基于翻转课堂的信号与系统课程教学模式改革

2018-07-14罗丽平韦文山

中国教育技术装备 2018年4期

罗丽平韦文山

摘要分析信号与系统课程传统教学模式存在的问题，以及微课和翻转课堂的优点，从课前学习、课堂讨论、课后巩固和评价考核方式四个方面设计基于翻转课堂的新的教学模式。以零输入响应和零状态响应为案例，详细说明基于翻转课堂的教学设计。实践表明，新的教学模式能充分调动学生学习的主动性和积极性，改善教学效果。

关键词信号与系统；微课；翻转课堂；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）04-0096-03

Abstract In this paper， the shortcomings of the conventional tea-ching form for the course of signal and system are analyzed. In addi-tion， the strong points of the micro-lecture and flipped classroom are also showed. A new teaching model is designed based on flipped classroom from four aspects including preview before class， seminar in class， review after class and teaching evaluation. Then， taking zero-input response and zero-state response for example， the teaching designs are illustrated in detailed. The teaching practice shows that the new teaching model can inspire the learning initiative of students and improve the teaching effect.

Key words signal and system； micro-lecture； flipped classroom； tea-ching reform

1 前言

近年来，随着智能手机、数码产品的广泛普及，以及高校无线网络建设的日趋成熟，信息技术的飞速发展推动了高校教育教学模式的巨大转变。各种网络资源，特别是一系列在线公开课如MOOC（Massive Open Online Course）[1]，

使得学生获取知识的途径不再局限于课堂和书本。基于慕课+微课的翻转课堂（Flipped Classroom）对传统教学理念和方式产生重大影响。

翻转课堂于2007年由美国林地高中（Woodland Park Highschool）的两名化学教师提出。翻转课堂突破传统的课堂局限，重构教学结构，将传统教学的课内知识传授、课外知识内化的形式翻转为课外知识传授、课内知识内化，让学生在课外时间完成对相关知识点的自主学习，在课堂上进行师生互动、汇报讨论，从而达到更好的教学效果。

信号与系统课程是各高校电气信息类专业开设的一门重要的专业基础课。该门课程的理论性很强，传统的教学方法使学生感到枯燥乏味、难以理解，很难激发学生的学习兴趣，教学效果较差。因此，探索新的课程教学方式势在必行。本文通过分析信号与系统课程教学现状、翻转课堂的特点，探讨翻转课堂的必要性和可行性，设计信号与系统课程新的教学模式。

2 信号与系统课程教学面临的问题

信号与系统课程具有很强的理论性，内容庞杂，概念抽象。传统的教学模式以教师课堂讲授为主，以学生课后练习为辅。教师在课堂上通过多媒体课件讲授课本知识，授课方式单一，学习素材缺乏，学生被动地接受大量的概念、性质和分析方法等知识。这种填鸭式的教学方式使学生处于被动的地位，难以消化所学知识。课程开设的实验仅是验证性实验，不利于提高学生的实践创新能力。在这种教学模式下，教师付出大量的精力，学生疲于应付繁重的作业，教学效果却并不好。针对这种传统教学模式存在的弊端，授课教师非常有必要探索课程教学新方法。

3 微课与翻转课堂

微课[2]是以流媒体为载体来展示某个知识点或教学环节的简短的、完整的教学形式。微课的核心组成部分是课堂教学视频，以及与教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思等，教学内容较少，主要突出某个教学重点和难点。相对于传统课堂来说，微课的教学内容更加精细和具体，主题更加突出。学生利用微课可以打破学习只局限于教室和学校等时间和空间的限制，依据自己的學习需要和时间，灵活支配学习的内容、时间和地点。

然而，仅依靠微课视频学习，学生并不能真正达到对知识的掌握，还需要在课堂上与教师进行面对面交流、互动答疑。因此，学校需要实施翻转课堂。在翻转课堂模式中，知识传授主要通过学生课外的自主学习，如观看微课视频、网上搜集资料、完成课前任务等；在课堂教学中，教师主要进行引导性学习，组织学生对重点和难点问题展开讨论，然后进行答疑、纠错和总结，并依据学生的表现给出课堂评价。

“微课+翻转课堂”的教学形式完全改变了传统教学中教师讲、学生听的被动局面，充分调动学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，强化学生对知识点的理解。国内众多教育工作者对翻转课堂教学进行了研究和探索[3]。

4 信号与系统翻转课堂教学模式设计

翻转课堂将课前微课学习、课堂讨论互动、课后巩固拓展等环节有机结合起来，实现课堂、角色、学习和评价等的翻转。针对信号与系统这门课程，广西民族大学组建一个教师团队，团队成员中有一名专家教师、三名骨干教师和两名助教，负责完成该门课程的混合式课程教学建设项目。信号与系统翻转课堂教学模式的设计方案如图1所示。

课前学习在课前学习阶段，学生通过观看微课视频、在线搜索相关学习资料、完成线上作业等方式，完成对知识点的初步掌握。因此，微课视频和在线学习平台建设是保证这个环节学习质量的关键因素。教师需要根据信号与系统的课时安排，将知识碎片化，提炼出课程的知识点，针对每个知识点录制10分钟左右的视频，以便学生反复观看，掌握该门课程的重要知识点。然后，通过在线学习平台，教师发布学习任务和要求，并进行必要的测试，以便了解学生参与学习的情况和知识掌握程度。此外，师生之间可以在线交流和互动。

课堂讨论在翻转课堂中，学生是主体，教师起引导和组织的作用。通过课前学习，学生已经基本掌握课程知识点。在课堂上，学生分组汇报教师布置的学习任务的完成情况和存在的疑点，教师进行答疑解惑，對重难点问题作适当补充。此外，教师要给出一些论题，引导学生在课堂上讨论完成，用以检验学习质量，教师给出总结点评和学习评价。因此，在课堂讨论环节，教师的论题设计非常关键，要难度适中，能充分调动学生参与的积极性。教师还要掌握提问的技巧，启发学生思考，引导学生讨论。通过课堂讨论，锻炼学生分析问题、解决问题和团队协作的能力。

课后巩固信号与系统是一门理论性很强的课程，学生课后需要通过做大量的练习来巩固所学知识。教师通过在线学习平台发布课后练习和测试，通过系统统计分析，深入了解学生对知识的掌握情况。师生通过在线平台，可以随时随地进行答疑讨论、信息反馈和互动。

评价考核方式该门课程是专业必修课、学位课，最终的总评成绩由平时成绩和期考成绩两部分构成：

总评成绩：平时成绩*60%+期考成绩*40%

其中，平时成绩=课堂讨论成绩*50%+课外练习成绩*50%。

课堂讨论评分方法：通过观察学生讨论时的发言情况、讨论结果展示情况，给每组打分，由组长给每位组员打分，各组之间互评打分，通过这些形式，给出课堂讨论成绩。

课外练习成绩：学生每次线上练习，都会有成绩记录；课后作业，教师批改后也会给出成绩。

5 零输入响应和零状态响应教学案例

根据上述翻转课堂教学模式，对“零输入响应和零状态响应”这一节课进行教学设计[4]。

课前线上学习活动设计教师给出本节课的学习任务和目标，列出知识点清单，录制微课视频。本节课的学习任务是要求学生理解零输入响应和零状态响应的基本概念，掌握这两种响应的求解方法，理解系统响应的线性特性。依据学习任务，录制零输入响应的基本概念和求解方法、零状态响应的基本概念和求解方法、系统响应的线性特性三个微课视频，制作相应的课件PPT，布置测试题目。将这些资料上传至在线学习平台。

学生了解本节课的学习任务，登录在线平台下载学习资料，观看微课视频，视频学习资料可以反复观看，并记录疑点问题，与教师在线或线下沟通，完成测试题目。

课堂讨论环节设计教师总结学生在课前学习阶段中碰到的问题并进行答疑，对重难点问题进行讲解。设计如下问题，引导学生在课堂上讨论：

1）零输入响应、零状态响应的本质区别是什么？

2）经典法求解零输入响应时，如何确定初始值？如何求系数？

3）经典法求解零状态响应时，如何用冲激函数匹配法确定跳变量？

4）布置两道课堂练习题：求系统的全响应（零输入响应+零状态响应），利用线性特性求系统响应。

教师引导学生循序渐进、逐步深入地进行讨论交流，观看学生讨论情况，及时发现问题并解答。

全班学生每五人一个小组进行讨论。每位学生进行分工，分为记录员、答辩员，每人都要参与讨论，发表见解。在学生讨论时，教师通过旁观，记录每位学生的表现，从而给出课堂评价。讨论结束后，每个小组选派一位学生进行陈述，教师总结点评。

课后巩固环节设计教师布置课后作业，学生线下完成；学生提交作业后，教师批改作业，并进行点评。师生通过在线学习平台互动，进行教学互评，根据学生需求及时修改微课视频和课件PPT。

6 结语

本文在微课和翻转课堂背景下，探索信号与系统课程教学新模式，给出基于翻转课堂的教学模式设计和评价考核方式，最后以零输入响应和零状态响应知识点作为教学案例进行说明。实践表明，新的教学模式能充分调动学生学习的主动性和积极性，改变传统教学模式下该课程难懂、难学、枯燥的教学状况。

参考文献