“信号与系统”慕课建设实践

陈后金, 胡　健, 陶　丹, 薛　健, 黄琳琳

(北京交通大学 电子信息工程学院, 北京 100044)

0　引言

2008 年大型开放式网络课程MOOC(慕课)首次被提出[1]。2012年美国顶尖大学陆续设立网络学习平台，如Coursera、edX、Udacity等，在网上提供免费课程。2013年，MOOCs席卷中国，清华大学、北京大学与美国在线教育平台edX签约，复旦大学、上海交通大学与Coursera签约，教育部也在爱课网上建设中国大学MOOC平台。MOOC提供了一种全新的知识传播模式和学习方式，引发了全球高等教育的一场重大变革。

“信号与系统”课程是电子信息类专业的主干基础课程，长期以来，该课程的架构和内容相对稳定[2]。为迎接这场重大的高等教育变革，履行大学向社会传播知识的职能，同时扩大电子信息类学科及课程的影响力，我院信号处理教学团队自2013年开始“信号与系统”慕课的建设，并积累了一系列的建设成果和经验。

1　慕课建设理念

为适应慕课时代的到来，“信号与系统”课程的教学体系、课程内容、教学形式等都应有新的要求。我校该课程教学团队充分利用课程教学研究与改革成果，建立“信号与系统”课程全新的教学体系，突出基本原理与概念，明确信号表示与系统描述的教学内涵，利用丰富的教学案例和教学资源，结合现代教育技术与理论，将“信号与系统”课程建设成一门案例丰富、生动形象、讲解深入浅出、科学性和通俗性兼备、适合网络学习、能在较有影响力的公众平台开放，并在国内得到普遍认可的在线教育课程。

2　慕课建设实践

2.1　优化教学体系，明晰教学内涵

“信号与系统”课程已经开设五十余年，一直沿袭最初的“信号变换、系统响应”的教学体系，已难以适应当今信息技术的发展。我校该课程教学团队将这一教学体系加以优化，突出基本原理与概念，明确教学内涵和外延[3]。在信号分析中，将时域/频域/复频域分析归结成将复杂信号用基本信号的线性组合表示。类似地，在系统分析中，将时域/频域/复频域分析归结成通过基本信号作用在系统上的零状态响应获得系统在各个域的描述，由于系统的零状态响应反映输入信号、输出信号和系统三者之间关系，体现信号与系统的作用机理，这一教学内涵如图1所示。

图1　“信号与系统”课程的教学内涵

2.2　解析课程架构，串联知识单元

课程知识“碎片化”是慕课资源建设面临的首要问题。“碎片化”应保证形散而神不散，即通过知识点线路图有效串联，建立课程完整的知识体系。“信号与系统”课程内容的内在联系如图2所示，信号分析包含连续/离散分析，时域/变换域分析；系统分析也相类似。由此可见，该课程结构清晰，模块性强，信号/系统、连续/离散、时域/变换域之间存在对应关系，使得分析问题的方法类似。课程知识点拆分应基于“信号与系统”教材三级目录并视情况微调，以避免知识点拆分过碎造成课程主脉络的不清晰。按此原则，“信号与系统”课程拆分后的知识点数量为93个，每段慕课视频时长控制在8-15分钟。

图2　课程内容的内在联系

每段慕课视频按照 “为什么”、“是什么”、“做什么”组织课程内容。在据知识点整合已有课程资源的基础上，教学团队还根据课程教学体系剖析教学重点与难点，科教融合，将相关日常应用、科研成果等设计成教学案例，如电子音乐合成、语音信号去噪、主体机车信号识别等等，从而拓展学生视野，激发学生兴趣。

2.3　凝聚团队力量，促进持续发展

在“信号与系统”慕课建设中，组织团队教师参加慕课建设十分必要，包括教学素材准备和教学单元研讨。团队的每位教师都应有明确的课程知识单元分工，每周安排一个下午研讨教学单元内容，集思广益，精益求精。团队教师通过MOOC建设的契机，加深了对课程知识单元本身以及单元之间关联性的理解，对课程教学内涵有了更加深刻的体会。通过教学案例的研讨，促进了科研内容转化为有效的教学资源，提高了团队的教学和科研水平，形成了课程建设与团队建设的良性互动。

当前，课程教学团队拥有教授2人和副教授10人，具有博士学位的教师12人，全部具有海外访学经历。团队中拥有国家级教学名师、北京市教学名师和多名优秀主讲教师。近年来，团队教师主持国家级教研项目和科研项目30多项，获得国家和省部级教学成果与科研成果10多项，发表科研论文300多篇，积极将科研成果转化为教学资源，设计了20余个信号处理相关的教学案例，实现教学与科研相长。教学各具风格，教学质量良好，保证了课程建设的高水平可持续发展。

2.4　搭建课程平台，服务在线开放

教学团队在爱课网中国大学MOOC上搭建了“信号与系统”课程平台[4]。(陈后金等文)

课程平台包括课程介绍、学习功能和讨论区三大栏。课程介绍包括课程概述、评分准则、教学大纲、教学日历、参考资料等。学习功能包括课程公告、课件资源(视频和PPT)、测验作业、考试、课程讨论区等。以章节作为知识点线路图，各知识点按信号与系统教材对应的章节顺序组织。讨论区包括“老师答疑区”、“课堂交流区”和“综合讨论区”三部分，既强调教师的主导作用又突出学生的主体地位。

“信号与系统”课程平台，每年开课2次(春/秋季学期)，目前已开课三次，累计在线学习人数约3万人。课程每期开放时，均配有多名教师及时为学生答疑解惑，引导学生讨论，定期发布公告提醒学生按时完成学业，提高学生的学习热情，增强学生对课程的认可度。

“信号与系统”在线课程的开放交流，拓展了教学时间和空间，共享了优质教学资源，取得了积极的教学效果。

3　结语

“信号与系统”作为电子信息类专业的主干基础课程，在课程教学环节中起着承上启下的重要作用，其教学质量直接关系到后续课程的学习。依托国家重点学科、国家电工电子教学基地、国家电工电子实验教学示范中心，我院信号处理教学团队开展“信号与系统”慕课建设，并在建设理念探索、教学体系优化、教学资源建设、课程平台搭建等方面开展探索性实践，积累了一定的建设经验，为国内同类慕课建设起到积极的示范作用。

参考文献:

[1]http://en.wikipedia.org/wiki/Massive open online course

[2]吴宪祥，郭宝龙，朱娟娟，闫允一，孟繁杰.信号与系统课程交互式教学体系构建.南京.电气电子教学学报.2015,37(1):26-28.

[3]陈后金,胡健,薛健.信号与系统(第2版)[M].北京.高等教育出版社. 2015.12.

[4]http://www.icourse163.org/course/NJTU-359003#/info