融入思政元素的信号与系统混合式教学模式研究

易迎彦 陶 珺 郜洪云 胡昌奎

（武汉理工大学理学院物理系 湖北·武汉 430070）

信号与系统是电子信息、通信工程、电子科学与技术等专业的一门重要的专业基础课，也是理工科其它相关专业的主干课程。课程内容理论性强，抽象难以理解，涉及的计算烦琐。以MOOC模式开展“微课视频”和“面授教学”相融合的混合教学模式，有利于调动学生主动学习的积极性，活跃师生间双向互动[1]。本文主要研究在“信号与系统”的教学过程中，如何有效地将基于MOOC的“翻转课堂”模式和现有教学模式进行结合，重新整合课程内容和体系，以网络课堂为平台，始终贯穿微课程、计算机仿真和创新实验教学为主要教学手段，实现“信号与系统”教学效果和质量的提高，从而达到为社会培养具有创新思维和能力和具有较强竞争力的新型创造性人才。混合式教学模块主要分为在线模块和课堂面对面交流模块，如图1所示。

图1：总体技术路线

信号与线性系统理论课程不仅是信号传输、控制和处理类系列课程的理论基础，而且作为公共基础课程和专业课程的桥梁，它的成功开展不仅关乎本科生从公共基础课程到专业课程的顺利转换，更是学生后续专业课程的基础，因此本文针对信号与线性系统课程的这一特点，严格制定了一整套教学体系和内容，由浅入深、承前启后、深入浅出地引导学生系统地完成在线学习、面对面课堂交流、和一对一网络答疑和指导，为后续其他课程奠定扎实的理论基础。

1 在线模块

1.1 理论在线模块

任课教师在明确具体的教学任务和教学时间后，必须及时通过网络平台上传相关的教学PPT、微视频和微课件、习题和作业、阶段任务等，以及相关的最新科研、科技资料和视频，供已选课的学生提前下载和了解课程内容的相关资料，为即将开始的教学环节做好准备。

进入教学环节后，学生利用课外时间完成相关资料的下载、学习和完成作业，并通过网络平台和教师进行一对一交流，及时将信息反馈给教师，教师不仅要通过网络平台监督学生的学习，而且根据学生的反馈情况制定面对面课堂讨论内容。

1.2 实验在线模块

任课教师必须提前通过网络平台上传相关的实验内容、实验仿真和三维动画、思考题等，学生则利用课外时间完成相关资料的下载、学习和思考题，并通过网络平台和教师进行一对一交流，及时将信息反馈给教师，教师则通过网络平台监督学生的学习情况，而且根据学生的反馈制定面对面课堂讨论内容。

1.3 专题研讨课在线模块

教学中对重点和难点知识点增加研讨课。这一教学形式，以学生为主体，充分发挥其创造力和团队协作能力。任课教师在课程开始之前通过网络课堂将研讨课任务书、研讨课分组说明等资料及时上传，学生则利用课外时间完成相关资料的下载、研讨课课题的调研、设计及课程展示PPT的制作，并通过网络平台和教师进行一对一交流，及时将信息反馈给教师，教师则通过网络平台监督学生的学习情况，而且根据学生的反馈确定面对面课堂展示内容的时间。

2 面对面模块

2.1 理论教学面对面课堂交流模块

经过前期的在线学习和交流后，课堂时间则完全是开放式的讨论和互动，教师对学生的问题进行解惑答疑，学生则是将自己的学习成果展示给教师，并和教师讨论进展情况。最后教师根据每个学生的成果展示和交流，对每个学生进行评测。

课堂交流结束后，教师根据面对面交流情况及时制定下一次的阶段任务，并通过网络课堂发布阶段任务和更新教学资料和视频。每周的信号与线性系统在线和面对面教学结束后，教师和学生则进入信号与线性系统实验的在线和面对面操作模块。

这样先学习后讨论的灵活教学模式，即“翻转课堂”的教学方式，可以让学生根据自身的时间合理安排学习计划，大大调动了学生的学习主动性。以知识点为模块的MOOC视频和微课件，可以让学生系统掌握每个知识点。网络平台的应用可以让学习和教师的教学打破时间和空间的限制，学生可以随时随地学习和交流，避免课堂时间是教师一个人表演的传统模式，有助于提高教学质量和效果。

2.2 实验教学面对面课堂交流模块

经过前期的在线学习和交流，信号与线性系统实验时间则是以学生为主的实验操作和演示环节，在过程中，教师对学生的问题进行解惑，并和学生进行交流，最后教师根据每个学生的操作和讨论情况，让学生尝试更进一步的创新实验探索，并对每个学生进行评测。

课堂交流结束后，教师根据面对面交流情况，及时发布阶段任务并对学生的实验总结报告进行评阅。每次信号与线性系统实验在线和面对面教学结束后，教师和学生则进入下一阶段的在线和面对面操作模块。这样理论和实验相结合的教学模式更容易被学生接受，可以大大调动学生的积极性，提高教学效果。

2.3 专题研讨课面对面课堂交流模块

研讨课以分组答辩的形式对课程的某些知识点或拓展的知识进行讨论。将学生利用课外时间完成的研讨课题的设计方案及课程展示PPT，在课堂上进行展示。课堂变成了学生们发挥聪明才智的舞台[2]。在这一环节中教师作为主导，把握研讨的内容，并对学生讨论时遇到的疑问和错误及时进行讲解。通过这种形式，不仅能充分发挥学生的创造力和团队协作能力，而且充分调动了学生的学习热情，同时也能够使教师掌握学生的学习状况，并从学生的辩论中学到知识，与学生进行深入互动。

3 融入课程思政元素，将立德树人贯彻到课堂教学

在在线模块的网络平台上提供科学家故事栏目和最新研究成果，通过价值熏陶做到思政育人。而在理论面对面环节通过思政与课程知识点的融合，内化于心、外化于行，比如在讲授以科学家（如傅里叶、拉普拉斯、吉伯斯和奈奎斯特等）命名的知识点时，讲述科学家故事，讲授科学探索思维过程，让学生感知问题的提出和思考过程，提高学生的认知水平。引导学生树立不怕困难、勇于探索的科学精神和精益求精的工匠精神，提升学生学习兴趣和热情。例如在介绍傅里叶变换在通信系统中的应用时，移动通信的5G技术标准是华为制定的，但华为却遭到美国封杀，在课堂上探讨这些事情，培养学生的家国情怀和使命担当[3]。

4 结束语

本文介绍了混合式教学模式在信号与系统课程教学中的具体实施方案，并将思政元素融入到线上和线下的教学过程中，采用这种教学模式，不仅可以提交学生学习的主动性以及自主学习的能量，而且可以使知识性与思想性相统一，将教书与育人相统一。