基于支架式教学法的线性时不变系统课堂设计

高山 任宇环 何林远 王晨

摘要：随机信号分析课程是我院雷达工程、电子对抗指挥与工程和导航工程专业一门重要的专业基础类必修课。课程内容抽象，原理复杂，理论分析与实际操作并重。通过多种信息化手段搭建了不同的学习支架，创设了有利的学习情境，实现对知识的巩固拓展，逐步实现由已有知识到目标知识的主动构建。

关键词：支架式教学法;随机信号分析;线性时不变系统;课堂教学设计

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）15-0237-03

一、课程内容介绍

本堂课主要学习内容为线性时不变系统的时域分析方法。包括了时域性能的基本概念、时域性能的具体指标及时域性能指标的计算与分析。本次课属于理论基础课，更加需要学员扎根基本概念，深入分析理解基本理论，从而为后续课程的学习打下坚实的理论基础。

二、授课对象分析

本学期本课程的教学对象为导航、雷达、电子对抗专业的本科生。此时，学员已经掌握了《高等数学》《概率论与数理统计》《电路分析》《信号分析与线性系统》等课程知识，并具有一定的随机变量分析能力，以及信号与线性系统的分析能力，为本课程的学习奠定了良好的基础。

学员具有当代青年接触信息量大、接受新鲜事物快、强调个性等明显特点，但也表现出一些典型的不足，动手能力和对所学知识的灵活运用能力较弱，满足于对知识的浅层理解;学员之间的学习交流与讨论较少，缺乏团队合作精神和意识。鉴于以上情况，在教学过程中，应根据这些特点明确教学的着眼点，找到基本理论与实践应用的对接点，增强教学的针对性和有效性。在课堂组织实施上，我们采取了“翻转课堂”教学模式[1]，将教学过程从课堂向课外前后延伸，整个过程分为课前、课上和课后三个阶段。增加学员的参与感，突出以学员为中心，教员为主导的教学理念。

三、总体思路与方法

本次课采用基于“双目标调动教学资源”教学设计方法。

紧紧瞄准课堂教学期望达成的“知识传授”与“能力素质培养”两类目标，在建构主义教学理论的指导下，选择恰当的教学方法和教学模式;并根据该选择对已有的教学资源进行合理的调度和编排，使之成为调动学生独立探索、主动学习的有效手段。根据本次课的教学目标、学生在前一阶段掌握的知识和具备的能力，我们选择支架式教学法和“翻转课堂”教学模式，并根据该教学法和教学模式的特点，对已有的信息化教学资源的使用时机、使用方法等进行调度。从而完成了从“目标”到“方法”再到“手段”这一完整的教学设计过程。

四、课堂教学设计

本次课采用支架式教学法以及“翻转课堂”的教学模式进行课堂组织实施。

（一）支架式教学方法[2]

支架式教学法依据建构主义学习理论和邻近发展区理论形成，指的是由教师和学生共同搭建多种学习支架，使学生知识水平从现有发展区到达潜在发展区的一类教学方法。

在本次课中，教师將和学生一起，通过多种信息化手段搭建了不同的学习支架，创设了有利的学习情境：以精品资源共享课程网站为预先学习平台，利用视频、动画使学生感性认识所学内容;利用课堂分组讨论、教/学生协作交流等使学生掌握概念的精确定义;利用数值仿真软件和虚拟实验使学生对所学知识深刻理解，最后利用网站试题库和论坛讨论实现对知识的巩固拓展，逐步实现由已有知识到目标知识的主动构建。

（二）“翻转课堂”教学模式

根据本次课的教学内容、教学目标和本门课程的信息化建设水平，在课堂组织实施上，我们采取了“翻转课堂”教学模式[3]，将教学过程从课堂向课外前后延伸，整个过程分为课前、课上和课后三个阶段。

1.课前，老师通过数字校园发布预习通知，学生接到通知后，登录陕西省精品资源共享课程网站自学本次课教学内容，通过观看网站上的微课程、教学视频，对所学知识有一个初步的了解、掌握，然后登录课程论坛就所提问题进行讨论、交流，对新知识进行独立的探索。

2.课上，老师首先根据论坛讨论过程中反映出的学生自学时产生的问题，创设不同的教学情境，和学生一起共同搭建解决问题的学习支架，引导学生通过工程现象、讨论分析、仿真实验完成从已有知识到目标知识的建构。具体组织方式包括：

（1）通过创设工程现象情境引发学生思考，讨论性能指标的基本概念。

（2）将学生异质化分组，通过小组学习推导原理、讨论结果，创设协作学习的情境。

（3）考虑学生分析问题和科学研究的能力需求，结合美军战机航电系统实例，进行Matlab/Simulink数值仿真，创设仿真情境。

（4）通过虚拟实验平台创设实践情境，使学生无须到实验室，而是在课堂上就能够完成相关实验，并根据实验结果具体计算系统的各项性能指标，加深对难点内容的理解和掌握。

3.课后，安排学生登陆精品资源共享课网站，完成网站上相应章节的在线测试题，存在的疑问与教员进行在线交流和论坛讨论，并通过数字校园发布下次课内容的自主学习要求，达到巩固拓展的目的。

在整个教学过程中，教师的主要作用在于及时掌握学生的学习情况，适时调整教学过程，辅助学生一起将学习内容加以凝练总结，提高学生对知识点的理解和掌握，注重培养学生的独立探索和协作学习的能力[4]。

五、小结

本次课采用支架式教学方法，通过多种信息化手段搭建不同的学习支架，创设有利的学习情境。在课堂组织实施上，采取“翻转课堂”教学模式，将教学过程从课堂向课外前后延伸。通过课前自主学习、独立完成作业、查阅资料、小组讨论、课上精讲等环节，筑牢学员的理论知识基础;通过课堂研讨交流培养学员归纳总结、清晰表述、沟通交流的能力，培养学员勤于思考、善于思考、会思考的能力;通过课后资源推送，拓展学生知识面，培养学员创新思维能力。通过利用已有知识分析解决问题的过程，在培养学员创新能力的同时，提升学员的参与感、自信心，激发学员对课程的浓厚兴趣。

参考文献：

[1]鲍晶晶，麦强.“互联网+”时代基于翻转课堂的O2O教学模式的探索与实践[J].教育教学论坛，2018，12（49）：149-150.

[2]李俊.提高翻转课堂教学成效的策略研究[J].教育教学论坛，2017，6（23）：249-250.

[3]杨蕊，王龙，龙晓敏，田琳.支架式教学在喷灌质量控制参数教学中的探索[J].教育教学论坛，2017，5（22）：190-191.

[4]刘岩.支架式教学模式培养学生的学习能力[J].教育教学论坛，2016，4（17）：118-119.