采用“慕课+雨课堂”方式的信号与系统混合式教学改革与实践

王炼红　周莉　陈洁平　李树涛　张小刚　马子骥　邵霞

摘要：針对信号与系统难教、难学问题，通过移动互联网技术，采用“慕课+雨课堂”的混合式教学方式，充分利用教师与学生的碎片化时间，打破传统教学中时间与空间限制，以有效组织课前、课中、课后的教学与交流互动。教学实践表明：混合式教学改革提升了教学效果，加强了学生实践能力的培养。

关键词：混合式教学;实践;慕课;雨课堂

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）16-0178-02

以整合传统学习和网络学习两方面优势为特点的混合课堂正在成为当前高校教学改革的趋势，但在慕课建设初期，网络平台支持不足，手段单一，学生自主学习效果不佳，混合式教学效果有待进一步提高[1]。随着我国“互联网+教育”的信息化程度不断深入，慕课平台与资源建设越来越丰富，越来越注重质量与应用。清华大学于歆杰教授认为：慕课近期虽无法挑战传统高等教育模式，但是已能够挑战传统的培养方案实施模式和课程教学模式;我国已经出现了很多利用慕课资源开展课程教学改革的模式探索案例，如，慕课学习+落地化考试，慕课学习+翻转课堂教学等[2，3]。此外，随着智能手机和微信App技术的发展与普及（大学生几乎人手一部手机），开发和利用微信平台开展混合式或翻转课堂教学探索的教育工作者越来越多，而“雨课堂”正是这一新形式下应运而生的产物[4]。本文主要探讨如何充分利用在线课程资源、雨课堂智慧工具有效实现信号与系统课程的混合式教学改革。下面将从教学实施改革思路、教学设计、评价方式、效果等方面展开论述。

一、课程教学实施改革思路

信号与系统改革与建设的指导思想是在“互联网+”时代、新工科建设背景下，如何贯彻落实以学生为中心，以输出成果为导向，持续改进的国际工程专业认证理念（OBE理念）。信号与系统课程慕课资源丰富，同时，本校课程团队在中国大学慕课平台上建设了本课程的慕课。通过利用丰富的网络资源、采用智慧教学工具——雨课堂，可实现课内与课外、线上与线下的全方位学习与交互。学生利用电脑或手机App，可随时随地完成慕课的预习与复习，教师利用雨课堂工具不仅能实现课堂上与学生的交互，也能通过雨课堂工具和慕课手机App查看学生的学习进度和状态、回答学生的问题、推送学习要求。

二、信号与系统混合式教学改革与实践

为了有效落实混合式教学模式，依据自顶向下设计方法，从教学大纲修订、教学实施设计、学生成绩评价等方面进行了改革与实践。

（一）信号与系统教学大纲的修订

教学大纲是课程教学的指导性文件。好的教学大纲应符合课程教学发展的新要求，应能体现教育教学观念的更新。根据国际工程教育专业认证要求，本课程在新的教学大纲中重新审订了课程目标，明确了课程目标与毕业要求之间的关系，明确了针对课程目标与毕业要求达成在教学内容、实施环节中的设计与举措，采用了形成性与总结性评价相结合的方式，从课程开始、期中直至最后考核的全过程把控教学质量，从知识的存储、理解到运用上把控学生能力培养。

（二）课程教学实施设计

在整个课程教学实施过程中，通过采用“互联网+”技术、移动技术突破了传统课堂教学在时间与空间上的限制。课程教学大纲和教学日历在课程的第一堂课就会发布给学生，让学生了解本课程在四年专业学习中的地位、应掌握的知识与具备的能力。每次课堂授课前，会根据教学日历与教学安排通过雨课堂工具布置学生需要预习的慕课视频、PPT或其他阅读资料。以系统频域分析中无失真传输与理想滤波器知识点为例，课程实施流程图设计如图1所示。学生预习进度、预习遇到的问题可通过雨课堂工具及时了解与回复，并给出预习进度与整体情况预警。

课堂授课时（针对90分钟授课），首先通过雨课堂发布10道左右客观或主观小测验题目，主要了解学生对预习内容的自学效果，考查学生对基本概念、基本知识的掌握，时间安排一般15分钟;然后通过调查问卷了解学生的期望，例如：无失真传输与理性低通滤波器知识点哪些方面需要重新讲授，并通过2—3个经典例题的分析使学生深入地理解掌握本节课的知识，时间安排45分钟左右;接下来是联系工程实际对知识进行拓展与工程应用。如图1所示，经过前面三个环节的知识自学、传授以及讨论分析后，接下来的环节进行将有坚实的理论基础。在此，以脑电信号采集前端处理电路为例说明。脑电信号特点是：一种只有微伏及的微弱信号，信号频率范围在0.5Hz—100Hz之间。这样，不仅加深了学生对理论知识的理解，更重要的是联系工程实际，采用现代仿真工具，培养了学生研究、应用与开发的能力。

（三）形成性评价方式

信号与系统采用“N+1”过程考核的方式进行考核。最终成绩由平时小班讨论课成绩、网络自学、作业、课堂测试与期中考查成绩、期末考试成绩和实验成绩等综合而成。

1.平时作业、课堂测试、网络自学与期中考查成绩占比25%。其中平时作业5%，课堂测试5%，网络自学5%，期中考查10%。这部分主要考核学生学习态度及对每堂课知识点的预习、复习、理解和掌握程度，保证学生在教学过程中的参与度并及时解决学习中的问题。平时作业以教材习题为主，目的是检查学生对知识的掌握情况以及帮助学生巩固所学各章节的知识。

2.实验成绩：20%。主要考核学生对知识的理解与运用能力、采用现代工具和科学的方法进行研究的能力。要求学生熟练使用Matlab工具对信号与系统进行时频域的仿真实验与分析，能设计仿真实验方案和程序，记录、分析、解释数据，给出有效结论并撰写实验报告。由6次实验成绩加权平均而得，按照所设权重计入课程总评成绩中。

3.期末考试成绩：55%。主要考核学生对本课程学习整体掌握程度，基本分析计算能力，综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。

通過形成性评价机制，能及时发现学生问题，及时给予指导与解决，保证了课程的顺利实施与整体效果。

三、教学效果分析

本课程的慕课建设在2018年上半年完成，在同年秋季学期针对2016级学生的开课中，引入了“慕课+雨课堂”的混合式教学改革。通过混合式教学改革，电气工程专业2016级两个班总成绩：69.39%，及格率：92.8%，不及格人数：5人，课程目标1—4达成度分别为：0.725、0.743、0.592、0.754，与上一级2015级两个班总成绩：69.12%，及格率：81.2%，不及格人数：13人，课程目标1—4达成度分别为：0.627、0.609、0.350、0.546等情况进行对比分析，与上一级相比，不及格人数从上一级的13人次下降至仅5人次。期末考试试卷对课程目标1—4的达成度明显改善。据本院学工办统计，全院该课程挂科率与上年相比下降了5.39%。

四、结论与展望

在教育信息化2.0时代下，如何充分利用慕课平台上的优质网络资源和移动互联网新技术，改革教学方法与模式，进一步提升中国高等教育质量，是每一位一线教师探讨与实践的方向之一。本论文介绍信号与系统课程在此方面的教学改革举措与实施成效，对相关课程教学具有借鉴意义。利用慕课平台与雨课堂产生的大数据挖掘学生学习行为与特征，实现数据驱动的因材施教是下一步的研究目标。

参考文献：

[1]曹阳，万枞，陈锦然.高校混合课堂的实施现状及其改进策略—以华中师范大学为例[J].中国大学教学，2014，（12）：81-84.

[2]于歆杰.中国慕课处于探索期课程会逐渐分化为两种类型[J].中国教育网络，2018，（6）：74.

[3]赵丽，鲍莹莹.基于混合学习的大学“翻转课堂”教学模式实践研究[J].中国大学教学，2017，（9）：75-79，90.

[4]王鶄，杨倬.基于云课堂的混合式教学模式设计-以华师云课堂为例[J].中国电化教育，2017，363（4）：85-89，102.

Teaching Reform and Practice of Signal and System Mixed with "MOOC+Rain Class"

WANG Lian-hong， ZHOU Li， CHEN Jie-ping， LI Shu-tao， ZHANG Xiao-gang， MA Zi-ji， SHAO Xia

（School of Electrical and Information Engineering， Hunan University， Changsha， Hunan 410082， China）

Abstract：Aiming at the difficult teaching problem of signal and system， it is difficult to learn， through the mobile Internet technology， using the mixed teaching method of ``MOOC+Rain Class'' to make full use of the fragmentation of teachers and students， break the time and space restriction in the traditional teaching， so as to effectively organize the teaching and communication and communication before， during and after class. The teaching practice shows that the mixed teaching reform has improved the teaching effect and the cultivation of the student's practical ability.

Key words：mixed teaching; practice; MOOC; rain class

收稿日期：2019-07-04

基金项目：湖南省教育厅2018年教改项目（项目编号：湘教通[2018]436号）

作者简介：王炼红（1971-），女（汉族），湖南大学，副教授，硕士生导师，博士研究生，研究方向：信号处理、数据挖掘技术、现代网络与通信技术。