基于OBE理念的“线上+线下”混合式教学模式在信号与系统课程中的建设与应用

孙豪　尤国强　胡景勤

摘要：近年来，教育部明确提出“以学生为中心”“以产出为导向”、持续改进的工程教育改革理念。在疫情防控常态化的客观要求下，信号与系统课程的传统教学模式（线下教学）面临着许多严重的困难，这对该门课程的教学改革提出了新的要求和挑战。该论文对信号与系统课程进行了基于OBE理念的“线上+线下”混合式教学模式改革。首先，本课程的混合式教学由线上教学和线下教学两部分组成，它们均由三个学习阶段构成：课前学习、课堂学习和课后学习，其目的是创造“以学生为中心”的新型教学环境。其次，本课程重新制定了基于OBE理念的新版教学大纲和学生成绩评价体系，通过课程目标点与毕业要求指标点的紧密对应，结合相对完备、合理、个性化的形成性评价体系，不断利用学生的阶段性评价结果调整后续的授课内容与辅导方案，保证让教学过程遵循“以产出为导向”，并进行持续改进，最终获得了良好的学习效果。

關键词：混合式教学；信号与系统；学习产出教育模式；学生中心；产出导向

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）34-0142-04

1 概述

2016年，中国成为《华盛顿协议》第18个正式成员国。这是中国高等教育发展的一个里程碑，意味着英、美等发达国家认可了我国的工程教育质量，我们开始从国际高等教育发展趋势的跟随者向领跑者转变。进而，教育部明确提出“以学生为中心”“以产出为导向”、持续改进的工程教育改革理念，这对本校的工程类专业和相关课程的教学改革提出了新的要求和挑战。

1.1 “线上+线下”混合式教学模式的应用对信号与系统课程教学改革的意义

信号与系统这门课程是电子信息类专业的一门重要的技术基础课程。该课程无论从教学内容还是从教学目的上看，都是一门理论性和实践性均极强的课程。该课程不仅与电子信息类专业的许多专业课（如通信原理、数字信号处理、自动控制等）有很强的联系，而且其中很多教学内容涉及高等数学、线性代数等多门数学课程的内容，因而是大多数电子信息类研究生专业的必考专业课程。从发展上看，在“互联网+”时代的大背景下，翻转课堂、MOOC（慕课）、混合式教学等各种新兴的教学模式利用新颖的教学理念、依托海量的在线教育资源、借助方便快捷的网络教学平台，已经对该课程传统的教学模式产生了深远的影响[1]。

目前，在疫情防控常态化的客观要求下，面对面（线下）教学，也就是传统教学模式面临着教学时间受到大大压缩、教学环境受到严格限制、甚至完全无法开展的严重困难。因而，应充分利用“互联网+”时代的先进技术背景，对以信号与系统这门课程为代表的，在相关专业内既重要、又难学、实践性又很强的课程，大力推进其线上教学的应用与实践。同时，与该门课程已有的线下教学相结合，通过“线上+线下”这种混合式教学模式，为学生创造“以学生为中心”的新型教学环境，让学生可以高效、自主地学习这门课程[2]。

1.2 OBE理念的贯彻对信号与系统课程教学改革产生的影响

基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，缩写为OBE） ，最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革。OBE要求学校和教师应该先明确学习成果，配合多元弹性的个性化学习要求，让学生通过学习过程完成自我实现的挑战，再将成果反馈来改进原有的课程设计与课程教学[3]。

开展基于OBE理念的信号与系统课程教学改革，一方面能够很好地促进信号与系统课程新版教学大纲的制订，将课程授课内容与本专业人才培养目标紧密联系在一起，从而实现通过课程教学进一步夯实人才培养的目的。另一方面又能够根据每个学生的个体学习差异，制定个性化的成绩评定等级，进而通过适时评定成绩，准确掌握学生的学习状态，从而对教学过程进行及时的修正，最终实现“以产出为导向”，持续改进的课程教学改革[4]。

2 信号与系统课程“线上+线下”混合式教学模式的建设与实施

信号与系统课程的混合式教学由线上教学和线下教学两部分组成，每部分均由三个学习阶段构成：课前学习、课堂学习和课后学习，其包含的具体环节如图1所示。

2.1 课前学习

信号与系统课程的课前学习由两个环节组成：学习投入和学习效果。

2.1.1 学习投入

学习投入指的是：学生在正式开始课堂学习之前，通过各种方式预先学习到的有关课堂知识的总和。通过这个环节，学生不但可以复习本次课程需要掌握的旧知识，扫除了听课过程中的一些障碍；还可以提前了解本次课程的重难点内容，并记录自己不太懂的地方，这样在上课过程中就会有的放矢地学习，最终有利于培养和提高学生的自学能力和听课效率。

学习投入环节通过下列过程实施：

1） 观看教学视频：教师提前准备、推荐相关教学视频供学生进行课前预习，学生也可以通过观看课程回放进一步巩固已学知识。

2） 阅读教学资料：教师提前布置与课堂教学相关的各种学习资料，学生也可以依据自身学习情况利用图书馆藏书、网络电子书籍进行自主学习。

3） 发布、开展教学讨论：教师和学生均可以根据课程学习的具体情况，在线上发布，或在线下开展教学讨论活动，“带着问题与观点”进入课堂学习。

2.1.2 学习效果

学习效果是对学生在学习投入这一环节的总结与评价，它通过课前测试来实现。教师可以通过发布课前测试题、进行课前提问等方式来掌握学生的课前学习效果。

2.2 课堂学习

信号与系统课程的课堂学习由两个环节组成：课堂表现和学习成效。

2.2.1 课堂表现

课堂表现指的是：通过教师的授课过程，学生反映出来的所有学习效果的总和。这个环节必须通过教师和学生的共同努力，才能获得非常好的学习效果。

从教师角度来说，设计多层次的教学内容、应用多样化的教学方法，是提高学生学习效果的两种主要手段。

1） 设计多层次的教学内容

在信号与系统课程中，设计多层次的教学内容主要通过对同一知识体系的授课内容进行由浅入深的教学，并利用例题、练习题和考研真题这样难度逐渐递进的习题进行解析来进一步巩固其教学效果。以傅里叶变换这一知识体系为例，其定义和基本性质均可利用典型例题的讲述来促进学生对它们的理解和掌握；其在生产生活中的工程应用问题（如频谱搬移、频率采样等）可通过具有一定难度的相应练习题的解答来使学生进一步理解、掌握；而由其引申出的系统函数、系统特性分析问题和频谱（幅度谱与相位谱）分析问题，教师则可根据学生的理解能力，在学生已掌握本节课程重难点问题的基础上，适当引入较难的考研真题进行讲解，为部分学有余力的学生开拓学习视野。

2） 应用多样化的教学方法

在信号与系统课程中，多样化的教学方法主要通过“线上+线下”混合式教学模式来实现。教师可根据实际情况，实施线上或线下形式的项目式教学、MOOC（慕课）、分组教学、翻转课堂等多种教学方法，从而充分调动学生的学习热情，为学生创造热烈、专注、团结协作的学习氛围。只要所有的学生都全神贯注、积极互动，课程的学习效果就有了根本的保证[5]。

从学生的角度来说，课堂表现体现为：在教师授课过程中紧跟教师，认真听课；主动参与课堂提问、课堂讨论等互动环节。教师可依据学生的各自表现给予差异化的评价结果。另外，到课率这一指标也非常关键，它客观上不但体现了学生对教师的认可程度，也体现了学生对本门课程的重视程度，值得教师予以关注。

2.2.2 学习成效

学习成效是对学生在课堂表现这一环节的总结与评价，它主要通过课堂测试来实现。教师采用每章学习内容至少安排一次课堂测验（重点章节需要安排多次），根据每次测验的成绩及时掌握学生的课堂学习情况，进而灵活调整后续授课内容。

2.3 课后学习

信号与系统课程的课后学习由两部分组成：课后作业与辅导和沟通交流。

2.3.1 课后作业与辅导

根据信号与系统课程教学大纲的要求，课后作业布置的频率为每周1次，作业内容主要为计算题和简答题，教师根据学生的作业完成情况给予相应的成绩；教师也可以根据学生的实际学习情况安排相应的阶段测试。通过课后作业与阶段测试成绩，教师可以分析学生每一章节学习内容的掌握情况，进而在课后辅导中对相关学生、相关内容进行有针对性的补充与加强。

2.3.2 沟通交流

沟通交流这一环节完全以学生为主体，学生根据自身的学习情况，可以在课后辅导中主动与教师交流自身的学习情况、所面临的学习困难等；也可以通过QQ、微信等方式与教师进行网络交流；更可以利用学习通、QQ群，或直接在线下发布相关学习讨论，大家一起对某一学习内容交流各自的观点、见解，开阔更广的学习视野、学习思路，收获更好的学习成果。

3 OBE理念在信号与系统课程教学中的贯彻与实施

为了更好地将OBE理念贯彻到信号与系统课程的教学当中，我们从以下两个方面进行教学改革：教学大纲的重新制订和學生成绩评价体系的建立。

3.1 新版课程教学大纲的制订

教师依据前期积累的信号与系统课程教学经验和对本校电子信息科学与技术专业学生的具体学情，依托学习产出的教育模式（OBE） ，认真制订了信号与系统课程学习的相关课程目标点。这些课程目标点在教学内容上完整地涵盖了本门课程学习的重点和难点，在能力培养上既考虑到了本门课程应培养的相关能力，又与本专业的人才培养紧密联系。然后，以这些课程目标点为核心，完成新版课程教学大纲的制订。接着，以新版课程教学大纲为依托，教师通过在课程实施过程中设计多层次的教学内容、应用多样化的教学方法，真正将学生的学习过程目标化、绩效化、个性化，使学生在掌握本门课程学习内容的基础上，进一步巩固其专业能力的培养，最终把人才培养落到实处。

信号与系统课程的目标点有5个，它与毕业要求指标点的对应关系如表1所示：

3.2 建立信号与系统课程的学生成绩评价体系

信号与系统课程的学生成绩评价体系由两部分组成：终结性评价和形成性评价。终结性评价通过期末考试来实现，而形成性评价是学生成绩评价体系的核心。通过构建相对完备、合理、个性化的形成性评价体系，教师可以对每位学生在课程学习的每一阶段、每一环节进行评价，并给予相应平时成绩。本课程的学生成绩评价体系如表2所示。

基于表2，授课教师一方面可以随时跟踪、分析每位学生对本门课程的学习情况，进而为每位学生制订个性化的辅导方案，帮助他们查缺补漏、释疑解难，尽量确保在课程学习的过程中，不让任何一名学生掉队。另一方面，授课教师也可以依据此表反映出来的一些共性问题，不断改进后续授课内容，最终实现“以产出为导向”，持续改进的课程教学改革。

4 结束语

综上所述，采用基于OBE理念的“线上+线下”混合式教学法以后，信号与系统课程的教学改革真正实现了“学生中心”“产出导向”。本校2020级电子信息科学与技术专业的学生参与了这项教学改革，取得了优异的学习效果：本门课程挂科人数为0人，这在以前是不可想象的。本人希望本门课程的“线上+线下”混合式教学能够持续进行，最终为本专业、本校的“应用型”人才培养添砖加瓦。

参考文献：

[1] 刘春玲，马薇.线上线下混合式教学改革探索[J].科技与创新，2022（16）：4-6，9.

[2] 赖欣，朱国瑞，仇芝.“金课”视角下《信号与系统》线上线下混合式教学探索[J].教育现代化，2020，7（52）：5-7，11.

[3] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[4] 许吉.基于OBE理念的课程教学评价研究与实践[J].黑龙江教师发展学院学报，2021，40（1）：46-48.

[5] 邵云娜，汪婵婵.基于OBE理念的项目式教学改革与实践——以组网技术课程为例[J].大学，2020（40）：127-128.

【通联编辑：梁书】