新冠感染疫情背景下信号与系统课程线上教学的探索与实践

摘  要：突如其来的新冠感染疫情使信号与系统课程转为线上教学。立足于课程特点，采用“课前准备—课中教学—课后反馈与巩固”三段式教学设计。构建以教师为主导，学生为主体，直播平台为支撑的教学模式。课前5分钟互动、融入课程思政、实施线上实践教学、加强课后互动等多措并举夯实线上教学。践行立德树人和教书育人使命，实现课程教学目标，教学效果良好。

关键词：线上教学；信号与系统；教学改革；混合教学模式；教学平台

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）24-0037-04

Abstract： The sudden epidemic of COVID-19 forced us to change the teaching mode of the Signal and System course to online teaching. Based on the characteristics of the course， the three-stage teaching design of "preparation before class - teaching in class - feedback and consolidation after class" is adopted. We build a teaching mode with teachers as the leading role， students as the main body and live broadcast platform as the support. We carry out five minutes of interaction before class， integration into the ideological and political education of the course， implementation of online practical teaching， strengthening interaction after class and other measures to consolidate online teaching. It has fulfilled the mission of cultivating morality and educating， achieved the teaching objectives of the curriculum， and good teaching effectiveness.

Keywords： online teaching; Signals and Systems; teaching reform; mixed teaching mode; teaching platform

2022年3月初，新冠感染疫情（以下简称“疫情”）突袭吉林长春，并迅速蔓延。面对突如其来的疫情，按照长春市教育局相关要求，学校决定：自3月9日起，全校各校区本科及研究生教学全部课程（含实践教学）转为全员线上教学，要求各教学单位高度重视线上教学工作，确保按教学计划开展线上教学，全力保障线上教学质量。在此背景下，信号与系统课程由开学初的线下理论教学转移到完全的线上教学。虽然疫情来得猝不及防，但在疫情常态化模式下，任课教师对线上教学已经做好充分准备，有条不紊地全面开展线上教学，实现了线下和线上教学的无缝切换。

一  线上教学过程

（一）  教学平台选取

立足于信号与系统课程特点，依托吉林大学在线学堂（对接手机端超星学习通）及已录制和上传的教学资源，结合各教育教学平台的特点，采用“钉钉+超星学习通+中国大学慕课”的多位一体教学模式，充分利用各平台特点和优势，弥补单个平台使用中的局限，实现多个平台交叉融合助力线上教学保质保量。以上三大平台在教学过程中各尽其责，具体分工见表1。

（二）  线上教学的实施

信号与系统课程线上教学流程采用三段式教学设计，即课前准备—课中教学—课后反馈与巩固[1]。构建以教师为主导，学生为主体，直播平台为支撑，数字资源为依托，优秀慕课为延伸的教学模式[2]，如图1所示。

1  课前准备

教师课前需要做诸多教学准备工作。根据教学大纲制定教学计划和教学目标；修改和优化课件内容；录制课程视频，以供学生预习、复习课程以及因故无法进入线上课堂上课所用；在学习通中上传课程教学资源，包括课程视频、电子参考书、相关课件、教学要求和知识扩展学习资料等，为学生提供丰富的教学资源；向学生推送本次课程的教学任务单；构建试题库和作业库；准备课堂讨论和随堂测试内容；预设学习通中的定时上课签到功能。

学生可根据教师提供的教学资源和自身的学习情况选择性地进行资料查询、课前预习，完成教师布置的任务单，做到温故知新。

2  课中教学

上课前10分钟学习通定时发布上课签到，自动考核学生出勤情况，并及时提醒未到课同学，以提高学生出勤率，调整学生的上课状态。课程开始后，教师在钉钉课程群内发起在线课堂，进行课程直播。每次课程先利用5分钟时间回顾上节课的知识要点，以保证课程的连续性。利用PPT、手写板、flash动画等多种技术手段力求把枯燥复杂的定义、定理、证明和解题过程清晰易懂地展示给学生。直播中根据学生任务单的完成情况适度调整课程进度，注重课程重点和难点的解析。采用启发式、研讨式、讲授式等教学方式，增强课程黏性，提高听课效果，启发学生深入思考问题，促进创新人才培养。采取多种方式调动学生课堂学习的积极性，如课堂的直接提问、学生抢答；在学习通中发起主题讨论，学生自愿参与回复；设置随堂测试等。实现递进式、深层次师生互动，活跃课堂气氛，提升学生参与度，激发学生学习热情，检验课堂教学效果。

学生快速签到后，进入上课状态，认真听课，积极参与师生互动、主题讨论，亦可在课堂上或讨论区对不理解的知识点发起提问。

3  课后反馈与巩固

课堂直播时间总是有限的，教师需充分利用好学生课余时间。在学习通中发布课后作业，限定学生在规定时间内提交，以了解学生课中学习效果，采集与分析学生作业中易错知识点等数据，在后续的习题课中重点讲解，查缺补漏。针对学生在班级群内或私信中对课程内容的疑惑进行答疑回复，使学生真正理解课堂讲授的所有内容，扩展教学深度。引导学生进行仿真实验，通过实验的角度理解相应知识点。

学生除了按时提交作业外，要对所学的内容进行归纳总结，巩固所学内容，发现似懂非懂的问题，及时有效解决；适当学习教师推荐的精彩慕课，作为课程知识的巩固和拓展。

（三）  课程考核设计

课程考核方式潜移默化地影响着学生积极、努力学习的方向和学习效果。合理的考核设计能够促进学生对知识的消化、吸收和产出，能够科学评价学生对知识的掌握和灵活运用情况。结合线上教学过程的特点，信号与系统课程优化了考核评价体系，采用表2的考核标准。在以期末考试为主的前提下，注重学生学习过程考核[3]，鼓励学生积极参与课堂提问和讨论活动，激发学生课堂思维的活跃度和学习的主观能动性，督促学生课后及时总结和巩固，通过课后作业和单元测试体现阶段性学习效果。期末考试题型以填空题、简答题和计算题为主，考题内容覆盖课程教学要求的各个部分，重点考核各章节的主要知识点，把握考试难易度、提高区分度。通过这种多维度考核方式，综合考量学生对课程知识的掌握程度，全面、客观、公正和准确地反映学生的学习效果。

二  多措并举夯实线上教学

（一）  课前5分钟互动

线上教学开展后，校园的疫情形势一度非常严峻，封校转为封寝。学生足不出寝，在紧迫的疫情形势下和有限的生活空间内，极易产生心理上的变化，出现不稳定的情绪、焦虑、担忧等状态，这势必会影响着课程的学习效果。信号与系统课程开展“课前5分钟抗疫精神宣讲活动”，教师和同学们在全校师生同舟共济、抗疫攻坚的背景下进行宣讲、交流和讨论，讲述学校、学院、师生们在抗疫过程的典型案例和感人故事。建立有温度的校园文化氛围，对学生进行心理疏导，积极传递正能量，增强学生的抗疫信心，鼓励学生共克时艰、战胜疫情，激励学生不受疫情干扰、安心学习。在一次内容包含“后勤部门为保障学生餐饮所做的艰辛工作”的宣讲中，学校简短的一句推送“孩子们，我们一定会把饭供上！”，加一张配图（穿着防护服的食堂工作人员们正在打包饭菜），瞬间让全体师生破防。同学们表示，绝不让疫情阻止他们勤奋学习的脚步。

（二）  融入课程思政

落实立德树人的根本任务，结合学科前沿、热点话题和抗疫形势等多个角度，在信号与系统课程的教学中开展课程思政。在注重知识传授和能力培养的同时，有机融入德育元素，对学生进行价值引领，努力实现全方位教书育人。在疫情防控当下，可以随时结合疫情话题引入思政。比如在讲解系统冲激响应特性时，明确系统相当于一个处理器，对输入的信号进行加工处理，而系统的冲激响应表征系统的自身特性，可以通过激励与响应的运算进行求解，但与激励信号无关。正如人体这个复杂的系统，不同人体有不同的病毒抵御系统，面对同样的新冠病毒入侵，不同体质人体的症状截然不同，有无症状感染者，有轻型患者，有重症患者，还有死亡病例，这充分体现了人体自身免疫系统的不同。通过与人体系统的对比解析，加深学生对系统冲激响应的理解，同时提升学生的健康意识，勉励同学们注意锻炼身体，强健体魄，提高免疫力，改善自身系统特性，勇敢对抗病毒威胁。再比如在讲授傅里叶级数时，将各次谐波叠加合成方波的过程比拟为全校师生众志成城、共同抗疫的过程，比拟为科技进步、社会发展的过程，各次谐波、校园里的每位师生、社会的每位成员都起着不可替代的作用，培养学生奉献意识、团队协作精神，聚焦社会责任感，鼓励学生不断完善自我，激发科技报国使命感。

（三）  实施线上实践教学

实验可以验证理论，使学生加深理解理论知识并进行探索创新。结合疫情防控形势，充分利用线上实验教学优质资源，采用软件MATLAB引导学生进行虚拟实验。例如，学生通过实验可以观察对称的周期方波利用傅里叶级数形式表示时，取不同的项数时有限级数对原函数的逼近情况，直观地了解傅里叶级数的含义，并理解级数中各种频率分量对波形的影响[4]。同时，亦可观察到吉布斯现象。虚拟仿真实验可以打破时间和空间的壁垒，让封闭在寝室的学生充分利用课余时间，验证、巩固理论知识，并进行研究、探索和创新。

（四）  加强课后互动

通过问卷调查、投票选择、词云图等多种方式加强课后师生互动，倾听学生心声，关注学生的身心健康，跟踪学生学习状态，掌握学生课程内容学习情况，了解学生学习和生活中的问题和困惑，并及时调整授课进度和内容，分析和解决学生提出的各种问题。以保障信号与系统课程线上教学的顺利开展，提升课程线上教学效果。

三  线上教学效果评价

吉林大学线上课程教学效果评价采用“校督导-院督学-学生”三级教学评价体系[5]。校督导组和院督学分别由学校和学院资深教学专家组成，督导和督学专家随机抽查各门线上课程运行情况，根据评价指标形成具体评教意见，并及时反馈给学院和任课教师，实现校院两级“以督导促帮助、以督导促服务、以督导促提升”的评教理念，保障在线教学质量稳步提升。信号与系统课程自线上教学开展以来，督学多次走进线上课堂，对线上教学方式、过程和效果给予了肯定的评价。学生评教在吉林大学教务管理信息系统中完成，依据吉林大学在线教学质量评价指标对任课教师的教学效果进行综合评价。信号与系统课程的学生评教结果见表3，学生的反馈给予了本门课程较高的教学评价。期末评教结果相比期中，满意度有稳步提升，位居学院评教排名前列。