线上线下混合式教学模式探讨——以“信号与线性系统”课程为例

朱煜尔 王 悠 曹璐莹

新乡医学院三全学院 河南新乡 453003

近年来，我国高度重视教育信息化建设，并在多年努力探索中形成了一条具有中国特色的教育信息化建设之路[1]。随着电子信息技术的日渐成熟，课堂教学模式逐步发生改变，越来越多的高校教师选择尝试使用多类型、多元化教学方法进行授课。在此大环境下，高校教师各显神通，采用现代化信息化教学手段，深度挖掘现有课程授课模式，构建线上线下混合式教学的新方法。而在实际教学活动过程中，如何进一步发挥混合式教学的作用，成为高校教师在现实教学工作中亟待解决的问题。本文就“信号与线性系统”课程线上线下混合式教学设计方法及成果进行讨论。

1 线上线下混合式教学概述

混合式教学(Blend Learning)，就是把传统教学模式的优势和线上学习(E-Learning)的优势结合起来[2]。简而言之，混合式教学并不是“1+1”式的简单加成，而是对两种教学模式去粗存精之后的全面创新式教学方法。在混合式教学过程中，既可以充分利用线上学习的灵活优势，发挥学生自主学习的主观能动性；又可以凭借教师在线下教学中主导地位的优势，对学生线下学习情况进行实时监督，真正达到以教师讲授为中心的传统教学模式向以学生自主学习为中心的新型教学模式转移的目的。通过线上线下混合式教学模式的改革，教师可以更好地对教学过程进行全方位的把控，实时掌握学生学习动态，更深入把握学生的学习水平，从而实现“教师课上轻松讲，学生课下愿意学”的积极教学目标，达到“1+1>2”的教学目的。

2 “信号与线性系统”课程特点及混合式教学设计

2.1 课程特点及面临的挑战

2.1.1 课程特点

“信号与线性系统”课程为生物医学工程专业的一门核心基础课，通过本课程学习，使学生切实掌握诸如阶跃函数、冲激函数的基础信号知识，全面知晓信号时域频域转换流程，宏观把握傅立叶变换和信号的变换域分析方法。其目的在于深化培养学生的逻辑思维、分析运算能力，让学生在实际工作中能够综合应用所学知识分析解决工程问题，推动学生进行自主性学习和创造性工作。该课程具有理论教学内容抽象、数学公式运用多且计算过程复杂，总体教学知识体系逻辑性、连贯性强等特点，在学生大学学习期间具有重大挑战性。

2.1.2 课程挑战

本课程对学生的数学、物理基础要求较高，多章节在讲解过程中需要配合大量数学公式推导辅助教学，如单纯采取线下传统教学手段——即满堂灌的“填鸭式”教学方式，易造成学生听课效率下降。同时，现阶段本门课程具备课时量较少、内容较多等问题。在往届授课过程中，为保证教学内容完整性、连贯性，教师往往会牺牲课堂练习时间将精力更多放在课程知识点的讲解中，这种做法在一定程度上弥补了因课时量不足而产生的重难点讲授不完全的问题，但却造成学生只学不练的现象。为解决这一问题，教学组在尝试了诸如翻转课堂、线下课程作业布置等多种教学方式后，在长江雨课堂的基础上，引入了线上线下混合式教学模式。

2.2 课程内容设计

2.2.1 强化课程逻辑体系

根据“信号与线性系统”课程前后逻辑联系紧密的现实特点，教学组教师针对课程内容进行系统化梳理，将课程各章节重难点一一划分，按照知识点联系展开对比，提出相关章节对照讲解的教学方法，以第二章、第三章为例(具体内容详见表1)。通过对本课程所有知识点的全面剖析，课程组教师对本课程逻辑体系认知更为清晰，能够带领学生切实掌握各类信号的变换、系统特性及分析方法，为后续“数字信号处理”“医学图像处理”等相关课程的学习提供了思维基础。

表1 “信号与线性系统”第二章、第三章重难点对照

2.2.2 优化课程思政建设

现阶段高校学生的思想更加多元化、复杂化，基于此，课程思政成为势在必行的教学手段之一。本课程采用名人事迹增强学生学习动力、爱国主义思想教育、培养学生创新精神三种方式，将社会主义核心价值观潜移默化传递给学生，塑造学生的人生观、社会观、价值观。例如，“信号与线性系统”课程中包含大量数学基础，利用课前播放导学视频的方式激发学生学习兴趣，通过傅里叶、欧拉、拉普拉斯等数学家的生平过往引导学生珍惜当下，认真学习，培养学生不畏艰险不怕困难的奋斗精神。

3 “信号与线性系统”混合式教学实施情况与考核标准

通过往年线上授课过程中积累的教学经验作为引导，依据课程本身特点及学生实际情况，教研组教师对当下各类线上教学软件进行多层面纵深比对，从教师线上直播是否卡顿、学生线上回答问题是否便利、学生日常签到是否便捷等方面进行全方位甄选，最终确定选取腾讯课堂平台作为线上直播工具，长江雨课堂平台作为实施课前预习、课后习题以及线上测试等教学手段的辅助软件。结合线下传统教学模式，将混合式教学实施过程细分为课前线上准备、课堂混合学习、课后巩固练习三大部分，并制订了详细的课程考核方案。

3.1 课前线上准备

“信号与线性系统”作为工科基础类课程，通常需要学生具有良好的数学基础。鉴于民办院校本科生数学根基薄弱的现实情况，授课教师在讲授过程中频繁使用数学公式进行辅助推导的形式使得本就举步维艰的课程学习效果雪上加霜。在此基础上，为保证授课质量，课前预习工作成为开展学生课堂学习前必须攻克的第一关。

为了进一步改善学生课堂学习状态，夯实学生课程学习基础，提升学生攻坚克难的主观学习能力，本阶段以引导学生主动学习意识作为教学重点，具体步骤如下：

(1)正式授课前一周，教学组教师提炼本周授课重难点作为教学目标，结合课前引导问题整合为预习课件。将制作完成的预习课件通过长江雨课堂推送至所有学生处，并设定预习截止时间为授课前一天；

(2)授课教师通过QQ群消息，提醒各位同学在截止时间内完成预习，并通过标记预习课件中不懂的知识点完成预习反馈；

(3)教师课前对学生预习情况进行逐条分析，针对学生反映较多的问题重新规划授课时间，确保课堂教学实现个性化要求，满足学生差异化需求，做好学生课堂学习质量的前期保障工作。

3.2 课堂混合学习

课堂混合学习过程是混合式教学的主体部分，在整个教学设计过程中起到举足轻重的作用。“信号与线性系统”作为工科基石，其课程内容具备高强度学术性、严谨性，教师授课环节充斥大量专业术语，难以引燃学生学习热情。如何在授课过程中吸引学生注意力，引导学生自主学习是本课程混合式课堂建设的一大要点。在此基础上，结合本校混合式线上线下教学的特殊模式，对课程重难点进行深化分析，根据其重要性不同划分为线上直播教学和线下面授教学两大模块。

对于课程中知识点清晰、学生掌握起来较为轻松的部分，课程组教师采用线上直播教学方案进行授课。通过线上直播互动，激发学生学习热情，培养学生独立思考能力，具体方案如下：

(1)本课程线上直播以腾讯课堂作为授课平台。每次直播课程授课之前，要求各授课教师汇总学生课前预习情况，对学生预习情况有大致把握；

(2)正式授课前，教师应开启签到模式，保证各位同学进行课前签到，在课前签到的过程中，教师应当对上节课内容进行初步总结复习，并通过在线习题方式与学生进行互动，提升学生学习趣味性；

(3)教师在授课过程中应时常与学生连麦沟通，确保学生在线学习质量。同时，基于线上直播课堂的互动优越性，增加课堂习题比例，巩固学生基础知识点的学习。在课程直播最后10分钟对本节课内容进行总结及习题布置，锻炼学生动手能力，全面优化学生学习素养，避免出现学生眼高手低、对所学内容一知半解的现象。

对知识体系较为复杂，需要进行大量数学推导、开展对照教学的章节，本课程采用线下面授法展开教学，具体安排如下：

(1)线下面授教学过程中，将采用长江雨课堂平台辅助教学。每周课前播放导学视频，如傅里叶的生平经历、《大国重器》等专业相关内容，鼓舞学生努力学习，引导学生明确学习目的、端正学习态度；

(2)导学视频之后，要求授课教师对上次课程中的重难点内容复习串讲，辅以长江雨课堂习题配合，盘点学生易错知识点，全面夯实学生基础；

(3)教师授课过程中应强化与学生的交流，时刻关注学生课堂状态，利用线下面对面讲授可开展板书教学的优势，结合学生实际情况，对本课程计算部分内容展开一一推导。全面解读学生在预习过程中迷惑不解的知识点，力求实现“教师敬业教，学生努力学”。

3.3 课后巩固情况

课后情况分析是对教师教学质量的宏观反映，同时也是对学生学习能力的全盘掌握。课程组教师通过学生座谈会、“问卷星”问卷调查的形式深刻把握学生学习情况，时刻调整教学进度，切实贯彻因材施教教育教学理念。教师通过长江雨课堂下发课后专项习题，要求学生在规定时间内做完上交；采用长江雨课堂后台统计学生练习情况，制订教学习题辅导计划，针对性地解决学生所出现的问题，及时消除学生的知识盲区。同时，每章节内容讲授完成后，开展线上单元测验，并将单元测验成绩计入课程总成绩，提升过程性评价比例，实现“以练促学”的目标，侧面鼓励学生将学习任务分布至平时，全面提升学生自主学习能力，实现“老师逼着学”向“自己主动学”进行转变。

3.4 课程考核标准

教学改革具体成效与课程考核结果密不可分。创新课程考核标准，将学生成绩分为日常学习、实践能力与综合测评三部分，大幅度提升过程性成绩占比。通过课前预习、阶段性小测、课后作业、课上签到签退及课堂互动表现等多元化手段，将学生考核分布至日常教学过程中，增强学生的独立学习能力。本课程总分为100分，其中日常学习占比40%、实践能力与综合测评各占比30%。具体安排如表2所示。

表2 “信号与线性系统”线上线下混合式教学考核标准

3.5 课程改革结果分析

本次课程改革对象为我院2019级生物医学工程专业学生，作为人才培养方案修订后的第一届专业学生，他们的数学课程占比得到大幅度提升，数学基础水平稳步增长，对信号课程的教学改革起到不可估量的推动作用。通过线上线下混合式教学方案的全面开展，学生逐步适应运用长江雨课堂进行课前预习及课后学习，养成及时反馈问题的良好习惯。在课堂授课过程中，2019级生物医学工程专业学生与往届学生有显著区别，比照往届学生而言，本课程改革对象课堂效率有明显上升，课堂互动行为出现明确增长，能够更好接受吸收课堂知识。在课程考核过程中，二者差异更加明显。对于往届学生而言，期末考试占比达到所有成绩的70%，学生长期采取考前突击的方式进行复习，这种复习考试方法时间短、效果差，对学生长期记忆和掌握基础课程没有丝毫帮助；对本课程改革对象的考核采取过程性形成评价与期末考核一体化的方案，要求学生学在平时、练在平时，将学生日常学习成绩纳入考核范畴，多手段评价学生学习质量，全面提升提高学生对于基础课程的掌握程度。与往届生相比，本年度“信号与线性系统”课程通过率增长了30%，侧面反映混合式课程模式更适合当下学情。

结语

在教学信息化飞速发展的当今社会，混合式教学作为传统教学的补充，在保证“教学标准不缩水，教学质量不降低”的前提下，提高学生的学习兴趣和课程参与度[3]。受到各大院校教学改革启发，我院对“信号与线性系统”课程进行了线上线下混合式教学改革，健全线上预习、复习与线下授课一体化制度，全面落实混合式教学的推广发展工作，全方位推动课程组教师教学水平发展提升，对院系其余工科类课程起到引领作用。今后，课程组教师将以此课程为基础，深化混合式课程改革，早日实现“教学相长，因材施教”的授课目标。