新冠感染疫情背景下信號與系統(tǒng)課程線上教學(xué)的探索與實踐

王 晴，董 瑋，吳 戈，鄭傳濤

（吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130012）

2022 年3 月初，新冠感染疫情（以下簡稱“疫情”）突襲吉林長春，并迅速蔓延。面對突如其來的疫情，按照長春市教育局相關(guān)要求，學(xué)校決定：自3 月9 日起，全校各校區(qū)本科及研究生教學(xué)全部課程（含實踐教學(xué)）轉(zhuǎn)為全員線上教學(xué)，要求各教學(xué)單位高度重視線上教學(xué)工作，確保按教學(xué)計劃開展線上教學(xué)，全力保障線上教學(xué)質(zhì)量。在此背景下，信號與系統(tǒng)課程由開學(xué)初的線下理論教學(xué)轉(zhuǎn)移到完全的線上教學(xué)。雖然疫情來得猝不及防，但在疫情常態(tài)化模式下，任課教師對線上教學(xué)已經(jīng)做好充分準(zhǔn)備，有條不紊地全面開展線上教學(xué)，實現(xiàn)了線下和線上教學(xué)的無縫切換。

一 線上教學(xué)過程

（一）教學(xué)平臺選取

立足于信號與系統(tǒng)課程特點，依托吉林大學(xué)在線學(xué)堂（對接手機端超星學(xué)習(xí)通）及已錄制和上傳的教學(xué)資源，結(jié)合各教育教學(xué)平臺的特點，采用“釘釘+超星學(xué)習(xí)通+中國大學(xué)慕課”的多位一體教學(xué)模式，充分利用各平臺特點和優(yōu)勢，彌補單個平臺使用中的局限，實現(xiàn)多個平臺交叉融合助力線上教學(xué)保質(zhì)保量。以上三大平臺在教學(xué)過程中各盡其責(zé)，具體分工見表1。

表1 3 個平臺實現(xiàn)的教學(xué)任務(wù)

（二）線上教學(xué)的實施

信號與系統(tǒng)課程線上教學(xué)流程采用三段式教學(xué)設(shè)計，即課前準(zhǔn)備—課中教學(xué)—課后反饋與鞏固[1]。構(gòu)建以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，直播平臺為支撐，數(shù)字資源為依托，優(yōu)秀慕課為延伸的教學(xué)模式[2]，如圖1所示。

圖1 線上教學(xué)流程圖

1 課前準(zhǔn)備

教師課前需要做諸多教學(xué)準(zhǔn)備工作。根據(jù)教學(xué)大綱制定教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)；修改和優(yōu)化課件內(nèi)容；錄制課程視頻，以供學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)課程以及因故無法進入線上課堂上課所用；在學(xué)習(xí)通中上傳課程教學(xué)資源，包括課程視頻、電子參考書、相關(guān)課件、教學(xué)要求和知識擴展學(xué)習(xí)資料等，為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源；向?qū)W生推送本次課程的教學(xué)任務(wù)單；構(gòu)建試題庫和作業(yè)庫；準(zhǔn)備課堂討論和隨堂測試內(nèi)容；預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)通中的定時上課簽到功能。

學(xué)生可根據(jù)教師提供的教學(xué)資源和自身的學(xué)習(xí)情況選擇性地進行資料查詢、課前預(yù)習(xí)，完成教師布置的任務(wù)單，做到溫故知新。

2 課中教學(xué)

上課前10 分鐘學(xué)習(xí)通定時發(fā)布上課簽到，自動考核學(xué)生出勤情況，并及時提醒未到課同學(xué)，以提高學(xué)生出勤率，調(diào)整學(xué)生的上課狀態(tài)。課程開始后，教師在釘釘課程群內(nèi)發(fā)起在線課堂，進行課程直播。每次課程先利用5 分鐘時間回顧上節(jié)課的知識要點，以保證課程的連續(xù)性。利用PPT、手寫板、flash 動畫等多種技術(shù)手段力求把枯燥復(fù)雜的定義、定理、證明和解題過程清晰易懂地展示給學(xué)生。直播中根據(jù)學(xué)生任務(wù)單的完成情況適度調(diào)整課程進度，注重課程重點和難點的解析。采用啟發(fā)式、研討式、講授式等教學(xué)方式，增強課程黏性，提高聽課效果，啟發(fā)學(xué)生深入思考問題，促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)。采取多種方式調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，如課堂的直接提問、學(xué)生搶答；在學(xué)習(xí)通中發(fā)起主題討論，學(xué)生自愿參與回復(fù)；設(shè)置隨堂測試等。實現(xiàn)遞進式、深層次師生互動，活躍課堂氣氛，提升學(xué)生參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，檢驗課堂教學(xué)效果。

學(xué)生快速簽到后，進入上課狀態(tài)，認(rèn)真聽課，積極參與師生互動、主題討論，亦可在課堂上或討論區(qū)對不理解的知識點發(fā)起提問。

3 課后反饋與鞏固

課堂直播時間總是有限的，教師需充分利用好學(xué)生課余時間。在學(xué)習(xí)通中發(fā)布課后作業(yè)，限定學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)提交，以了解學(xué)生課中學(xué)習(xí)效果，采集與分析學(xué)生作業(yè)中易錯知識點等數(shù)據(jù)，在后續(xù)的習(xí)題課中重點講解，查缺補漏。針對學(xué)生在班級群內(nèi)或私信中對課程內(nèi)容的疑惑進行答疑回復(fù)，使學(xué)生真正理解課堂講授的所有內(nèi)容，擴展教學(xué)深度。引導(dǎo)學(xué)生進行仿真實驗，通過實驗的角度理解相應(yīng)知識點。

學(xué)生除了按時提交作業(yè)外，要對所學(xué)的內(nèi)容進行歸納總結(jié)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)似懂非懂的問題，及時有效解決；適當(dāng)學(xué)習(xí)教師推薦的精彩慕課，作為課程知識的鞏固和拓展。

（三）課程考核設(shè)計

課程考核方式潛移默化地影響著學(xué)生積極、努力學(xué)習(xí)的方向和學(xué)習(xí)效果。合理的考核設(shè)計能夠促進學(xué)生對知識的消化、吸收和產(chǎn)出，能夠科學(xué)評價學(xué)生對知識的掌握和靈活運用情況。結(jié)合線上教學(xué)過程的特點，信號與系統(tǒng)課程優(yōu)化了考核評價體系，采用表2 的考核標(biāo)準(zhǔn)。在以期末考試為主的前提下，注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核[3]，鼓勵學(xué)生積極參與課堂提問和討論活動，激發(fā)學(xué)生課堂思維的活躍度和學(xué)習(xí)的主觀能動性，督促學(xué)生課后及時總結(jié)和鞏固，通過課后作業(yè)和單元測試體現(xiàn)階段性學(xué)習(xí)效果。期末考試題型以填空題、簡答題和計算題為主，考題內(nèi)容覆蓋課程教學(xué)要求的各個部分，重點考核各章節(jié)的主要知識點，把握考試難易度、提高區(qū)分度。通過這種多維度考核方式，綜合考量學(xué)生對課程知識的掌握程度，全面、客觀、公正和準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

表2 課程考核標(biāo)準(zhǔn)

二 多措并舉夯實線上教學(xué)

（一）課前5 分鐘互動

線上教學(xué)開展后，校園的疫情形勢一度非常嚴(yán)峻，封校轉(zhuǎn)為封寢。學(xué)生足不出寢，在緊迫的疫情形勢下和有限的生活空間內(nèi)，極易產(chǎn)生心理上的變化，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情緒、焦慮、擔(dān)憂等狀態(tài)，這勢必會影響著課程的學(xué)習(xí)效果。信號與系統(tǒng)課程開展“課前5 分鐘抗疫精神宣講活動”，教師和同學(xué)們在全校師生同舟共濟、抗疫攻堅的背景下進行宣講、交流和討論，講述學(xué)校、學(xué)院、師生們在抗疫過程的典型案例和感人故事。建立有溫度的校園文化氛圍，對學(xué)生進行心理疏導(dǎo)，積極傳遞正能量，增強學(xué)生的抗疫信心，鼓勵學(xué)生共克時艱、戰(zhàn)勝疫情，激勵學(xué)生不受疫情干擾、安心學(xué)習(xí)。在一次內(nèi)容包含“后勤部門為保障學(xué)生餐飲所做的艱辛工作”的宣講中，學(xué)校簡短的一句推送“孩子們，我們一定會把飯供上！”，加一張配圖（穿著防護服的食堂工作人員們正在打包飯菜），瞬間讓全體師生破防。同學(xué)們表示，絕不讓疫情阻止他們勤奮學(xué)習(xí)的腳步。

（二）融入課程思政

落實立德樹人的根本任務(wù)，結(jié)合學(xué)科前沿、熱點話題和抗疫形勢等多個角度，在信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)中開展課程思政。在注重知識傳授和能力培養(yǎng)的同時，有機融入德育元素，對學(xué)生進行價值引領(lǐng)，努力實現(xiàn)全方位教書育人。在疫情防控當(dāng)下，可以隨時結(jié)合疫情話題引入思政。比如在講解系統(tǒng)沖激響應(yīng)特性時，明確系統(tǒng)相當(dāng)于一個處理器，對輸入的信號進行加工處理，而系統(tǒng)的沖激響應(yīng)表征系統(tǒng)的自身特性，可以通過激勵與響應(yīng)的運算進行求解，但與激勵信號無關(guān)。正如人體這個復(fù)雜的系統(tǒng)，不同人體有不同的病毒抵御系統(tǒng)，面對同樣的新冠病毒入侵，不同體質(zhì)人體的癥狀截然不同，有無癥狀感染者，有輕型患者，有重癥患者，還有死亡病例，這充分體現(xiàn)了人體自身免疫系統(tǒng)的不同。通過與人體系統(tǒng)的對比解析，加深學(xué)生對系統(tǒng)沖激響應(yīng)的理解，同時提升學(xué)生的健康意識，勉勵同學(xué)們注意鍛煉身體，強健體魄，提高免疫力，改善自身系統(tǒng)特性，勇敢對抗病毒威脅。再比如在講授傅里葉級數(shù)時，將各次諧波疊加合成方波的過程比擬為全校師生眾志成城、共同抗疫的過程，比擬為科技進步、社會發(fā)展的過程，各次諧波、校園里的每位師生、社會的每位成員都起著不可替代的作用，培養(yǎng)學(xué)生奉獻(xiàn)意識、團隊協(xié)作精神，聚焦社會責(zé)任感，鼓勵學(xué)生不斷完善自我，激發(fā)科技報國使命感。

（三）實施線上實踐教學(xué)

實驗可以驗證理論，使學(xué)生加深理解理論知識并進行探索創(chuàng)新。結(jié)合疫情防控形勢，充分利用線上實驗教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源，采用軟件MATLAB 引導(dǎo)學(xué)生進行虛擬實驗。例如，學(xué)生通過實驗可以觀察對稱的周期方波利用傅里葉級數(shù)形式表示時，取不同的項數(shù)時有限級數(shù)對原函數(shù)的逼近情況，直觀地了解傅里葉級數(shù)的含義，并理解級數(shù)中各種頻率分量對波形的影響[4]。同時，亦可觀察到吉布斯現(xiàn)象。虛擬仿真實驗可以打破時間和空間的壁壘，讓封閉在寢室的學(xué)生充分利用課余時間，驗證、鞏固理論知識，并進行研究、探索和創(chuàng)新。

（四）加強課后互動

通過問卷調(diào)查、投票選擇、詞云圖等多種方式加強課后師生互動，傾聽學(xué)生心聲，關(guān)注學(xué)生的身心健康，跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，掌握學(xué)生課程內(nèi)容學(xué)習(xí)情況，了解學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中的問題和困惑，并及時調(diào)整授課進度和內(nèi)容，分析和解決學(xué)生提出的各種問題。以保障信號與系統(tǒng)課程線上教學(xué)的順利開展，提升課程線上教學(xué)效果。

三 線上教學(xué)效果評價

吉林大學(xué)線上課程教學(xué)效果評價采用“校督導(dǎo)-院督學(xué)-學(xué)生”三級教學(xué)評價體系[5]。校督導(dǎo)組和院督學(xué)分別由學(xué)校和學(xué)院資深教學(xué)專家組成，督導(dǎo)和督學(xué)專家隨機抽查各門線上課程運行情況，根據(jù)評價指標(biāo)形成具體評教意見，并及時反饋給學(xué)院和任課教師，實現(xiàn)校院兩級“以督導(dǎo)促幫助、以督導(dǎo)促服務(wù)、以督導(dǎo)促提升”的評教理念，保障在線教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升。信號與系統(tǒng)課程自線上教學(xué)開展以來，督學(xué)多次走進線上課堂，對線上教學(xué)方式、過程和效果給予了肯定的評價。學(xué)生評教在吉林大學(xué)教務(wù)管理信息系統(tǒng)中完成，依據(jù)吉林大學(xué)在線教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)對任課教師的教學(xué)效果進行綜合評價。信號與系統(tǒng)課程的學(xué)生評教結(jié)果見表3，學(xué)生的反饋給予了本門課程較高的教學(xué)評價。期末評教結(jié)果相比期中，滿意度有穩(wěn)步提升，位居學(xué)院評教排名前列。

表3 學(xué)生評教結(jié)果

四 線上教學(xué)反思

（一）線上教學(xué)的優(yōu)勢與不足

1 線上教學(xué)的優(yōu)勢

許多線上教學(xué)平臺均有大數(shù)據(jù)分析和學(xué)情分析功能，能夠詳細(xì)記錄學(xué)生參與課程的情況，并自動生成分析報告，可供教師課程教學(xué)及考核參考。線上教學(xué)可以反復(fù)播放課程視頻，便于學(xué)生課后回顧，對所學(xué)知識進行查缺補漏。線上教學(xué)平臺的作業(yè)和考試功能也為師生提供便利。作業(yè)或測試內(nèi)容發(fā)布后，學(xué)生可隨時提交作答圖片或文檔，查看批改結(jié)果、批注和標(biāo)準(zhǔn)答案；教師亦可不受時間和空間限制，接收和批改作業(yè)或試卷，并根據(jù)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析作業(yè)完成情況，有針對性地為學(xué)生開展習(xí)題解析，提高工作效率。

2 線上教學(xué)的不足

線上教學(xué)的特點之一是師生處于同一課堂、不同空間，教師無法與學(xué)生面對面開展教學(xué)，不能看到學(xué)生的目光與神態(tài)，無法實時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，也會影響課堂進度和狀態(tài)的調(diào)控。對于課程中的公式推導(dǎo)、證明、例題計算及繪制圖形等內(nèi)容，線上教學(xué)的演示不如線下教學(xué)利用黑板呈現(xiàn)方便直觀。學(xué)生通過電子設(shè)備上課，缺乏課堂氛圍感，課堂討論的熱烈程度不如線下上課效果好。對于某些實踐性較強或難度較深的課程內(nèi)容，線上教學(xué)的效果會相對減弱。另外，網(wǎng)絡(luò)擁堵、掉線等情況也會影響線上教學(xué)效果。最后，疫情防控期間，教師居家線上教學(xué)，這對教師的要求更高，壓力更大，線上教學(xué)做好不易，做精更難，教學(xué)效果勢必會受到影響。

（二）促進混合教學(xué)模式的開展

在疫情防控常態(tài)化狀態(tài)下，即便是恢復(fù)線下教學(xué)，也并不意味著線上教學(xué)的終止，而是線上、線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式的開端[6-7]。混合教學(xué)模式能夠充分發(fā)揮線上教學(xué)和線下教學(xué)各自的優(yōu)越性，取長補短，達(dá)到相輔相成的效果。日后筆者會進一步探索與實踐，促進線上、線下混合教學(xué)模式的開展。

五 結(jié)束語

面對疫情防控嚴(yán)峻形勢，信號與系統(tǒng)課程全面開展線上教學(xué)。筆者始終堅持以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以信息化技術(shù)為手段，構(gòu)建“三段式”教學(xué)模式，踐行立德樹人和教書育人使命，持續(xù)提升線上教學(xué)水平，改善教學(xué)效果，實現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)，真正實踐了“在線不停學(xué)，育人不停步”的教學(xué)理念，并在今后的教學(xué)工作中會繼續(xù)更新教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)模式，與時俱進，探尋適合新時代大學(xué)生的教學(xué)方法，為社會主義現(xiàn)代化全方位人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。