基于雨课堂的信号分析与处理教学设计及研究

王 灿

（三峡大学电气与新能源学院 湖北·宜昌 443002）

新工科的目的是为了中国的战略发展需求，继承和创新教学方式，培养大批掌握核心竞争力的人才。近年来，随着互联网+概念逐渐深入人心，教学工作者对线上教学软件“雨课堂”展示了极大兴趣，其中的师生灵活互动和在线考核等功能深受老师和学生的喜爱。众多教育工作者就进一步结合不同的传统课程做出了很多探讨和尝试。

1 信号分析与处理课程在传统教学中广泛存在的问题

“信号分析与处理”是电气工程专业中非常重要的专业基础课程，它主要讨论连续时间信号与离散时间信号获取、信号的频谱分析方法等内容，涵盖了高等数学、电路理论等相关基础知识。该课程涉及知识面较广，概念相对抽象，数学推导繁多。此外，该课程在计算过程中需要处理很多数学公式，使得学生融会贯通的能力需要达到一个较高的水准，并且学生需要深刻理解其中公式的原理。[1]在传统教学过程中，老师基本倾向于理论和公式推导，“信号分析与处理”课程的内容较为枯燥，不易激发学生对该课程的兴趣，这阻碍了学生对该课程的深入学习和理解。

邓小平曾说：“教育也是要向前的，也必须要面对现代化”。传统教学课堂常用统一标准来培养学生，这种统一标准让授课老师很难及时了解各个学生在理解知识点上存在的困难，这让内容丰富的“信号分析与处理”课程因缺少学生的反馈和主动思考能力而变得乏味。在我们认知的传统教学过程中，对于课前教育这方面还停留在让学生自主复习书本的某一章节这一层面上。此外，在以往传统的教学师生互动中，课堂为主要地点，缺乏更多渠道让师生之间进行沟通。老师往往不能及时有效的获得所有学生的反馈。故在新工科如火如荼的建设背景下，“信号分析与处理”亟须进行新教学方法的探讨与尝试。

2 基于“雨课堂”的教学设计与应用

2.1 教学方式的应用

传统教学模式下很难激发学生参与课堂的兴趣。[2]而现在，教师能够利用“雨课堂”的相关功能充分的展示相关公式和推导过程，还能够更加全面和生动的讲解所涉及知识面。例如第三章中的主要内容包含傅里叶变换的原理和采样信号等较为抽象的知识点，通过“雨课堂”的相关功能能够把复杂的求解过程借助文字、图形、声音、动画等媒介以更加形象和生动的形式面向学生进行讲解，让学生能够对“信号分析与处理”中的重点、难点有更加深刻的印象。教师和学生能够在“雨课堂”的双向互动功能中，利用弹幕、投稿、随机点名、课堂红包等功能提供全新的教学互动，从而大大提高学生的课题参与度。学生也可就授课过程中出现的疑问实时通过“雨课堂”的上传疑问功能向老师反馈自己对某些内容的疑惑。如此，也可以让教师更加清楚地掌握学生们对该节课程的理解程度，以便对接下来的教学内容和方式进行相应的调整。

2.2 教学内容的应用

在传统教学过程中。首先，教材偏重于公式及其推导介绍，这使得学生学习起来非常吃力。此外，学生因不能够对“信号分析与处理”这门课程的知识融会贯通，导致其难以实现将前后章节的知识很好的结合起来，使得学生所学的知识是断层的。教学工作者亟须改变传统“信号分析与处理”课程的授课方式，需要在传统的教学方式中利用线上软件等渠道在原有的授课基础上更加全面和系统的展示相关章节内容，以此较为全面的体现本专业特色，进而大幅度提高授课效率。适当的应用“雨课堂”相关功能可以实现在线讨论相关章节内容和内在关系，从而达到师生之间及时交流的目的。“雨课堂”的基本特征是将由老师向学生传递的单向知识转化为师生之间信息的相互反馈。传统的“信号分析与处理”教学中缺乏课前导读和自习，教师借助于“雨课堂”可以将导学文件推送到学生手机，以便学生对课前知识进行预习。同时也能够让教师在线上了解和考查学生是否已经预习，这对老师开展授课有很大的帮助。[3]此外，教师在授课过程中能够充分利用“雨课堂”的合并整理功能将同一个知识点的不同表达形式进行更加详细的介绍。比如，在讲解“周期信号的傅立叶变换”时，可以从两个角度出发，得到两种不同形式的傅立叶变换，在讨论这两种形式是否一致时，利用“雨课堂”可以多角度来展示二者的差异以及课本上倾向于第一种表示方法的原因。详细示例如下所示：

2.3 考核方式的应用

传统的考核方法一般以期末考试为主。而仅仅从这一方面考核无法确定学生是否真正具备运用该课程知识的能力。通过“雨课堂”的相关功能并结合本课程特点，考核方式可以包括四个方面，其中：期末考试占50%、课后作业占20%、课堂专题讨论和在线测试占15%、网络点名签到占15%。相较于传统考核方式，增加了课堂专题讨论、在线测试和网络点名。例如，在z 变换与离散时间系统的z 域分析章节中，通过“雨课堂”向学生发送相关测试，如z 变换与z 反变换间转换关系的测试。如此，便可以使学生及时的在线下巩固刚刚所学的内容。传统的点名方式是老师拿着花名册对上面的每一个学生进行点名签到，该过程不仅效率低下而且耗时时间长。通过“雨课堂”的二维码扫码可以实现在线点名，节省宝贵的教学时间。

3 结语

基于“雨课堂”的教学模式能够达到很好的师生互动效果，提高学生学习效率。[5]在“信号分析与处理”课程中，由于其综合性较强，一直以来都让不少学生望而却步，利用“雨课堂”的形式在传统课堂上对教学方法、教学内容以及考核方式方的改进，有利于培养学生自主发现问题和解决问题的能力。[6]近日，习近平总书记就全国学生近视率逐年增加感到十分担忧，并提出了“野蛮其体魄，文明其精神”。在结合“雨课堂”进行教学过程中，学生可能会比传统教学模式中更加频繁的使用手机等移动设备，这对学生的视力也会有所影响，因此有必要提醒学生注意养成良好的用眼习惯。