基于网站的信号与系统课程网络辅助教学研究

解培中　吕瑞兰

摘要 针对当前教育的现状和学生以及课程的特点，将混合学习理论应用到信号与系统课程教学设计中，提出一种以课堂教学为主、基于课程网站的网络辅助教学模式，结合辅导、测试等环节，采用让学生分组完成项目的教学和评估方法，取得了较好的教学效果。本课程的教学研究成果对其他工科类基础课程具有一定的推广价值和实用价值。

关键词 课程网站；混合学习；信号与系统

中图分类号 G642.0

文献标识码 A

文章编号 1005-4634（2012）05-0062-03

0 引言

信号与系统课程是电子类专业重要的平台课程，尽管取得了不少教学成果，课堂教学中还是存在一些问题：（1）趣味性不够。信号与系统课程主要内容是三大变换，涉及较多数学知识、公式和定理，学生普遍反映内容较枯燥、单调。数学基础不好的同学感到吃力、公式记忆容易混淆、物理意义不明，不少学生对此课程有怕学、厌学以及学不会的现象。虽然在授课用的多媒体课件中考虑了动画等趣味因素，但由于课时有限，使用中有所顾忌；（2）互动性不够。当前大学本科教学多数在新校区进行，平时师生见面较少，尽管一些教师在课堂教学中尝试增加互动环节，如提问、让学生发表意见等，但由于合班上课，课堂教学中依然存在满堂灌的现象；（3）应用性不够。由于教师的知识结构、阅历等因素制约，课堂教学中存在着应用性不够的问题，导致学生产生这门课学了没用的思想，出现学生厌学现象；（4）教学模式单一。教学模式上依然是传承性教学为主，忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养，教学上未能充分利用网络资源。

面对大学课堂教学中出现的问题，积极探索解决问题的途径，提高大学的教学质量成为一个急需解决的问题，而积极转变旧的教学理念、运用新的教学手段和教学方法从而理顺教学过程中师生之间、教与学之间的关系成为解决问题的关键。网络教学是近年来随着网络的兴起出现的一种新的教学模式。网络教学可以多角度刺激学生的求知欲，激发学生的学习主动性和积极性，激发学生的兴趣，保证学习效率。网络环境下的协同教学，可以突出网络教学的互动性，满足学生对学习过程的某些特定要求，与建构主义的教育模式相结合，能强化教师在教学过程中的指导作用和互动效果，弥补单个学校、单个教师在网络环境下教学能力的不足和知识面的欠缺，提高网络教育的效果和效率。课堂教学结合网络教学成为研究热点，本文讨论针对普通全日制在校学生构建信号与系统课程网站进行网络辅助教学的方法，对改善合班上课效果及学校多校区办学导致的教学质量下滑很有必要。

1 课堂教学和网络教学的结合——网络辅助教学

课堂教学和网络教学两种模式各有优势和不足，因而不能简单地用一种模式代替另一种模式，根据混合学习理论，最有效的做法就是把传统的课堂教学与网络教学有机地结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。只有将这二者结合起来，使二者优势互补，才能获得最佳的学习效果。一方面，教师可利用课堂的教学环境与学生进行面对面的交流，对学生进行潜移默化的影响，教学过程也更具有人情味。另一方面，网络教学在视觉效果、学习内容、自主学习方式、师生交互、生生交互等方面提供了平台。

混合学习是对所有学习要素进行合理选择和组合，使学习效果及学习项目的成本达到最优化的理论与实践，混合学习理论期望用最低成本产生最大学习效益，最终实现教育机构最关心的目标。课堂教学与网络教学混合的一种方式是网络化课堂教学，是以计算机网络为依托的教学方式，计算机网络系统由服务器、教师主机和学生工作站联接而成，教师通过主机控制整个网络的每一个终端，与学生进行交流，学生利用自己的计算机主动去学习并接受。这种方式通俗点讲就是将网络搬到了课堂上，即在机房上课。网络化课堂教学对软硬件和教师、学生的素质要求比较高，目前成本较高，尚不具备此条件。另一种是以学生在线学习为主，结合课堂教学和网络答疑，如与计算机相关的操作性较强的课程比较适合。如何针对课程和学生特点，研究合适的教学模式依然是一个开放的问题。

信号与系统课程理论性较强，学生对计算机使用、网络资源和搜索引擎等已有一定基础，在信号与系统课程教学中采用网络辅助教学，不改变目前在多媒体教室进行课堂教学的特点，增加了网络教学的辅助功能，课堂上以教师为主，课后在教师引导下，以学生网络自主学习为辅。下面以信号与系统课程为例，从教学平台和教学设计两方面介绍。

2 网络辅助教学平台——课程网站

现有的网络教学主要依托两类机构：一类是以各种技能培训为特点的教学网站和网校，另一类是依托高等学校设立的网络教育学院。一般的网络教育平台立足于远程教育，能在不同用户间进行服务，提供与服务需求相适应的综合性网络支持服务系统，具有媒体多样性、交互实时性、施教针对性和资源共享性等特征，其功能覆盖了教学安排、网络学习、网络考试、网上答疑、学习过程管理、学籍管理、教学质量监控、教务管理、学习资源管理、用户管理、权限控制、运行安全监控、数据备份等。网络教学平台是网络教育学院广域网网络教育支撑体系，仅限于网络教育学院的合法用户使用。对于全日制学生而言，没有必要选用远程教育那样的支持服务系统，考虑到成本因素和教学资源的特色化，信号与系统课程网络辅助教学平台选用课程网站作为支撑，网站相关的教学资源由南京邮电大学具有不同专业特长的教师组成的教学团队构建，可以充分发挥教师的特长，分工合作，进行多元、有效的教学，发挥协同教学的优势。网络上现有的一些学校的信号与系统课程网站大多数是为申报精品课程而设，主要栏目局限于介绍课程负责人、教学队伍、主讲教师、教学效果评价等统一格式，并不适合网络教学，为构建课内一课外、课堂一网络立体化的教学环境，课程组建设了信号与系统课程网站，探索了利用课程网站进行课程辅助教学、发挥网络协同教学优势的方法。

建设课程网站面临的第一个问题是选取合适的网络环境。考虑到南京邮电大学购买了WebPlus平台工具，且许多二级学院网站就建立在这个平台上，于是决定也用这个平台。其次是网站的栏目设置。网站内容可以分为两类：（1）教学资源查看及下载服务，属于资料展示类。与常见的网站类似，教学资源栏目提供了课程公告、主讲教师、教学大纲、授课计划、教学课件、考试试卷几个子栏目，学生可以下载课件及往年试卷，补充材料和拓展材料分别展示了和信号与系统课程相关的前修课程和后续或专业领域的相关知识点。如网站介绍了形成傅里叶级数思想的过程，介绍频谱资源的有效性与认知无线电，介绍压缩感知，介绍各种调制等；（2）在线调查、在线测试、学习园地和问题留言及回复，这些栏目提供了师生网上交流学习的平台。

3 网络辅助教学方案设计

网络辅助教学设计如图1所示分4个阶段。第一阶段是准备阶段，主要根据教学目标、教学内容、情景因素和学生特点确定合适的教学模式，通过恰当方式向学生展示学习内容，获得预期效果，包括互动技巧、学习活动安排、引起注意和增强记忆的手段等。教学内容的选择、安排和呈现包括：需要说明什么？多少信息才够？对于一项学习任务，内容如何呈现，采用何种呈现方式？这个阶段的成果分别呈现在教师课堂教学上和课程网站上。

第二阶段是课堂教学阶段和学生利用课程网站自主学习阶段，在目前的师生比条件下，基础课课程普遍采用大班授课，尽管效率很高且面对面实时交流，然而由于学生数量多，教师只能满足一般学生的要求，不能照顾到每一个学生，难以做到因材施教。因此，在实际教学中，采用了传统的课堂教学和网站自主学习的并行模式双线教学，并且将小组探索性学习引入到网络教学中，不仅培养了学生合作的习惯，还有助于提高学生分工协作、策划、组织、语言表达等方面的能力。

第三阶段是传统答疑、网上答疑和辅导阶段，主要任务是强化和提高学生的学习效果，在教师和学生间可以异步进行，也可同步进行。（1）在原指定教师在指定地点的面对面答疑安排基础上，网站上开辟问题留言及回复栏目；（2）网站增加了信号与系统课程中某知识点相关联的新技术或技术领域的应用。在课堂教学中可在对应的概念介绍完后加以引申。如在讲授傅里叶变换性质——调制定理后可以联系调频广播电台的使用频率，发现在南京收听某个频率的调频台节目，而在其他地方可能变成了其他电台的节目，因为频率资源是有限的，所以每个国家的无线电委员会需要对频率资源加以分配，网站上有无线电委员会频率分配的情况。接着可介绍3G网络与小灵通间的频谱之争，由于无线电通信的需求不断增长导致频谱使用情况不均，有些频率资源未得到充分利用，出现了频谱空穴，利用此空穴进行无线通信属于认知无线电的范畴，是当前通信的研究热点之一，网站上有进一步的介绍，学生也可在学完基础课后跟导师继续研究。

第四阶段是测试和考核评价。学生的学业成绩以教师评价为主，期末考试占70%，平时作业、课堂出勤情况、网络参与情况占30%。在教学实践中发现，学生在基本概念方面有欠缺，有些虽然依葫芦画瓢能做题却不知道为什么这样做，主要原因是缺少适当数量的习题练习，没有建立起正确的概念，根据多年的教学经验，拟出一些与概念相关的单项选择题，放在在线测试栏目，要求学生学完一章后，在网上做测试，回答正确有鼓励的话语，如果回答错误，可以看到错误的原因分析，帮助学生建立基本概念。学生的网上测试结果和平时的作业只关注有没有完成，希望学生不要片面追求正确率，鼓励学生反馈真实的学业水平，教师再根据教学反馈调整教学设计。在考核阶段，针对强化班开展了完成项目的活动，要求学生就信号与系统课程中自己感兴趣的内容，利用Matlab GUI完成一个演示小系统，学生以3～4人为一组协作开发，根据自己的特点进行项目策划、理论依据、图形展示、编写程序、项目汇报等，完成的作品在课堂上讲解并演示，在教师主持下学生相互评点，最后上传到网站教学园地栏目，还可作为教学资料供参考。

网站建设初步完成后，利用此教学模式在南京邮电大学部分班级进行了试点。采用基于网站的课程教学模式还需要注意以下几点：（1）要给网站寻找一个方便的入口。由于网站访问人数有限，用普通的搜索引擎难以找到课程网站，让用户输入网址很不方便，为此，在学院网站的首页给出了一个课程网站的链接，学生可以方便地找到入口；（2）网络互动环节要及时完成。如果由于访问量有限而疏于回复，人气会愈加降低，为此，在教学周内安排了任课老师值班，保证24小时留言有回复；（3）为激励学生参与网络基本概念测试，期末考试试卷中可包含部分基本概念测试的题目。当然，要吸引学生自觉主动地参与到该教学模式中，在课堂教学和课程教学网站内容设置等方面还有许多工作。

4 结束语

信号与系统课程中涉及较多的数学知识，公式和定理较多，比较枯燥。重点抓课堂教学，调动学生网络自主学习的积极性，加强师生间的互动，在课程教学中适当地利用课程网站这个网络教学平台能有效地提高学生的学习兴趣和学习效果。