“信号与系统”新形态教材建设与教学应用的思考

［摘 要］ 教材作为教师组织教学活动和学生开展学习活动的重要载体，是达成教学目标的基本依据。以纸质教材为核心，以信息技术和互联网技术为手段，将数字资源与纸质教材充分融合的新形态教材，以其特有优势引领了教育信息化时代教材建设的新趋势。分析了近年来“信号与系统”新形态教材的主要特点，结合教学团队课程理念及建设资源，提出“信号与系统”课程新形态教材的建设路径，坚持内容为本、立足翻转课堂、融合信息技术、强化知识连通、促进泛在学习、赋能教学评价，并探讨新形态教材在教学中的应用成效。

［关键词］ 信号与系统；新形态教材；教材建设；教学应用

［基金项目］ 2023年度海军工程大学教育科研课题“‘信号与系统基本理论’新形态教材建设路径及教学应用策略研究”（NUE2023ER18）

［作者简介］ 于燕婷（1983—），女，江西抚州人，硕士，海军工程大学电气工程学院副教授，主要从事信号与系统、数字信号处理理论教学和信号检测及处理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）03-0041-04 ［收稿日期］ 2023-11-20

引言

教材与教学相伴而生，教材作为教师组织教学活动和学生开展学习活动的重要载体，是达成教学目标的基本依据。教育数字化的时代背景下，以互联网、多媒体、大数据为代表的信息技术给传统教材、教学资源的呈现和建设方式带来了强烈冲击，不仅使传统教材模式发生了重大变革，也重新定义了教材、课堂与教学的关系［1］。以纸质教材为核心，以信息技术和互联网技术为手段，将数字化教学资源与纸质教材充分融合的新形态教材，成为信息化时代教学活动的关键支撑要素。近年来，信息技术与教育教学深度融合的多介质教材、智能化云教材等新形态教材不断涌现，在多元化的教学模式中发挥着重要作用［2］，成为学生个性化自主学习的现实需求。

一、“信号与系统”新形态教材的主要特点

课程团队一直关注“信号与系统”课程教学内容及教材出版情况。近年来，“信号与系统”新形态教材陆续完成建设并相继出版，见表1。新形态教材建设目前正处于发展阶段，整体规模和质量均有待提高，尚未被广泛地建设和应用。各高校结合自身数字化资源及课程特点开展了系列教材改革，为“信号与系统”新形态教材建设积累了宝贵的经验［3］。从表1可以看出，近年来新形态教材的主要特点表现为以下几个方面。

（一）教学过程交互性，助力学生自主学习

新形态教材可更好地为教学组织和教学实施服务。在内容编排方面，各章节前有导引设问、思维导图、关键知识概要等，后有结语小结及开放性问题，对该章重要思想、方法及内容间的逻辑关系穿针引线、画龙点睛；合理分层，设置自测、基础、提高、实践等不同类别和不同难度的习题，并提供习题解答视频，即符合学生认知规律，提升教学过程交互性，帮助学生自主学习，为学生课前预习和课后巩固检验提供助力。

（二）教学内容具有丰富性，助力学生思维拓展

将“信号与系统”课程涉及的抽象晦涩的概念、原理和方法，嵌入文本、彩图、动画、音视频等数字化资源，生动形象地呈现相关知识点，降低知识点理解难度；同步配套教学大纲、PPT课件、云教材、程序源代码及仿真结果等课程资源，极大地丰富了知识的呈现形式，拓展了教材内容，实现资源的集约利用，为学生提供了更多的学习方式和思维探索的空间［4］。

（三）课程思政多样性，助力价值自然浸润

无论专业课程教材还是普识课程教材，本身都具有思想政治性，都须体现国家意志［4］。如在讲述赫维赛德到拉普拉斯、工频干扰下的低频信号检测、电力系统谐波分析等科学发展及理论应用中，自然阐述其思政内涵，与专业知识有机融合，与学生价值观塑造交汇，才能引起学生的情感共鸣，让学生自然接受，从而实现内化于心、外化于行的成效［5］。

（四）资源更新及时性，助力同步技术前沿

新形态教材配套建设数字资源，“一书一码”形式下，及时在后台进行资源更新即可；“一书多码”的教材，只涉及二维码的更换，避免了教材内容的增删和修改导致大量动版的现象，加快了教材的更新周期，也保证了教材内容的先进性。

新形态教材与纸质教材内容一脉相承，配套多种教学资源，既发挥了“能学辅教”的作用，又可根据专业性质、课程特点、教学需求等进行内容编排，选择适当的呈现形式，助力教师开展线上线下混合式教学［6］。新形态教材将具有更强的生命力，也是教材发展的必然趋势。

二、“信号与系统”新形态教材建设与应用的思考

“信号与系统”课程是海军工程大学雷达预警类、信息通信类、测绘导航类等21个专业的专业背景课，其理论及方法在电子信息、通信、电气工程、声学、地震学、生物医学、社会经济、军事等领域都有着广泛的应用，课程受众多、应用广，在海军人才培养中起到了强有力的支撑作用。课程教材的形式、内容尽管仍在不断更新和发展，但教材建设应始终坚持以内容为本、立足翻转课堂、融合信息技术、强化知识连通、促进泛在学习、赋能教学评价，更好地服务于课程教学［7］。

（一）坚持内容为本，强化知识连通

纸质部分作为新形态教材的信息承载基础“骨架”，是教学内容的主体，也是学生学习的重要前提。新形态教材出版要牢牢坚持“为战育人”导向，以内容服务为根本，对纸质教材结构及内容进行优化编写，语言精简、结构完整、重点突出、主线清晰，只有如此才能让学生更加轻松地实现自主阅读，促进深度学习。

1.保留经典理论方法，突出核心概念物理意义。“信号与系统”课程内容理论成熟、体系严密、方法完善，主要围绕“一个任务、两种系统、两类方法、三大变换”知识结构展开，教材核心内容相对稳定，强化基函数、冲激函数、冲激响应、系统函数、频域响应函数等核心概念，突出傅里叶变换、拉普拉斯变换与z变换物理意义及概念在工程实例中的应用，加深学生对核心知识理论的理解认知，提高学习效率。

2.构建程序化知识体系，实现知识有效泛化。课程中信号分析是基础，系统分析是桥梁，仿真分析为手段，可以实现原理、方法和应用的有机结合。通过构建时域与变换域分析理论、抽样理论、谱估计理论的知识体系，应用MATLAB仿真分析技术，验证掌握信号变换的基本原理与内在规律，实现利用所学知识转化为对新情况和新问题的实践分析能力。

3.凝练跨学科工程案例，强化知识与应用连通。“信号与系统”课程是一门跨学科的工程课程，涉及许多不同的领域。结合海军工程大学课程开设专业的特点，课程组在原教材内容基础上，设计增加了信号与系统理论在相关专业领域中的应用章节，梳理凝练了基于带通采样原理的通信系统实现、基于高通滤波的雷达MIT信号处理、基于频谱分析的电机故障诊断等6个应用案例，强化理论知识、仿真分析、工程应用与学生专业背景的链接效应，培养学生的综合素质和跨学科思维能力。

（二）立足翻转课堂，促进泛在学习

新形态教材的应用虽然对传统教学理念和教学行为带来不小的冲击，但它并不是从根本上变革课堂教学的范式，而是强调通过使用数字教材对现有教学进行优化。翻转课堂是近年来在反思和重构传统教学的基础上形成的一种教学策略。将新形态教材使用与翻转课堂相结合，通过信息技术与数字资源支撑，知识传递于课前，知识内化于课中，知识迁移于课后，实现教学过程的渐进革新。

1.优化预习任务，引导自主学习。结合教学目标和学生学情，教师将知识应用转化为导引问题，精心设计课前预习任务单，明确预习目标及任务要求，并依据学生学习结果反馈优化课堂教学设计。依托新形态教材中简洁精炼的文本内容以及微课动画、仿真试验、虚拟现实、知识图谱、阅读练习等高效集约的数字资源，激发学生学习动机，引导学生自主学习，完成课程内容的预习与自测，为课堂讨论和深入学习做好准备。

2.强化学习策略，促进深度学习。在线下课堂中，教师针对课前测试开展答疑解惑，结合教学目标的重点和难点内容进行指导性讲解。通过创设情境问题、引入项目案例、前沿技术发展等环节设定，强化参与式学习策略，引导学生提出自己的疑问、分享自己的观点，并与其他同学进行交流和合作，教师进行适当的点拨、解答、补充或延伸，对课程内容形成清晰的认知，帮助学生深化理解和应用所学知识，促进学生的学习方法从浅表学习转向深度学习。

3.匹配优质资源，支持个性学习。新形态教材高效集约不同层次、不同类型的优质教学资源，促进泛在学习的发展。如课后，学生可以根据自身情况调整学习内容和节奏的需求，选择复习方式，完成基础、提高和挑战性等不同难度或专题类的习题，对课程内容进行检测巩固；通过设置拓展阅读、实验探究、仿真验证等环节，学生结合自己的兴趣和需求深入学习，进行知识拓展迁移应用。

（三）融合信息技术，赋能教学评价

依托学习分析和智能交互等前沿技术支持，新形态教材逐渐实现学习数据自动采集与精准分析等功能，负载了更加强大的教学评价功能。通过学习数据的直观呈现和教学行为、学习行为的分析成果，教师可以更为精准地诊断学生的学情、学习轨迹及学习成效，对学生的评价从经验性转向科学性，从延迟走向及时，从笼统走向精确。

新形态教材中纸质文本与数字资源兼具，要发挥两者共促共生、此长彼长、优势互补的教学效应，离不开教师的主导。只有教师认识到教育数字化转型对教学质量的重要性，愿意投身于教材建设的实践中，主动适应新时代教学和课程建设以及学习需求带来的新变化，积极探索课程、教材、学习者融合创新的教学模式，才能真正成为课程改革的践行者，为一流人才培养贡献力量［8］。

参考文献

［1］尹逊波，吴勃英.立足课堂建设新时代的微积分课程教材［J］.中国大学教学，2018（12）：88-90.

［2］张炜.新形态课程与教材建设［J］.中国大学教学，2018（1）：85-86.

［3］陶丹，胡健，李艳凤，等.信号处理系列课程新形态教材建设［J］.教育教学论坛，2019（49）：1-2.

［4］刘胜华.论高校专业教材编写中思政元素的挖掘与融入［J］.武汉理工大学学报（社会科学版），2022，35（4）：38-43.

［5］梁浜雷，赵亚奇，赵振新，等.信息化条件下高分子材料及应用立体化教材建设研究［J］.河南化工，2021，38（2）：57-59.

［6］陆慧萍.新形态教材建设的内涵及其数字资源建设要点分析［J］.传播与版权，2023（12）：13-15，19.

［7］单新涛.数字教材的教学功能研究［D］.昆明：云南师范大学，2023.

［8］朱健民.新时代如何加强课程、教材及学习者的融合［J］.中国大学教学，2018（9）：93-96.

Thoughts on the Construction and Application of New Form Textbook for Signal and System

YU Yan-ting， ZENG Hai-yan， LI Long-mei

（College of Electrical Engineering， PLA Naval University of Engineering， Wuhan，

Hubei 430033， China）

Abstract： As an important carrier for teachers to organize teaching activities and students to carry out learning activities， teaching materials are the basic basis for achieving teaching objectives. New form textbook， which takes paper textbook as the core， Internet as the carrier， and information technology as the means， integrates traditional paper textbook and digital resources to form its unique advantages. It will lead the new trend of textbook construction in the educational information age. This paper analyzes the main characteristics of the new form textbook of “Signals and Systems” in recent years， combining the curriculum concept and construction resources of the teaching team， and puts forward the construction path of the new form teaching material of “Signals and Systems”. Based on flipped classroom it insists on content-based， integrates information technology， strengthens knowledge connectivity， promotes ubiquitous learning， and enables teaching evaluation. The application effect of new form textbook in teaching is also discussed.

Key words： Signal and System; new form textbook; textbook construction; teaching application