+期末成績(jī)×30%+匯報(bào)成績(jī)×30%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×20%

其中，平時(shí)成績(jī)包括課堂綜合表現(xiàn)和作業(yè)，期中考試和期末考試根據(jù)不同階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容靈活設(shè)計(jì)題目，減少死記硬背，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的分析與應(yīng)用，真正做到融會(huì)貫通，匯報(bào)成績(jī)由學(xué)生評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)共同得出，實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)仿真效果打分。這種分布式考核方式將總成績(jī)分散在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，既保證了知識(shí)的講授，又鍛煉了學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展，符合當(dāng)代教育目標(biāo)，有利于促進(jìn)高素質(zhì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

3 對(duì)分課堂在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師更加重視內(nèi)容的講授，這種滿堂灌的教學(xué)方式使得學(xué)生與教師在課堂上的交流較少，導(dǎo)致教師對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握程度了解不夠，教學(xué)質(zhì)量得不到保證。對(duì)分課堂中的討論環(huán)節(jié)，使學(xué)生有機(jī)會(huì)將課上不理解的內(nèi)容與教師和同學(xué)進(jìn)行探討，從而加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)和交流，提升了課堂教學(xué)質(zhì)量。

3.2 促使教學(xué)更具針對(duì)性

預(yù)習(xí)階段可以幫助學(xué)生了解學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，教師可以針對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，調(diào)整教學(xué)策略，節(jié)省課堂時(shí)間，提升教學(xué)效率。比如，學(xué)生在課前已經(jīng)了解了傅里葉變換的基礎(chǔ)概念，教師在課堂上就可以著重講解傅里葉變換的求解問題。此外，教師可以根據(jù)學(xué)生每次提交的作業(yè)情況了解學(xué)生的知識(shí)掌握程度和存在的問題，并進(jìn)行有針對(duì)性的講解，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

3.3 有助于建立完整的知識(shí)體系

課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后作業(yè)等模塊，共同構(gòu)成了對(duì)分易學(xué)習(xí)平臺(tái)。正式上課前，教師可以在網(wǎng)上搜索視頻、圖片等相關(guān)教學(xué)資料，豐富課堂教學(xué)形式，使枯燥的教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)形象。例如，在講解三大變換的概念之前，以視頻片段開場(chǎng)，吸引學(xué)生的注意力，使其對(duì)授課內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣。課堂上，為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶，還可以結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)引入相關(guān)案例，豐富教學(xué)內(nèi)容。當(dāng)然，課堂學(xué)習(xí)只是掌握知識(shí)的第一步，課堂結(jié)束后，教師還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況布置一些與課堂知識(shí)緊密相關(guān)的練習(xí)題，為學(xué)生從對(duì)教學(xué)內(nèi)容的初步了解到基本掌握提供保障，進(jìn)而幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)分課堂模式中，雖然教師的授課時(shí)間變短了，但知識(shí)傳遞的有效性提升了。現(xiàn)階段，對(duì)分課堂模式中的一些功能仍需進(jìn)一步優(yōu)化和完善，促使教師更加高效地完成教學(xué)任務(wù)，提升教學(xué)質(zhì)量和效果。