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摘要：针对信号与系统课程涉及的高等数学和电路分析等基础知识较多，学生学习掌握难度大，仅凭传统课堂授课模式无法满足学习要求，因此本文提出了一种借助泛雅平台和雨课堂等信息化手段，实现学生课前自主学习、课中教员精准教授、课后师生间高度互动交流的三阶段一体化教学，并通过实际教学证明了该方法的合理性和有效性。
关键词：泛雅平台；雨课堂；信号与系统；教学设计
本文引用格式：周杰,等.基于泛雅平台和雨课堂的信号与系统教学设计探讨[J].教育现代化,2019,6(51):149-150,154.
一 背景分析
（一）课程特点分析
信号与系统是一门理论性和技术性都比较强的专业基础课，以高等数学和电路分析为基础，还涉及线性微分方程、积分变换、复变函数等多门数学课程的内容，覆盖面广。因此，为了掌握所学内容，要求学生必须投入一定的时间，同时要求学生具备较强的抽象思维能力。
（二）学生特点分析
在信号与系统课程开课之前，虽然已经完成了《高等数学》、《工程数学》、《大学物理》、《电工技术基础》、《电子技术基础》、《程序设计基础》、《MATLAB基础及应用》等前导课程的学习，但是不少学生的数学运算能力和电路分析能力仍较薄弱，直接导致在学习过程中学生产生为难情绪，将学不会和学不好等问题归结为前导课程没有掌握好，从而失去学好信号与系统的信心。同时，由于学生课余没有大块时间进行集中学习，也无法在短时间内弥补前导知识的缺失，对于抽象思维能力弱的同学，学习和掌握过程将更加吃力。
（三）教学辅助手段分析
随着信息技术的快速发展，越来越多的信息技术手段成为课堂教学的有效辅助手段。泛雅平台和雨课堂就是其中应用比较普遍的两种手段，泛雅平台为翻转课堂的课前和课后实施环节提供了有效辅助手段，教员通过泛雅平台不仅能够将电子幻灯、电子教案、视频动画、仿真软件、效果演示、实验编程等教学资源进行网上发布，而且可以实现在线测试、讨论交流等；雨课堂为翻转课堂的课中实施环节提供了有效辅助手段，教员通过雨课堂不仅能够实现课堂练习结果可视化，而且可以将授课过程中的电子幻灯投放到学员的雨课堂平台，方便学员标注疑难点。因此，将泛雅平台和雨课堂进行组合使用，为翻转课堂的三个实施环节做好了技术保障。综合上述分析，借助泛雅平台和雨课堂等信息手段，充分利用学员的碎片化时间，实现学生课前自主学习、课中教员精准教授、课后师生间高度互动交流的教学模式。下面以“信号的时域抽样”为例从教学内容设计、教学实施策略和教学特色创新等三个方面进行阐述。
二教学内容设计
信号的时域抽样教学需要实现以下三个目标：一是知识层面的目标。要求学员能够理解时域抽样过程，掌握抽样定理，掌握抽样定理在实际中的应用方法；二是能力层面的目标。要求学员具备运用MATLAB等工具软件对信号进行抽样分析的能力；三是素质层面的目标。能够提高学员自主学习能力和团队协作能力。其中抽样定理既是重点，也是难点。
为达到上述教学目标，按照点、线、面、体的流程对本次课的教学内容设计分析如图1所示。
一是点的层次。根据课程标准，查阅教材内容，确定具体的环节与步骤（概念→原理→应用），分别为：抽样的定义和过程，不失真抽样遵循的原则（内含基于低通信号的分析），频率无限信号的抽样，带通信号的抽样。二是线的层次。分析所需前导知识，支撑本次课教学，如傅里叶变换是抽样定理的理论基础；分析对后续学习的支撑作用，强化学员对知识的系统性理解和掌握，如抽样定理是数字通信系统的理论基础。三是面的层次。分析军事需求，寻求信号的时域抽样与武器装备技术之间的内在联系。教学中以某型超短波跳频电台的数字化改造为例，研究如何基于信号的时域抽样来实现通信。四是体的层次。加强人文知识教育，全面提升学员的综合素质。穿插奈奎斯特和香浓在信息论方面对科学的贡献。
三 教学实施策略
针对学员学习特点，按照课前、课中、课后三个环节有针对性地设计教学实施策略。
（一）课前环节
在开课前三周，教员通过泛雅网络教学综合服务平台布置课前自主学习任务，主要包括：（1）复习傅里叶变换相关知识。（2）什么是抽样？（3）如何实现抽样？（4）什么是抽样定理？（5）已知连续信号f（t）的频谱，现对其进行冲激抽样，抽样角频率为96rad/s,请大家编写Matlab程序绘制出抽样信号的频谱F(W)。
在开课前两周，学员通过泛雅网络教学平台，明确课前学习要求，在线完成课前任务。在开课前一周，教员根据预习效果有针对性备课。针对学员对抽样的基本概念等“是什么”问题掌握较好，然而“为什么”和“怎么做”等问题比较难理解和掌握，在备课期间重点围绕上述两个问题进行准备。
（二）课中环节
在课堂教学时，首先运用泛雅网络平台对课前自主学习任务进行点评，形成“有任务有讲评”的正向闭环回路，既调动了学员自主学习的积极性，又实现了知识点的学习和掌握。其次，借助雨课堂，按照引入、概念、原理、应用、小结、作业等6个环节依次展开，如图2所示。
引入环节：展示某型超短波跳频电台典型军事应用案例，以“如何实现电台模拟信号的数字化呢？”设问引出，实现从实践中寻找问题。概念环节：根据泛雅网络平台布置的“搜集不同的文献中给出的抽样的定义”预习任务要求，设问引出不同的定义形式，归纳不同定义的共同内涵。在抽样过程的讲解过程中，注意引导学员厘清实际抽样与理想抽样的关系。原理环节：通过“脉冲序列的周期T对抽样结果有何影响？”，设问引出抽样定理。这部分内容学员反馈难以理解，采用仿真、动画、虚拟实验等方式重点讲解。以动画的形式演示频谱拓展过程，将抽象的问题形象化。以仿真的形式讲解抽样信号的频谱，将虚拟实验引进课堂。期间穿插人文提升综合素质，通过雨课堂教学辅助软件设置课堂练习考察学习效果。应用环节：以某型电台的数字化改造为例，引导学员理解电台中传输的声音信号的频谱与理想信号的不同。分析并演示某次演习中截取的语音信号的处理过程，引导学员以科研的思维解决电台数字化改造方面的问题。小结环节：以留问“带通信号又是如何抽样的呢？”来引导学员对本次课所学知识的进一步拓展。以思维导图的形式对课堂教学进行归纳总结，培养系统性思维能力。作业环节：包括本次课课后作业和下次课预习任务要求。
（三）课后环节
除了复习巩固和完成作业，学员还可进行线上研讨，教员进一步答疑解惑，完成新知识的再学习。基于泛雅网络教学平台提交作业，平台可以自动统计；基于泛雅平台的讨论区或雨课堂实现辅导答疑和互动交流。
四 教学特色创新
针对学员学习的特点，借助泛雅平台和雨课堂等信息手段，实现学生课前自主学习、课中教员精准教授、课后师生间高度互动交流的教学模式，具有鲜明的特点，主要体现在以下四个方面：
一是教学设计一体化。对课前、课堂和课后的教学进行一体化设计，做到课前学员自主学习、课堂教员精准讲授、课后教学高度互动。
二是教学手段信息化。充分运用信息化教学手段，将复杂的问题简单化，抽象的问题形象化，进一步提高学习效果。
三是教学组织网络化。依托校园无线网，基于泛雅教学平台，营造“课程无处不在、教员无处不在、学习无处不在”的教学网络。
四是教学效果透明化。通过在线测试等方式，既能让教员准确了解学员的学习效果，也能让学员知道自己的学习情况，为后续教学提供依据。
五 结语
与传统课堂授课模式相比，本文所提出的学生课前自主学习、课中教员精准教授、课后师生间高度互动交流三阶段一体化教学方法，充分调动了学生的自主学习动力，将学员的碎片化时间有效利用起来。本文所提出的教学方法已经运用于平均每年20个班次的实际教学中，三年前的平均成绩为75分，近三年的平均成绩为81分，成绩提高了8个百分点。
参考文献
[1]李香林.“信号与系统”课程教学改革的探讨[J].高教论坛,2005(06):159-161+174.
[2]吴丽琴.基于泛雅网络教学平台的电子技术课程教学实践[J].产业与科技论坛,2018,17(18):174-175.
[3]肖安宝,谢俭,龚付强.雨课堂在高校思政课翻转教学中的运用[J].现代教育技术,2017,27(05):46-52.
[4]陈怡,赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术,2014,24(02):49-54.
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