结合雨课堂和互动式教学的信号与系统课程改革与实践

【摘要】根据“信号与系统”课程特点，以学生为中心教学思想，运用雨课堂智慧教学工具和互动式教学方法，合理设计教学内容，增强互动环节，合理设计教学课件，安排教学时间，进行课前、课中、课后全过程教学。通过教学实践证明，该教学方法达到了教学目的，学生评价良好。

【关键词】雨课堂  互动式教学  信号与系统

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）37-0052-02

“信号与系统”课程是高等工科院校电子信息类专业的一门重要专业基础课程[1]。其教学质量和课程建设直接影响到电子信息类专业人才培养质量和学科发展水平，该课程在国内外大学相关专业中普遍被列为骨干课程，也是包括本校在内多所大学的信息与通信工程研究生专业的专业课考试科目。随着信息技术的不断发展和信息技术应用领域的不断扩展，这门课程已經从电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成电子信息、自动控制、电子技术等众多电类专业的专业基础课程，甚至在很多非电专业中也设置了这门课程。

本校根据专业对课程的不同需求，开设有“信号与系统A”和“信号与系统B”，其中“信号与系统A”针对本校电子信息工程和通信工程专业开设，理论性强，要求数学功底强，对于理论基础和实践环节两个体系都有很高的要求。此次教学研究以 “信号与系统A”课程为目标。

雨课堂是一种先进的智慧课堂教学工具，被许多高校课程在教学过程中运用[2-3]。随着信息化技术的更新和先进的教学理念不断出现，出现很多新技术新思想新工具，将它们与传统教学方式相结合，充分利用现代教育工具和平台例如慕课和雨课堂，增加互动性，以学生为中心积极引导学生进行探究式与个性化学习，是目前重要的教学改革方向。

1.教学理念

在传统教学中遇到的问题有：学生数学基础薄弱，对单一的课堂教学兴趣不高;在传统课堂中以教师讲授为主学生参与度不高以及手机对课堂的影响等。针对这些问题，研究采用重概念轻推导的讲授思路，进行多环节教学手段，增加教与学互动，引入雨课堂将手机变为学习工具，增加学生学习的积极性。

本课程以学生为中心，在重视基本理论、基本概念和基本方法讲解的同时，淡化公式的推导，强调基本内容的深刻理解、基本概念的牢固建立以及基本方法的灵活运用。注重系统性，培养学生的思维能力。强调基本内容的深刻理解、基本概念的牢固建立以及基本方法的灵活运用。

课堂教学中，重点讲解信号与系统的基本原理，信号表达与系统描述的数学概念、物理概念与工程概念，锻炼学生的认知能力以提高学生自主性学习的能力，同时培养学生应用信号与系统的基本理论与方法、分析和解决问题的能力，培养综合应用知识和解决实际工程问题的能力。

2.教学设计

2.1运用雨课堂智慧教学工具

运用新型智慧教学解决方案雨课堂，通过设计互动环节激发学生的兴趣，通过“做中学”和引导问题来引导学生。例如在讲解基本信号时先从物理现象宇宙大爆炸猜想和黑洞理论引导学生探索冲激信号和阶跃信号的物理意义，由形象化的推导证明中理解定义，分析性质，边学边练，巩固加深，攻克知识点的难关。设计全新雨课堂PPT，增加互动环节，并在课前、课中和课后全过程中融入。

2.2重新整合教学内容

合理设计教学内容，按照 “由时域分析到变化域分析”“由基本信号到一般信号”等循序渐进的知识演进体系，将教学内容细化为一个个单元模块的教学模式。

课程使用教材为吴大正《信号与线性系统分析》（第五版）根据学生反馈和以往教学情况对内容进行合理调整。例如在讲解基本信号时将1.4 阶跃函数和冲激函数、3.2单位序列和单位序列响应中部分内容以及1.6系统的特性和分析方法部分内容结合放在一起讲解。可以看到教学内容没有严格按照教程的章节顺序，而是根据内容做了整合。

具体原因如下：本节课为课程的第二节课，在第一节课中学生对信号与系统的基本概念以及分析方法有了基本了解。第二节课开始就要学习基本信号和系统特性分类方法，其中连续系统的基本信号为冲激信号（函数）和阶跃信号（函数），离散系统的基本信号为单位序列和阶跃序列，因此将第三章的相关内容放在第二节课程中，更方便学生学习和理解基本信号。既然讲到了连续系统与离散系统，那么可以将系统特性和分类也稍稍提前，紧接着基本信号讲解。这样安排既使知识点更为集中，又方便学生以连贯的思维进行学习。

2.3 全过程教学

进行课前、课中、课后全过程教学，并将雨课堂贯穿其中。

教学设计从课前预习就开始，课前预习在课程前一天由雨课堂推送到学生微信中。如课前预习中针对背景知识、基本概念等预习内容插入几分钟的慕课小视频，帮助学生针对性地预习，并适当设置简单的客观题检验预习效果，针对课堂内容建议安排等设置主观题目，实时了解学生的学习需求。

在课堂教学中，针对学生注意力的集中特点和思维习惯，安排互动答题和思考时间，让学生边学边思考，留出适当的答疑时间回答学生的问题。根据课堂教学中学生的反馈，在课后分析课堂教学的效果，并对课后作业进行调整。

在课后作业的设计中，先安排慕课小视频对关键内容进行复习，根据记忆周期安排内容不止是本次课程的也包含前面学习的内容，之后安排扩展证明和例题，然后才是以主观题形式安排的课后作业，最后根据内容适当安排较难扩展学习内容，为学有余力的学生提供学习资料，帮助其探索更深入相关知识，增加挑战性，适合不同学习能力的学生学习。教师运用雨课堂进行作业批改，让学生即时得到反馈。

2.4.增加互动环节

教学手段上，采用多环节教学手段。利用慕课和雨课堂智慧课堂工具将混合式教学运用到信号与系统课程中。在课堂教学的基础上加入课前预习和课后作业教学环节。及时了解学生的学习状态和课程教学效果，调整教学内容和思路。在课堂教学中，利用雨课堂的点名功能提问调动学生积极性，利用弹幕和投稿功能实时了解课堂效果，合理设计客观题和主观题在课堂上巩固重要知识点，集中学生注意力。每次课程后对雨课堂教学数据进行分析，调整下一次课程的讲授内容。利用QQ课程群和雨课堂讨论区学生可以针对课程内容进行提问和讨论。在课堂教学持续过程中，合理安排课程实验，边学边练，学完就练，将书本上的理论知识落到实处，帮助学生形象化、具体化地学习知识点。

2.5合理设计教学课件与教学时间

教学课件设计：由于本课程的性质，信号与系统是一门理论性，数学性强的课程。在设计教学课件时，要以思维连贯的思考模式设计展现内容，并且要形象丰富，通过图片，色彩的设计和选取方便学生理解。适当加入表情包，让课件更加接地气，增加趣味性的同时也可以帮助学生集中注意力。

教學时间设计：教学时间安排要考虑学生的注意力集中规律。不平铺直叙，内容上要突出重点，互动环节的安排要在关键知识点前后，在前可以集中注意力，在后可以留出学生思考和总结的时间。

3.教学成效

在2020年的麦克斯学生评教中本课程参评率：85.05%，参评人数91，得分：94.46分，较上一年提高5分。并且在课程最后一节课的课后作业中，安排主观题让学生对这一学期的课程教学提出意见和建议，例如一名同学反馈：“我认为学期的课程教学还是比较完美的，老师从课前预习，课上习题，到课后作业，方方面面把本节课的学习内容，学习重点和掌握情况考虑到了。老师也很认真地教授课程内容，批改作业，做PPT，以及提醒同学们签到等。”另一面同学反馈：“我觉得老师讲课的思路比较清晰，做的课件也条理清楚，所以很容易听懂。习题讲的也很清楚，听完就能懂自己哪里做的不对，或者对哪部分的知识不清晰。就是习题课少。希望老师能抽个时间讲讲后面的习题。”通过分析学生反馈可以看到，运用雨课堂互动多环节教学手段，对学生的学习体验和学习效果有积极作用，分析学生反馈可以分析不足，为后续的教学提供改进思路。因此立足学生为主，运用雨课堂智慧课堂工具和互动式教学的优点，与传统教学结合，发挥其各自的优势是之后需要继续进行的研究和探索方向。

参考文献：

[1]贾琼琼.基于“雨课堂”的“信号与系统”翻转课堂教学改革[J].教育教学论坛，2021（8）：43-46.

[2]张雷，黄志敏，张荣，郭治天，刘海顺.基于雨课堂的大学物理课程问题导引型教学模式的构建[J].教育教学论坛，2020（52）：230-231.

[3]洪伟.基于“雨课堂”的混合式教学在高校思政课中的运用——以“毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论”为例[J].教育教学论坛，2021（6）：49-52.

作者简介：

王倩（1985年-），女，内蒙古包头市人，硕士，讲师，主要研究方向：信息安全，图像处理。