“信号与系统”合作性学习教学策略设计

杨亚萍，陈伟东，陈文鑫

（浙江万里学院 电子信息学院，浙江 宁波 315100）

“信号与系统”作为电子信息类专业的核心专业基础课程，已成为高校教师教学研究的热点。笔者在教学过程中，围绕着教学目标，设计教与学的方法鼓励学生，构建基于合作性学习的教学策略。

1 课程预期学习效果

1.1 知识目标

“信号与系统”课程设置的目的是让学生掌握信号、系统、系统函数、频谱、时域分析和频域分析等基本概念。掌握线性系统的时域、实频域和复频域分析方法。培养学生应用傅里叶变换、拉普拉斯变换及Z变换对线性系统进行分析与应用的能力，为学生后续学习“通信原理”和“数字信号处理”课程打下扎实的理论基础。

1.2 能力目标

“信号与系统”通过各个教学环节的设计，提高学生以下几方面能力：①团队合作能力和沟通能力，能清楚地传达问题的要点，能用自己的语言描述信号与系统相关的基本概念；②文字表达能力，通过文献资料的阅读、思考、练习与实验，能够清晰地传递自己的观点、描述学习小结和实验结果分析；③自主学习能力，能够利用已有的知识和教学资源自主学习新的概念和工具，完成个人学习报告；④运用仿真工具的建模能力，学会运用 Matlab／Simulink对信号与系统进行建模并求解问题；⑤对信号与系统的时域特性能用相应的频域特性进行描述；⑥能用频域分析方法解决线性时不变系统的输入输出问题。

2 教学内容与方法设计

2.1 教学体系设计

我们针对课程预期学习效果的知识与能力要求，设计了如图1所示的课程教学体系框图。

图1 信号与系统教学体系框图

（1）一级能力目标是指从本课程学习开始已具备的电路分析能力、数学基础到本课程学完应具备线性系统分析能力。知识的学习与项目实施过程均为实现这一目标而构建。

（2）二级知识体系包括：信号与系统基本概念、连续系统时域分析、连续系统频域分析、连续系统复频域分析和离散系统分析等。

（3）三级知识框架包括：信号概念、系统概念、卷积、阶跃响应、冲激响应及系统建模等。

（4）项目过程实施包括：结合生活实例、书写讨论汇报、Matlab用于时域分析及时域分析报告等。

2.3.1 精密度实验 精密吸取“2.2.2”项下的混合对照品溶液10μL，按照“2.2.1”项下的色谱条件，连续进样6次，结果5-羟甲基糠醛峰面积的RSD为1.02%（n=6），苍术素峰面积的 RSD 为 0.85%（n=6），表明仪器精密度良好。

（5）二级能力途径包括：文字表达能力、自主学习能力、有效沟通能力和应用计算机仿真能力、系统时域分析能力、系统频域分析能力和系统复频域分析能力和离散系统分析能力等［4］。

2.2 教学内容设计

教学内容设计是以教师为主导、学生为主体的合作性学习模式。由以下几个环节组成：教师主讲、学生自学与合作小组课外研讨、合作小组课内研讨与组间质疑和实验及项目训练等。表1为我校采用的学时分配表。课程课内总学时为64，教师主讲32学时，在教师指导下学生为主体的实验及课内研讨32学时。为了实现知识与能力培养目标，学生课外需完成教师分配的任务与项目训练，平均约占64学时，其特点为学生自主学习时间多。

表1 信号与系统教学时数安排

怎样提高学生的学习兴趣和深入地理解信号与系统基本概念的物理含义，合作研讨内容是教学内容设计的关键。充分利用Matlab软件设计仿真项目，让学生在做中学、学中做，最大限度地调动学生学习的积极性与主动性。

2.3 合作性学习教师教学方法设计

合作性学习教师教学方法设计除了采用多媒体课件、动画、板书相结合的方式外，更多的需采用启发式教学。对于主干内容上的一些易懂的问题，可以通过提示性讲解，引导学习者通过自学，通过归纳和总结得出正确的结论。对于难点应当细讲解，才能实现思路引导。

2.4 合作性学习研讨规则设计

（1）讨论小组分组规则

每组人数控制在5－6人。各小组组长负责任务的分解分配、课外课内小组讨论的召集、文档收集及对小组成员在课外自主学习活动中的表现评价。

（2）小班分组讨论教学活动流程

由主讲教师在课前两周布置研讨题目，分组讨论分为四个阶段：

①学生自主学习阶段。每位学生通过查阅资料、独立思考研讨题目的解决方法，写出个人研讨报告并提出问题以备研讨时小组合作解决；

②小组课外合作研讨。各小组长召集组员针对教师布置的题目，展开课外合作学习，每位学生发表自己的见解，得出研讨题目较完整解决方案，并准备汇报；

③小组课内研讨。这个阶段主要各组汇报研讨结果，展示研讨题目的解决方案，组间可以质疑提问，教师针对学生汇报情况适时进行点评；

④研讨总结阶段。各个小组根据课内课外研讨情况写出完整的研讨学习报告，组长给出组员的表现评价成绩，每组上交一份研讨学习报告。

3 合作性学习评价方法设计

合作研讨式教学方式采用过程式课程学习评价方式，体现学习评价的复合式、全程式及多元化，增强了考核的合理性、公平性和真实性。复合式主要体现在平时考核与期末考核相结合，书面表达能力与口头表达能力相结合，能力与知识相结合。全程式主要体现在考核的每一个过程，而不是终结式的期末考试。

本课程学习成绩评定方式：平时出勤与课本作业10%＋合作研讨30%＋实验20%＋期末考试40%，其中合作研讨的成绩由每位学生所在小组的团队分和个人表现分决定。团队分由指导教师根据小组的合作学习研讨报告和课堂中小组的团队表现评定。个人表现分采用五分制，由合作学习小组组长和教师根据个人在课外自主讨论合作学习以及课内讨论中的表现评定。

4 结语

“信号与系统”课程的合作性学习教学模式已连续实施三届，学生普遍欢迎这种教学方式。他们从被动的听课者成了课堂的主人，迫使自己课外主动学习，不但对信号与系统的知识点掌握得较扎实，达到了深入学习的效果。而且，学生的学习能力、与人交流的能力、文字书写能力和口头表达能力均得到了提高。从卷面考试成绩来看，学生的不及格率也大大降低，从学生综合评价可见课程学习达到了预期的教学目标。实践证明，合作性学习有利于学生深入学习，有助于提高教学效果。

［1］杜世民，杨润萍.Matlab在“信号与系统”教学中的应用研究［J］.南京：电气电子教学学报，2009（6）：89－91

［2］罗小巧.《信号与系统》研究型教学的探索与实践［J］.湖北：软件导刊（教育技术），2009（9）：35－37

［3］黄凤春等.“信号与系统”课程教学中抽象概念的可视化探索［J］.北京：计算机教育，2009（19）：93－96

［4］李建华等.信号与系统课程体系剖析［J］.南京：电气电子教学学报，2010（2）：14－16