基于翻转课堂的《信号与系统》课程教学模式探索

刘文晶，李婵飞

（1.重庆邮电大学移通学院，重庆 401520；2.汉口学院，湖北 武汉 430212）

0 引言

《信号与系统》课程是重庆邮电大学移通学院面对通信、电子以及电气信息类等本科专业开设的主干基础课程，也是这些学科硕士研究生入学考试的重要考察课程之一，美国MIT A.V.Oppenheim教授称“《信号与系统》是工程类最有价值的一门课程”，可见该课程的重要性。该课程以高等数学、电路分析等课程为基础，主要研究信号与系统分析的基本理论与基本方法，其中的概念和分析方法已广泛应用于计算机处理的各大领域，特别是在信号提取、信号恢复、信号增强、语音识别等数字信号处理以及大规模集成电路的设计等领域。本门课在教学过程中注重强调工程理念，提高学生的工程实践能力，使学生能综合应用所学知识解决工程问题、自主性学习和创造性工作。但是由于这门课程理论性较强，用到的数学知识比较多，学生在学习过程中容易混淆概念和公式，重识记、轻应用，加之传统教学方法和手段又比较单一［1］，使得该课程一直处于教难、学更难的情况之中。

当前，随着互联网技术、移动通讯技术和知识数字化技术的飞速发展，MOOC （Massive Open Online Course）、SPOC （Small Private Online Course）、翻转课堂（Flipped Classroom）以及微课程（Microlecture）等基于互联网的新型教学模式应运而生。这些模式突破了学习者学习时间和空间上的局限性，有利于优化和共享课程资源，引导学生自主学习，也有利于将线上和线下教学资源有机衔接、高效结合，从而促进教学内容和教学手段的改革。通过在《信号与系统》课程中的教学实践，发现应用翻转课堂能够有效提高学生的学习成绩并能提升学生对课程教学的认同度。

1 翻转课堂的特点

所谓翻转课堂［2］就是把教师在课堂上讲解知识，学生课后回家完成作业的传统教学模式做了一个翻转，转换为学生课前在家学习教师制作的视频资源，教师在课堂上指导学生完成作业。翻转课堂把直接讲解从团体学习空间移到个体学习空间，将传统的教师讲授为主的教学模式转变成动态的、交互的学习环境。引入翻转课堂后，在课堂教学过程中，学生可灵活、自主地参与到课程学习中，教师则以提供指导为主。

翻转课堂的核心在于把教学内容的直接讲解移到课前自主学习，从而可以节约大量宝贵的时间，用于师生面对面的交流探讨，进行更有意义的课堂教学活动，丰富课堂内容，活跃课堂氛围，调动学生学习的积极性。最大化学生在课上进行深层参与的时间，真正实现以学生为中心的课堂。翻转课堂以共享、多样、开放、互动、实时和创新等特点，赢得广大高校教师的青睐，这种教学模式的优势可集中归纳为3个方面。

1.1 师生角色发生明显变化

过去的教学强调了教师的主体地位，忽略了学生的个性化的学习行为和学习习惯，学生在课堂上被动地接受知识，教师课堂教学多以课程讲述为主，教学模式单一、内容枯燥乏味，学生自主学习积极性不高。培养学生的独立学习能力应贯穿于教育教学的全过程，要在课前、课内、课外的各个环节中加以启发、诱导、训练和培养。翻转课堂教学模式将教师和学生之间原有的角色进行了调整，翻转课堂需要老师提前将要讲授的主要内容做成视频资源放到网上，学生对于视频内容的学习可以自主安排，其主体地位得到了较好的体现。

1.2 有利于个性化教学

翻转课堂教学模式中，所有相关教学资源都上传到网络，学生是学习的主体，课前可以自主学习教学视频根据自学情况可以灵活掌控学习进度，对于自学过程中遇到的重难点以及没有完全理解的内容都可以反复观看学习。在课堂活动中，学生带着问题去听课，学习目的更有针对性，根据学生自学的差异性情况，教师可以有目的的对不同层次的学生进行针对性的指导，因材施教。课堂外，学生可以自主选择学习时间及学习内容，这种模式几乎不受时间和空间的限制，较好地体现学习的灵活性和机动性。重庆邮电大学移通学院《信号与系统》课程采用30人的小班授课模式，所以个性化教育可以更好的得以体现。

1.3 教学交互性增强

传统课堂只有极少的时间可以由教师用来自由支配，用于师生间课堂讨论和交流的环节也就少之甚少。翻转课堂模式下，教师在课前需要花较多的时间和心思去设计堂课内容，包括设计师生之间、学生与学生之间的交流互动、规划课程进度，使得课堂交流互动的效果得以完美体现。

2 翻转课堂在信号与系统教学中的实践

基于国内现有翻转课堂教学案例［3-5］，结合应用型本科院校信号与系统课程的特点，以重庆邮电大学移通学院为例，构建翻转课堂教学模式下的信号与系统课程的4个阶段，主要包括课程开发、课前学习、课堂活动、分析总结。翻转课堂教学方式的主要阶段和内容如表1所示。

表1 翻转课堂教学方式的主要阶段和内容

2.1 课程开发

教师根据信号与系统课程教学目标和教学内容，依据学生思维发展水平设计教学过程，制作PPT课件并设置相应的思考问题，录制教学视频资源，为学生搭建学习支架，引导其有效地进行自主学习。由于信号与系统课程理论性较强，难度较大，课程开发过程中需要授课教师能够将复杂抽象的问题简单化、形象化、一般化。在授课教师讲解过程中，语言尽量通俗易懂，每讲解一个知识点前都要明确学习目标，必要时可结合工程实例进行分析。下面以“取样定理”这一节课为例，进行教学设计。教师给出本节课的教学目标，列出知识点清单，录制微课视频，制作PPT，具体设计内容见表2。

表2 课程开发设计

2.2 课前学习

课前将教学资料下发给学生，由教师布置学习任务，学生在课前根据教学目标进行自主学习，同时完成相应课后测评题。整个学习过程中包括自主学习和协作学习两部分。学习过程中遇到的重难点问题，通过反复观看视频资源仍未弄懂的，可与小组成员进行讨论（小班授课，每班30人，5人一组，共6组），如果小成员讨论后仍未解决，做好问题讨论记录，课上与主讲教师交流。

2.3 课堂活动

课上，教师首先要求学生将课前对知识点的困惑提出来，师生进行互动讨论、教师解答问题。小组成员需有明确分工：组长1名、记录员1名、答辩员3名，每人都要参与讨论，发表见解。随后对本次课重难点进行精讲提炼，最后进行课堂测试。学习活动结束后，组织学生对教学视频及PPT的设计进行评价。

2.4 分析总结

课后，教师通过深入分析学生课堂测试结果，及课上学生反馈的授课意见，进一步调整授课方案，优化PPT、教学视频及思考题的设计，加强课后巩固练习，进一步强化学生对知识的理解和掌握，完善知识体系的构建。

4 结束语

本文结合重庆邮电大学移通学院的办学理念，将翻转课堂教学模式应用到信号与系统课程教学当中，设计了翻转课堂教学模式的4个阶段，并对教学实践的效果进行分析总结。从课堂教学效果来看，达到了教学的预期目标，在这种新型教学模式下，学生变身为知识的主人，学习积极性以及自主学习能力均有明显的提升，并在一定程度上提高了学生分析、解决问题的能力，这为后续学生专业能力的发展将起到积极的作用。