《信号与线性系统》课程产学研相结合教学方法探讨①

第一篇：《信号与线性系统》课程产学研相结合教学方法探讨①

《信号与线性系统》课程产学研相结合教学方法探讨①

摘要：为了寻求校企合作的理论与实践相结合的教学模式，对本科院校电子信息类专业的《信号与线性系统》课程进行了概要分析；对该课程的研究现状进行了简要综述；以湖南文理学院为例，以校企合作教学模式为主要研究内容，从重视理论教学与实验、实践教学相结合以及改革课程考核方式两方面具体内容着手进行了较为深入的产学研相结合教学方法研究，并给出了明确的研究内容；然后以系统研究方案的实施方案对该课程产学研相结合的理论与实践教学方法进行了探索，并指出该研究方案在湖南文理学院已经形成了一套新的教学方法理论体系。

关键词：教学方法理论教学实践教学信号与线性系统课程

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（c）-0224-02

《信号与线性系统》是本科生电子信息类专业的一门重要的专业基础课和必修课，也是信息工程类、自动控制类等学科专业的硕士研究生入学主考科目。

《信号与线性系统》课程的教学是电子信息类专业在切实保证教学质量、培养学生的创新意识和能力、发挥学生的主观能动性等方面有着特别重要的意义。探讨该课程的理论与实践相结合教学方法对学生的学习兴趣提高、学习积极性培养、主观能动性发挥等有着极其重要的意义。

因此，为使学生在掌握正确学习方法的基础上能够更好地学好该课程，切实强化教学手段与提高教学质量，在强化概念公式与理论推导的基础上，注重理论与工程融合、基础教学与实验教学结合、探索新的教学方法、寻求校企合作的理论与实践相结合的教学模式已迫在眉睫。

研究现状

由于《信号与线性系统》课程在本科生电子信息类专业的重要性，国内外不少教育教学工作者对该课程的教学方法改革进行了研究和探索，取得了一些研究成果[1-4]。例如：李敏对《信号与线性系统》课程从整合教学内容、改进教学方法与手段、改革实验教学和课程考核方式等方面进行全面探索[1]。李明等人根据自己多年教学实际，探讨了教学内容、教学手段、理论与实际相结合并加强实践教学等方面的教学改革方法[2]。谢启等人针对《信号与线性系统分析》课程的特点围绕优化教学内容、改革教学方法与教学手段、建设网络课程、加强实践教学环节等方面进行了课程教学改革探索与实践[3]。张贵祥等人从实验软硬件建设的两个方面详细阐述了信号与线性系统课程实验的设计与建设，从而让学生在“信号与系统”课程中既学习到扎实的基础理论知识，同时又与现代工程技术的发展紧密结合[4]。

但由于该课程的理论性与应用性极强，加之理论与实践又难以较好结合的特殊情况，对该课程理论与实践相结合教学方法的研究一直还处于探索状态，尚没有形成一套较为完整的针对电子信息类学生实际情况的理论与实践相结合的教学方法体系。

研究内容

《信号与线性系统》的主要特点是内容繁多、理论性强、抽象、数学公式推导多，因此很容易使得学生产生枯燥乏味、畏惧甚至厌恶的感觉，从而影响学生学习的积极性与创造性。为了加强该课程教学的实效，提高学生的主观能动性，以注重产学研教融合、校企合作为主导的理论和实践相结合的《信号与线性系统》课程教学方法的改革是探讨该课程改革的主要内容，严密的理论体系与生动的实验及产学研实践结合是该课程教学过程中最需要具备的因素。在教学过程中一定要紧扣理论知识，并引入与工程实践相关的教学内容，让学生充分了解理论知识后面巨大的工程应用背景，从而大大提高学生的学习兴趣与应用转换能力。为此，在以下几个方面进行该课程的教学改革探讨尤为重要。

2.1 重视理论教学与实验、实践教学相结合

《信号与线性系统》课程理论性较强，为了不挫伤学生的学习兴趣与积极性，必须重视实验教学环节、实训实习环节及产教融合与校企合作教学环节，让学生自己去体验“应用所学知识解决实际问题”的乐趣。

实践教学还不是单纯的实验教学，很多实验只是验证一些基本理论与定理，而很难将抽象的理论在通信、自动控制、电子工程等领域得到实际应用，因此单纯的实验尚不能更好地将理论与实践结合起来。如抽样定理的验证可以采用MATLAB语言编程实现，但若采用硬件电路设备的信号输出的变换来实现则显得更加具有可操作性与实践性，至少可以使学生的动手能力得到加强。

有关理论教学与实践教学相结合的教学方法理论体系表明，实践教学与校企合作教学不是理论教学的辅助与简单补充，而是理论教学的延升，是创新素质教育的重要环节，加强实践教学与校企合作教学以及加强实践教学与理论教学的结合以重视实践环节对学生动手能力的培养，是该课程教学需要完成的一项重要任务。实践教学可以结合软件编程与硬件设备来进行，软件编程主要是利用MATLAB编程工具来实现，硬件设备教学包括波形分析、图像的分解与合成、采样、调制、滤波等的硬件实现。在实践中一定要强调学生的实际动手能力，要让学生在实际动手中进一步理解其理论的基本物理意义。

校企合作教学涉及到学校与企业之间的深层次的产、教、学之间的合作关系，如何聘请企业专家担任教学老师，如何让学生深入到企业中去参与实践都是需要研究的深层次教学方法问题。

以湖南文理学院为例，我校在该课程的改革中加大了实验教学、实践教学与校企合作教学的深度与力度，使理论教学与实验、实践教学很好地结合起来了，突出了该课程产学研相结合的理论与实践教学方法与体系。在实验教学中，既重视软件编程对信号与系统的分析，又重视硬件设备对信号与系统实现的进一步验证；在实践教学与校企合作教学方面，非常重视在实践环节中对学生动手能力的培养，在考查课程《系统建模与设计》中，要求学生在校企合作的基础上，结合产学研教学实际情况，根据企业的实际要求，利用《信号与线性系统》课程中的具体内容，采用软件与硬件独立设计出1～2个与信号及系统有关的真实案例。

2.2 改革课程考核方式

《信号与线性系统》传统的以闭卷考试为主的考核方式导致了很多学生只注重理论的应试，而忽视了实践与理论的结合，更脱离了产学结合与校企合作，从而出现了重视理论课轻视实验课的不良现象。而这样的考核方式容易导致学生的理论与实践脱节，同时也违背了应用型人才培养的基本要求。所以，学生的期末成绩部分应加大实验成绩的比例，实验的预习、操作、实验结果与实验报告以及企业实训实习成绩宜作为学生期末成绩的一个重要组成部分。只有这样，学生才会将理论与实践结合起来，才会将自己培养成为有较强理论知识的应用型创新人才。

加强实习基地建设，加大实践教学投入，改善实践教学条件，充分调动该专业类教师开展理论与实践相结合的课程教学的积极性，着力推进课程教学方法的改革，提高该专业类学生的创新实践能力，将实习、实践结合到该课程的考核中，从而加强了该课程的理论与产学研相结合的实践性。

以湖南文理学院为例，针对我校的实际情况，首先加强了实验在该课程中的分量，将学生的实验操作、实验结果与实验报告作为学生期末成绩重要一部分，并适当降低期末考试试卷分在期末成绩中的分量；然后将与企业实训实习挂钩的部分作为一门独立的考查课程《系统建模与设计》来开设。这样，使得《信号与线性系统》课程的考核方式向着实践的方面迈进了一大步。

研究与实施方案

对《信号与线性系统》课程产学研相结合的理论与实践教学方法进行探讨的实施方案是系统研究方案：依据《信号与线性系统》课程具体特点进行整体的、系统的规划设计，分阶段、分内容、多层次、多角度、全方位地进行综合研究与实施。研究与实施思路遵循理论研究―实践探索―理论总结的顺序进行，既有前期经验又有新的研究与实施思路，实施方案切实可行。该研究与实施方案是在对《信号与线性系统》课程前阶段的教学成果进行全面总结的基础上，进一步对教学中理论与产学研相结合的教学方法进行改革而进行的。湖南文理学院是一所地方本科院校，研究与实施方案结合了我校学生具体情况，初步探索总结出了适合我校电子、电气、信息类专业的有关《信号与线性系统》课程一系列的教学改革方法，已经形成了一套新的教学方法理论体系。

结语

因《信号与线性系统》课程特殊的专业基础课特征及其承上启下作用，加之该课程具有较强的理论性、逻辑性、抽象性与基础性，似乎与实践及实训没有瓜葛，因而传统的教学方法很难在该课程中发挥作用。为了调动学生的学习积极性与创造性，培养学生严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，以湖南文理学院为例，从重视理论教学与实验、实践教学相结合以及改革课程考核方式两方面具体内探索了产学研相结合教学方法校企合作教学模式。

参考文献

[1] 李敏.信号与线性系统教学模式与方法改革[J].科教导刊，2014（3）：58-59.[2] 李明.《信号与线性系统分析》课程教学改革的探索与实践[J].河南机电高等专科学校学报，2012，20（6）：105-107.[3] 谢启，陈飞，朱培逸.“信号与系统分析”课程教学改革探索与实践[J].中国电力教育，2014（2）：100-102.[4] 张贵祥，陆毅，罗印升，等.信号与线性系统课程实验的设计与建设江[J].苏理工学院学院，2014，20（2）：118-123，125.

第二篇：信号检测与估计课程绪论教学方法论文

摘要：“信号检测与估计”课程因其完整的理论体系，很难短时间内让学生领会，因此造成事实上的学生课程学习困难。给课程“作绪”的质量高低，某种程度上会直接影响学生对本门课程的学习。本文首先分析本课程难以学习的原因，其次提出基于实例的给课程作绪论的教学方法，然后梳理它在通信、雷达以及卫星导航三个领域的知识点，最后给出具体的2学时绪论课的教学思路，并整理出一份实际的绪论课教案。

关键词：检测与估计；课程体系；通信；雷达；导航

一、引言

在日后的课题研究时，也没有意识应用所学到的科学的分析理论和方法，基本上失去了课程存在的意义。因此，众多的授课教师们已经认识到在有限的授课时间内，知识体系建立的重要性要远大于具体知识的传授，也在不同层次、不同角度开展教学方式和方法的改革。绪论课是该课程第一次与学生见面。绪论课是否成功，能否抓住学生的注意力，为日后的学习效果定了基调，因此显得尤为重要。事实上，信号检测与估计的理论在通信、雷达、卫星导航等领域有深入应用。针对该课程特点，本文提出以该课程在这三个领域的几个典型实例为主要内容的绪论课方式，旨在促进学生对课程内容的理解，提高学生的学习兴趣。对通信、雷达以及导航领域中相对应知识进行梳理，给出一堂绪论课的教案实例。

二、课程在三大领域的体现

信号检测与估计理论已成为现代信息科学的一个重要组成部分。随着生产实践和科学技术的发展，特别是随着电子计算机技术的发展和应用，显著地增加了实现各种最佳或者接近最佳的处理方案的可能性，也促进了理论本身的不断发展。目前，信号检测与估计的理论已经广泛应用于各个领域，如通信、雷达、卫星导航、自动控制、模式识别等领域。在课堂上，实时将所讲的知识点与不同应用领域加以联系，不但加深了学生对知识的理解，也提高了学习兴趣，事半功倍。通过完成这些建设，增强了学生对知识的理解掌握能力，全面提升了课程的教学效果。

1.通信在通信原理经典教材中，有一章专门讨论数字信号的最佳接收机问题，也是定量分析误码率最重要的一章，其全部的理论基础来自于信号检测与估计课程。通信系统中的最佳接收是以错误概率最小为准则的，可分为确知信号、随相信号和起伏信号三类分别定量分析。实际通信接收机的误码率性能分析也是本课程中信号统计性能理论的进一步深入。在通信技术中，存在在干扰噪声中发现或者分辨微弱信号的问题。一般来说，信号通过系统所能获得的信噪比是系统有效性的一个度量，如二元通信系统的错误概率与信噪比有关，信噪比越大，错误概率越小。此外，通信中的匹配滤波和相关接收的重要概念也出自于本课程。因此有了信号检测与估计理论后，再去阅读通信原理就会容易得多。

2.雷达雷达中的信号检测是一个综合性问题。雷达的主要功能是检测、跟踪和成像，检测是指判断雷达测量值到底是目标回波还是仅为干扰项。雷达回波信号中总是混杂着噪声和各类干扰，而噪声和各种干扰信号均具有随机持性，在这种条件下如何发现目标属于信号检测的范畴。只有在确定有目标存在时，才会进一步进行距离、角度和多普勒的精确估计。信号检测理论是判断信号是否存在的方法及其最佳处理方式。在雷达信号处理的著作中，都会有关于雷达信号的恒虚警概率检测（CFAR）的深入讨论，这是雷达普遍采用的信号检测方法。其理论基础就来自于本课程的统计检测，属于派生贝叶斯中的奈曼—皮尔逊准则。

3.导航卫星导航接收机技术是以信号检测与估计为重要理论基础的。卫星导航信号的捕获也属于噪声中信号的检测，在工程上，技术人员往往采用和雷达中一样的恒虚警检测技术。位置的定位解算过程，采用了基于最小二乘法的迭代算法，是一种噪声背景下的信号估计方法，属于信号统计估计范畴。目标的航迹经常会采用卡尔曼滤波算法进行推测，属于波形估计的范畴。导航接收机接收到的数据可能掺杂着各种干扰，为保存导航信号，可采用以输出信噪比最大为最佳准则的线性滤波理论。匹配滤波的方法也常常用来处理导航信号。匹配滤波器是许多最佳检测系统的基本组成部分，在最佳信号参量估计、信号分辨、信号产生和信号压缩等方面起着重要作用。

三、绪论（2学时）的教案设计

根据课程的四个主要构成内容，每个构成内容安排一个实例。以下是笔者在教学实践中所采用的实例。统计检测：以雷达接收机中有无敌机目标的恒虚警检测问题为例，讲解雷达检测是一种基于噪声与杂波背景的统计检测，解释雷达为什么要采用奈曼—皮尔逊的恒虚警检测准则。在讲解时注意结合提问的形式，促使学生主动思考。波形检测：以二进制确知信号BPSK调制信号的最佳接收为例，讲解其调制方法，形象解释由于其相关系数为-1，故其误码率最低的原因，理解波形检测所要解决的问题。统计估计：以导航中定位解算的最小二乘法为例，讲解采用导航定位解算实质上就是四个（或以上）病态非线性方程的联立求解，解释其采用最小二乘的原因。波形估计：以导航中目标的运动航迹推测为例，讲解什么是航迹推测，以及卡尔曼滤波算法进行航迹推测的过程。基于上述思路，下表中给出2学时绪论课的一个教案设计实例：

四、结束语

绪论是一门课的开场，其质量好坏会直接影响本门课的教学效果。信号检测与估计的知识点在通信、雷达和导航中有广泛应用。为了能更好地引导学生，教师应秉承以实例为主要引导手段，从而尽快把握课程精髓之所在的教学主张。通过实例引导，有助于学生尽快地理解信号检测与信号估计的含义，引发学生的求知欲望。学习信号检测与估计理论，将为学生进一步学习研究随机信号统计处理打下扎实的理论基础；同时该课程的基本概念、基本理论和分析问题的方法也为解决实际问题提供了方向，从而让学生以更好的状态面对日后课程的学习。

参考文献：

[1]景小荣，李强，陈前斌，等.基于Matlab的《信号检测与估计》课程教学改革[J].实验科学与技术，2012

[2]曲长文，苏峰，周强，等.信号检测与估计课程教学中统计观念的培养[J].教育教学论坛，2017

[3]刘兆霆，吴端坡.信号检测与估计课程教学讨论之最小二乘估计问题[J].中国教育技术装备，2017

[4]樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2007

[5]理查兹.雷达信号处理基础[M].北京：电子工业出版社，2008

[6]谢钢.GPS原理与接收机设计：PrinciplesofGPSandreceiverdesign[M].北京：电子工业出版社，2009

第三篇：微课程与翻转课堂相结合的教学方法创新应用

微课程与翻转课堂相结合的教学方法创新应用

作者简介：张武威(1964-)，男，福建三明人，三明学院现代教育技术中心副主任，副教授，主要研究方向为现代教育技术、课程资源建设、中学物理教学论，福建 三明 365004；曾天山(1966-)，男，湖南湘乡人，中国教育科学研究院副院长，研究员，博士生导师，主要研究方向为教育政策与管理、教育教学理论，北京 100088；黄宇星(1957-)，男，福建教育学院教授，主要研究方向为基础教育信息化建设、教师教育技术培训，福建 福州 350001

内容提要：微课程与教学的深度融合应用，应在课程技术化的基础上，加强其教学内容和教学方法的创新应用，以及“学科内容、教学法和技术”三者之间复杂互动关系的创新应用，才能充分发挥其应有的教学内涵。在学科教学中，微课程一般可应用于课前、课中和课后等教学环节，若能与“及时教学”和“同侪教学”相结合，将会有效促进我国“翻转课堂”教学模式的产生与发展。

关 键 词：微课程 翻转课堂 教学方法 创新

微课程(Micro-course)的出现，虽然有明显的“草根”成分，但伴随着微型学习以及我国“视频公开课”和全球“大规模在线开放课程”(Massive Open Online Course，MOOCs，译为“慕课”)的兴起，它越来越受到我国教育界的普遍关注。目前，微课程的发展与全球慕课大潮的涌现不期而遇，使之迅速而广泛地与慕课在线教育交融起来。微课程不仅给我们带来了一种全新的课程教学资源组织方式，更向我们展示了一种全新的教学理念、教学思想、教学方式和教学方法，同时也催生了以微课程为单位的慕课学习环境。目前，信息技术与教学的深度融合是我国教育教学改革的重点和难点，而运用“微课程”融入到学科课程教学中，是实现这一“深度融合”目标最好的切入点之一。

然而，微课程怎样才能与学科教学深度融合呢?2008年由全美教育教师学院协会创新与技术委员会出版的《整合技术的学科教学知识：教育者手册》，针对当前课程整合(融合)学科知识和教学法存在着“割裂”现象，造成教学研究与教师培训的缺失范式，提出了建立整合技术的学科教学知识框架——TPACK(Technological Pedagogical and Content Knowledge的简称)。[1]这种基于整合技术的全新的概念框架，不仅为我们揭示了“学科内容、教学法和技术”三个要素之间复杂的互动关系，而且给我们微课程整合教学应用的启示是：只有微课程与教学方法的有机整合，才能促进传统教与学方式产生深刻变革。微课程是课程技术化和信息技术课程化的最新表现，为了使微课程资源不至于落入早期教学资源利用率低的窠臼，我们首先要对微课程教学内容的组织方式进行创新，以及对微课程应用的教学环节和教学模式进行分析，才能进一步推进微课程与教学方法的有效整合应用，才能充分发挥其应有的教学内涵。

一、微课程教学内容组织方式的创新

在国外的研究中，与“微课程”相关的名词有Mini Course、Micro Lecture和Micro Lesson等，而且人们对微课程的研究取向并不完全相同。在国内的研究中，与微课程相近的概念有“微型课程”“微课”等不同提法，目前学术界尚未形成统一的认识，但基本已达成这样的共识：微课程是指时间在10分钟左右(一般人注意力集中的有效时间)，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的小课程。[2]微课程教学内容组织方式的创新，除了具有时间微、内容含量微等特性外，还具有以下几个重要特性。

第一，微课程是运用建构主义方法化成的。微课程并不是指为“微型学习”而开发的微型内容，而是运用建构主义方法化成的以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容(关中客，2011)。[3]尽管微课程早期提出者并非从微型学习的角度而提出的，但人们已从不同角度去践行了微课程的微型学习和碎片化学习，直至践行了泛在学习的产生，让传统课堂教学可以延伸到正式学习、非正式学习或兼而有之，使得学习成为连续统的全景化学习观(祝智庭等，2008)。[4]

按照戴维·彭罗斯(David Penrose)于2008年秋提出的微课程建设共有五个步骤：一是罗列出核心概念；二是提供上下文背景知识；三是录制、制作1～3分钟的教学视频节目；四是设计出自主学习和探究学习的课后任务；五是将教学视频与课程任务上传到课程管理系统。[3]虽然戴维·彭罗斯本人没有直接提到微课程是运用建构主义方法化成的，但它围绕着“锚定式教学”的设计理念和设计方法已隐含着该理论与方法的应用。

第二，微课程是一种新型的“课程”组成单元。微课程的主要载体是短小精悍的微视频，也可以是其他媒体形式的微内容，如文本、音频、动画、软件等。我们从微课程的发展历程来看，它与20世纪90年代传入我国的“学习对象”概念相类似，但它所不同的是，目前出现的微课程概念大多是由一个视频文件组成，以讲授一个“知识点”(包括概念、知识、问题等)为主体，它与学习对象相比较更加强调“视频”这一媒体的应用，这与慕课的核心内容——基于“视频教学”不谋而合。在我国最初的基础教育领域实验中，微课程只是一种微视频课件，着重在于解决传统教材由静态文本向动态资源转变，以及解决传统教学视频“颗粒度”过大问题。但在慕课的影响下，微课程的含义开始延伸，它不再仅限于对“知识点”的讲授、问答、演示、练习、反馈等教学环节的加入，并且将覆盖学生学习的全过程，它包含着教学(学习)目标、内容、资源、活动和评价等必要的课程要素，并以整合课堂教学或在线教育应用为基础。因此，微课程不仅仅是作为一种新的教学媒体、工具和资源而存在，而是作为一种新型的“课程”组成单元而存在。

随着世界各国教育资源建设模式正从早期注重“以教为主”向现行注重“以学为主”的建设模式转变，微课程的教学内容组织方式也产生了相应的变更。例如，新加坡1998年实施的微课程计划(Micro，就已经从以直接传递教学信息为主要特征的第一代微课程，逐步向以鼓励学生通过参与各种主动探究活动，以自主建构知识为主要特征的第二代微课程转变。[5]目前，第二代微课程已在慕课里得到了有效应用。例如，Coursera在线教育将每堂课分割成3～5个体现相关“主题”的交互式短视频，这样既方便学生按主题内容进行自主探究学习，又便于学生利用碎片化时间进行交互式学习。

第三，微课程是一种开放性、动态性的资源结构表征。戴维·彭罗斯认为，微课程教学模式并非适用于所有课程，如在理解复杂概念方面的课程并不能取得较好效果。[6]例如，可汗学院利用微课程开展在线教育已取得了巨大成功，但“可汗模式”也存在着不足。美国迈阿密大学教育学教授沃尔特·斯卡达认为，其教学方式存在着“过度简化”的缺陷，它总是利用特定例子来解释概念，如果人们遇到其他例子时，可能会糊涂„„这表面上看是个小问题，却可能为以后的学习埋下隐患。[7]

为了避免微课程存在着过分简化知识的表征倾向，我们可以从美国的TEDEd微课程中得到启示：TEDEd是以交互式微视频建设为特色的微课程，并将视频、字幕、交互式问答等融为一体，允许在线教师与学生自由编辑，体现了微课程教学具有动态性、开放性的特点。[8]如果我们也能够将微课程设计成具有开放性、动态性的课程资源结构，为学生提供知识动态编辑和知识系列重组的可能性，是目前解决微课程存在过分简化知识表征的有效方法。也就是说，我们在提供微课程在线学习时，还要为学生提供一个知识挖掘(Knowledge Excavation)的平台。[6]而这个平台的教学特点是：允许学生超越微课程预定的知识结构表征，通过补充概念、实例、命题等拓宽学生获取信息的渠道，使学生认识到复杂概念的学习完全不是预定的，方能考察复杂概念意义的多样性。因此，微课程是一种具有开放性、动态性的资源结构表征，但它需要与相应的教学环节、教学模式相结合，才能体现其应有的教学价值。

二、微课程教学环节和教学模式的分析

我国率先提出微课程建设的胡铁生认为，“微课程是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合”。[9]因此，微课程在“知识点”教学内容组织的基础上，其相应的教学环节的选择就成了微课程整合教学应用的前提。所谓教学环节，就是指教学过程所涉及的各个阶段和程序。由于教学过程的复杂性和多样性，所以教学环节所涵盖的内容相当广泛，但是，由一定的教学环节组成的教学活动就构成了特定的教学模式。

(一)微课程的教学环节——课前、课中和课后

我国台湾地区网奕资讯创办人吴权威以及他所带领的教学科技创新领导小组，经过20多年对中小学、大学等进行技术创新教学研究后得出，唯有让教学技术与教学的四大主轴(环节或流程)——教学、评价、诊断、补救紧密结合，才能创新教学模式。[10]根据吴权威的观点，微课程的教学环节应包括课前、课中、课后“三个”主要教学环节，以及包括评价、诊断“两个”辅助教学环节，才能算是比较完整的信息技术创新教学应用。

在20世纪90年代，美国从事信息技术教育应用的学者普遍认为，信息技术运用于教学主要在课前与课后，而在课堂教学过程的几十分钟内，一般也难以发挥信息技术的作用，还是要依靠教师去言传身教。[11]笔者认为，这可能是与当时占主流地位的“大型课程”教学资源应用具有系统性和封闭性等缺陷有关，也可能是与当时课堂教学还没有找到合适的教学资源类型有关，使得传统教学资源游离于课堂教学之外，没有被充分利用。微课程是为解决教学“一个小问题”而开发的，以扎根于学科教学为宗旨，具有易操作和使用灵活等优势，可以围绕着“知识点”设计成不同的课程资源类型，如基于问题学习、基于案例学习、基于情境学习等；也可以承担不同的角色，如概念教学、知识学习、问题解决、难题探究、课后练习等。进入21世纪，信息技术已渗透到教育的各个领域，使教育产生了革命性影响，然而，课程变革最为关键，它是现代学校教育改革的一个缩影、一种尝试。目前，随着微课程在各种教学环节和教学环境中不断得到创新应用，很可能会导致我国教育领域现行的教学模式产生深刻的变革。

(二)微课程的教学模式——翻转课堂

在传统教学过程中，通常包括“知识传授”和“知识内化”两个阶段，知识传授是通过教师的“课中”讲授来完成，知识内化则是通过学生“课后”的作业、练习或实践来完成；而在“翻转课堂”(Flipped Classroom)上，这种教学模式发生了颠覆性的变化，知识传授则是通过网络在“课前”完成，知识内化则是在“课中”经讨论、交流来完成，而在“课后”学生还是以完成更高层次的“知识探究”为主。随着网络和多媒体技术的快速发展，使翻转课堂教学模式的实施变得可行与现实，学生不再单纯依赖教师的讲授来获取知识，可以通过互联网来获得新的、最前沿的科学文化知识，以适应信息时代社会发展的需求。2010年9月，美国教育部曾发布一份在线学习的长篇研究报告表明：平均来说，在线学习至少和面对面学习一样有效。如果采用线上、线下混合式的学习方法，学习效果会比单独使用任何一种都好。[12]因此，随着课堂教学的知识传授方式逐步向知识探究方式转变，使得翻转课堂的创新应用就成了当前教育教学改革的焦点。

微课程在教学中具有巨大的应用潜力，但还在不断探索之中。黎加厚教授认为，微课程不仅仅作为配合教师上课的教学资源而存在，而应该与“翻转课堂”这种新型教学模式相结合，从根本上改变教师组织课堂教学的方式。[13]目前，微课程教学取得显著成果的，可算是美国的可汗学院，他们的课程主要是以讲授知识点为主的“小”课程，每段课程影片长度约10分钟，由易到难的“进阶方式”将相应的微课程衔接起来进行视频教学。[14]可汗学院已突破了传统学校的教学理念、教学方法和教学模式，甚至被认为正在翻转课堂。2010年，美国中小学开始了利用可汗学院课程进行翻转课堂的实验。在国内，利用微课程进行翻转课堂实验最初是从基础教育开始的，其先进的技术创新理念和创新教学思想逐渐被推广到高等教育教学应用，并迅速“火爆”起来。如上海交通大学于2012年推进了在线教育平台——“南洋学堂”的实施，在校内试验与推广了微课程与翻转课堂相结合的应用，并制定了一系列的教学改革措施来推进在线教育的发展。然而，微课程如果缺乏与教学方法相整合的应用，那么，微课程的教学应用就失去了教学行动的方式和手段。为了学校当前能够有效地实施翻转课堂，我们着重对微课程整合课前、课中和课后教学应用的核心要素——教学方法进行探讨。

三、微课程：JiTT和PI教学方法相结合的应用 在我国，从基础教育领域到高等教育领域，人们从教学实践层面已开展了微课程的教学应用，但人们对微课程与教学方法整合应用的研究则鲜见于报纸杂志。微课程符合了微时代学习的需求，但是，如果教师的教学方法没有改变，还是停留在上世纪“积件”的应用思路上，很可能会落入早期“国家精品课程”与“视频公开课”等教学资源利用率低的窠臼。微课程只有围绕着“教学方法”这个核心要素整合教学应用，才能促进翻转课堂教学模式的产生和发展。

JiTT是“Just-in-Time Teaching”(及时教学)的简称，最早是由美国印第安纳大学的 Gregor Novak等人应用于大学物理教学上的一种教学方法，从20世纪90年代开始风靡于美国等世界各国，它对目前解决全球大学生上课积极性不高等共性问题起到了重要的推动作用。PI是“Peer-Instruction”(同侪教学)的简称，是由美国哈佛大学物理系教授Eric Mazur于20世纪80年代发展起来的，它是基于课堂自主学习和小组合作学习的一种教学方法。经哈佛大学的研究数据表明：在物理概念的理解、物理定性分析和定量计算等方面上，PI教学方法均优于传统的教学方法。[15] JiTT和PI教学方法虽然都源于大学物理教学，但其先进的教学理念和教学方法，也完全适合于其他学科的课程教学，包括从基础教育领域到高等教育领域，只要学校具备“高互动数字化教室”、网络(或移动互联网)、在线工具等教学条件，很容易被教师理解和接受。JiTT与PI相结合的应用，经Eric Mazur研究团队十多年的实验研究表明：其前后测增益比(Gain)有显著差异，从传统教学方法的0.25增加至0.74。[10]在物理概念教学中，经国内黄桦老师的教学实践证明：该教学方法能有效提高大班物理教学学生的学习成效及课堂参与率。[16]笔者在国内外研究与实践的基础上，提出了微课程与JiTT和PI相结合的应用，以解决目前微课程教学方法应用的缺失问题，促进当前学校课堂互动教学模式的创建和翻转课堂教学模式的产生。

JiTT和PI相结合的核心是“反馈机制”的建立，包括课前、课中和课后等各种评价和诊断机制的建立。JiTT能够充分发挥网络技术的作用，在课前、课后方便地建立起“自主、合作和探究”学习的反馈机制，克服传统数字化教学反馈机制建立的不足；PI能够充分发挥数字化教学辅具的作用，在课中就能建立起互动教学的即时反馈机制，克服大班级上课教学反馈机制建立的不足。

微课程的教学也同样需要建立反馈机制。戴维·彭罗斯将微课程比喻为“微型的知识脉冲”，并认为只要在相应的作业与讨论的支持下，能够与传统的长时间授课取得相同的效果。[6]也就是说，微课程虽然时间微、内容含量微，但也要建立起反馈机制，如通过作业建立起“静态”的反馈机制，通过交流、讨论建立起“动态”的反馈机制，才能获得良好的教学效果。微课程与JiTT和PI相结合的应用，不仅有利于复杂概念整合微视频进行教学，而且有利于师生建立起课前、课中、课后的教学反馈机制。如图1所示。

图1 微课程与JiTT和PI教学方法相结合的应用

(一)微课程：课前JiTT教学方法的应用 JiTT是一种建立在“基于网络的学习任务”和“学生的主动学习课堂”二者交互作用基础上的新型教学方法。JiTT的核心是“反馈链”的建立，教师利用网络可以随时随地接收来自学生学习的反馈信息，以保证每位学生在任何时间、任何地点的学习都没有障碍。JiTT主要应用在课前“内容预习”和课后“难题探究”两个教学环节上。

内容预习是JiTT的核心部分，一般是基于网络的学习目标和学习任务组成的。教师在课前利用网络发布与课堂教学相关的概念学习内容，学生按照教师的要求，在课前将网上预习的情况写成材料并通过“社交网媒”等形式向教师反馈，以便教师能及时调整下一节课的授课内容、教学方法及教学进度等，同时学生也能收到来自教师的各种评价，让学生能及时知道学习成就。一般情况下，教师在课前要求学生回答一些简单的概念问题，并将学生反馈的共性问题组成“专题”，设计出有利用于学生思考、讨论的问题，为创建“学生的主动学习课堂”做好充分准备。这个阶段也就是翻转课堂的“课前”教学阶段。

在课前内容预习阶段，最简单有效的方法就是结合课堂上教师需要传递的核心概念制成微课程，以创设生动的数字化教学环境。微课程是以“微视频+交互式练习+即时反馈”为学习单位，具有灵活、便捷、高效的学习特点，迎合了微时代的学习需求和大众的学习心理。2013年4月发表于美国国家科学院院刊的哈佛大学的一项研究表明：短视频可有效减少在线课程学习过程中学生发生“走神”的现象，有助于学生保持注意力，提高学习效果。[17]而且，微课程的教学应用还具有以下三个优势：一是微课程以微视频为主要载体，能够将抽象的复杂概念变为较直观的感性认识，不仅降低了复杂概念学习的难度，而且提高了学生学习的关注度和兴趣；二是微课程学习大多只针对一个“知识点”(概念)进行满负荷学习，不会花费学生太多的学习时间和精力；三是便于教师针对“知识点”更精确地组织教学材料，也更精确地组织在线教学即时评价(反馈)。

(二)微课程：课中PI教学方法的应用

PI教学方法是应用决策树(Decision Tree)来决定教学流程走向的，包括教师决定授课内容、授课方法及授课进度等。它要求教师在课堂教学中选择学生容易出错的题目精心设计成“概念测试题”。教师可以将这些测试题嵌入到微课程的知识表征与学习中，这种学习方式现已推广到慕课的应用。如在微视频的学习中，及时安排穿插问题回答与测试，实现学生短视频学习与在线完成作业的无缝对接，这与慕课推崇的“苏格拉底式教育”或“闯关式学习任务”的理念有关。在课中，PI教学方法要求学生通过思考、讨论来回答“概念测试题”的相关问题，并要求学生利用手中的互动性数字化教学辅具——即时反馈系统(Interactive Response System，IRS)来回答，此时IRS系统会立即以“雷达图”等视觉化图形呈现出答题的统计结果，这样不仅提高了学生思考、讨论问题的主动性和积极性，而且提高了全班学生课堂活动的参与率，促进了课堂互动教学模式的形成。虽然PI教学方法局限于选择题或判断题等，但这些问题是在学生学习微课程时出现的，从而使课堂教学更加生动有效。而且，教师可以立即收集到学生答题的反馈信息，可随时了解学生概念学习的掌握程度，然后教师再决定是重新讲解概念，还是进入下一个教学程序，使教师可做到课堂教学和信息反馈相统一，学生可根据知识流程按照“进度条”方式进行学习。

我国是以班级授课制为主，教师最常用的是讲授法，学生多是被动地听，很少有机会参与课堂讨论，而翻转课堂将讨论、交流(协商)作为两大利器，教师在课中的答疑解惑是翻转课堂的关键环节。在课中，微课程和PI结合具有一定的优势，可实现微课程与微练习、微测验、微评价、微反馈相结合，可形成对学生学习过程的有效控制。当学生对问题的答对率低于30％时，教师则减缓教学的进度或者重新讲解教学内容，也可以让学生点击微课程开展自主学习，使抽象的概念教学变成直观性、形象性和生动性的教学，有效弥补了教师单一语言讲解抽象概念的不足，从而改变了学生总是处于被灌输的状态；当学生的答对率超过80％时，教师经过简短的讲解就进入下一个教学程序，也可以布置学生课后重新复习相关微课程；当学生的答对率介于30％～80％时，教师让学生分成小组进行协作(合作)学习，并让每个学生对自己所选的答案作出说明，也可以让学生围绕着微课程教学内容进行讨论、交流，从而减少了教师上课的讲授时间，让学生有更多的时间用于探究学习，让不同层次的学生都受益，这一段时间就是所谓的PI教学方法的应用。最后教师把课堂没有完成的讨论问题或其他概念(知识)学习内容放到网站上，让学生课后进一步开展自主探究学习或交流、互动学习。

由于我国班级授课制学生人数众多，教师在课堂教学“诊断”环节上，大多凭经验判断，缺乏精确的数据支持，在课中难以实现个别化教学，在课后也难以实施有效的个别化补救教学。JiTT是通过学生作业、测验或讨论等教学环节并借助网络来建立反馈信息的，但面对着大班级课堂教学，教师也难以及时地对学生概念(知识)学习的程度作出快速、准确的判断。而PI是借助技术自动化的应用和评价反馈机制的建立，可以有效弥补JiTT在课中实施快速、准确评价和诊断的不足，可以帮助学生发现各自的学习优势和缺陷，使个别化教学模式能够得到顺利开展，将学生学习推向更高的水平。

(三)微课程：课后JiTT教学方法的应用

JiTT还有一种基于网络的学习任务就是在课后开展“难题探究”，而且这个阶段比“内容预习”阶段需要进行更高层次的探究学习。在信息时代，社会发展对学校教学质量的要求和期待远远超过了以往任何时候。当前，教师在课堂上所要传授的知识和课堂有限时间的矛盾日益彰显，这就要求教师要充分利用信息技术改变传统的知识传播方式和教学组织方式，要求学生也要充分利用信息技术改变传统的学习方式，才能创造出更多的学习机会。有学者早在2000年就提出了“两个30％理论”：在本科教育的150个学分中，有50个学分可以借助网络教学获得；在一门课程的60个学时中，有20个学时无须传统课堂帮助。[18]而在基础教育领域，借助网络教学无疑是学生课后实施补救学习最佳的教育应用方式。而且，在自媒体时代，微课程制作的技术门槛不高，使得课程资源建设能够走向大众化或平民化。当前众多的教师都在尝试将网络教学融入教学中，众多的学生也都在使用“在线工具”来辅助课堂教学，并且随着云计算、云课堂、移动课堂等新技术不断创新教学应用，这些技术条件的储备都为学生课后利用微课程进行自主探究学习、补救学习等提供了便利。

在课后“难题探究”环节，教师总是希望学生在参与课堂讨论的基础上，能够对某个“专题”(或问题)进行更加深入的探究，拓展学生概念(知识)学习的深度和广度。学生课后利用微课程探究学习还具有以下两个特点：一是在“知识点”学习中链接背景资料，让学生可以先链接到网上查看资源再继续往下学习；二是在重要“知识点”处嵌入交互式问题学习，让学生可以及时检查学习效果。而且，利用微课程教学还更加容易利用技术自动化和智能化手段，实现传统网络教学不同的特性和效应。微课程的这种学习方法与慕课发展的新要求——注重“超文本资源的链接和线上互动教学的开展”具有趋同的特征。因此，在课后微课程教学平台应用上，教师不仅要要求学生利用网络“连接学习”以获得更高层次的知识学习，还要要求学生利用网络“交互学习”共同探究问题解决方案，拓展学生知识探究的边界。而且，在课后“难题探究”环节，教师还要通过基于线上的作业或讨论建立起课后补救教学的反馈机制，实现线上与线下学习评价相结合。微课程与JiTT和PI教学方法相结合的应用，不仅利用微课程有效弥补了传统概念(知识)教学直观性、形象性和生动性的不足，为学生创造了随时随地学习的机会，而且利用JiTT和PI教学方法还有效弥补了传统课前、课中、课后互动教学和个别化教学的不足，从而调动了学生学习的主动性、积极性乃至创造性，改变了我国传统课堂教学学生总是处于被动接受和被动灌输的局面。它还是紧紧围绕着课堂教学和网络教学相结合的“混合式”教学模式来探索信息技术的有效利用，将会进一步推动我国“翻转课堂”或“半翻转课堂”教学模式的产生与发展。

参考文献：

[1]全美教师教育学院协会创新与技术委员会.整合技术的学科教学知识：教育者手册[M].任友群，詹艺，译.北京：教育科学出版社，2011：1-30.[2]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013(4)：10-12.[3]关中客.微课程[J].中国信息技术教育，2011(17)：14.[4]祝智庭，张浩，顾小清.微型学习——非正式学习的使用模式[J].中国电化教育，2008(2)：10-13.[5]孙卫华.新加坡微型课程计划述评[J].中小学信息技术教育，2006(5)：68-70.[6]梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013(1)：65-72.[7]可汗学院[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/5913590.htm.[8]TEDEd[EB/OL].http.//ed.ted.com.[9]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011(10)：62.[10]张奕华，王绪溢，吴权威，等.教学科技与创新教学理论与案例[M].台北：网奕资讯科技股份有限公司，2011：1，2-27.[11]何克抗.TPACK——美国“信息技术与课程整合”途径与方法研究的新发展(上)[J].电化教育研究，2012(5)：6-7.[12]吴剑平，赵可.大学的革命——MOOC时代的高等教育[M].北京：清华大学出版社，2014：127.[13]王竹立.微课：课堂还是网络?[J].中国教育网络,2013(10)：16-17.[14]Khan Academy[EB/OL].http:///newgc/2013/0829/23310.html,2013-09-05.

第四篇：信号与系统课程总结

《信号与系统》课程总结

《信号与系统》是电子信息工程专业在复变函数和电路分析基础后所必修的又一门重要的专业基础课。它主要讨论确定信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性系统的基本分析方法。其后续课程主要有通信原理、自动控制理论、数字信号处理、信号检测与信息处理等。

通过本课程的学习，要求学生牢固掌握信号与系统的基本概念、理论和基本分析方法。掌握信号与系统的时域、变换域（频域和s域）分析方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换的基本内容、性质与应用，特别要建立信号与系统的频域分析的概念以及系统函数的概念。为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。要求学生树立从不同的域（时域、频域）来观察信号的特点，尤其是要了解周期信号的频谱特点；掌握线性时不变系统的不同分析方法。在具体的教学过程中，除讲授基本知识点外，加入这些基本知识在日常生活中的应用，提高学习的积极性；课后布置一定数量的习题练习加深对各种分析方法的理解与掌握；并及时批改讲解作业中存在的问题。

通过本次考试可以看出学生对信号与系统的有关基本知识点掌握的较好，但应在今后的教学过程中加入信号与系统的实验练习，应注重培养学生分析问题的能力，能够理论联系实际，把所学的知识灵活的运用到实践中。

总结人签字：

2011年12月31日

第五篇：信号与系统课程学习体会

．心得体会

本学期我们专业不仅开设了信号与系统的理论课，让我们的课内知识得以丰富，而且还设有相关的实验和实训课，使我们的动手能力得到锻炼。尤其是最近的实训课。首先，我学会了MATLAB的使用，这个软件对我们这次的实训提供了很大的帮助，很多需要大量计算的公式，在MATLAB的帮助下，很快的得以实现。我们的信号与系统的实训基本都是利用MATLAB实现的。利用MATLAB进行仿真模拟计算，为我们更好的了解信号与系统这门课程做了很大的贡献。

经过此次实训，我对信号的很多知识都得以充分了解。例如，熟悉MATLAB软件及基本命令，通过仿真理解信号运算的波形变换结果；对于任务二，通过仿真实验深刻理解冲激响应、阶跃响应和零状态响应，验证理论上得出的有关冲激响应、阶跃响应和零状态响应和有关信号卷积的结果；任务三，离散系统时域仿真分析，通过仿真实验深刻理解单位序列响应、零状态响应和卷积和公式及结果，并且掌握MATLAB提供的单位序列响应IMPZ、求零状态响应函数filter、卷积命令CONV和产生全1的ones()命令及产生全0的zeros()命令;任务四，学会用MATLAB提供的标准函数法和数学近似法来求傅里叶变换；任务五，s域的仿真分析，学会了部分分式展开，拉氏变换及其的反变换，学会如何判断系统的稳定性；对于任务六，z域仿真分析，学会了简单的z变换及逆z变换，求单位序列响应，及零极点的分析。在这次的实训中，并不是都是顺利的，在s域的仿真和离散系统时域仿真分析时，也遇到了困难，但我并没气馁，和自己小组的人一起讨论，一起把问题顺利的解决了。并从中深深体会到了团队的力量，让我知道了以后不管在学习中还是生活中，我们应当相互团结，共同帮助，共同进步，才能取得真正的成功。

这次宝贵的实训即将结束，但我从中受益颇深，不仅把自己所学的知识得以运用，还加强了自己的动手能力，还懂得了团队的重要性。我感谢这次的实训，因为它让我在以后参加工作时又提供了有利的条件，我深信以后我会更加努力学习，并更好地展示在以后的工作中。