基于成果导向的信号与系统课程混合式教学模式探索与实践

高雪飞 朱开宇

摘  要  对于工科专业，培养德才兼备的复合型工程技术人才是新工科建设和课程思政建设的共同目标，成果导向教育是有利于实现此目标的一种先进的工程教育理念。电子信息类的学科基础课信号与系统因自身的课程特点，在以成果为导向开展教学时遇到一定的困境，为突破这些困境，对基于成果导向的线上线下混合式教学模式进行探索和实践。

关键词  信号与系统；
课程思政；
成果导向教育；
混合式教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）09-0094-03

0  引言

目前，成果导向教育（Outcome-Based Educa-tion，OBE）已成为我国高校教育改革的主流理念之一。成果导向教育是指以最终的学习成果为导向进行教学设计，开展教学活动，最终学习成果既是成果导向教育的终点，也是其起点[1]。

习近平总书记在中央人才工作会议上强调：当前，我国进入了全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的新征程，我们比历史上任何时期都更加接近实现中华民族伟大复兴的宏伟目标，也比历史上任何时期都更加渴求人才[2]。为了适应新时代新形势下的人才需求，国家正在加快推进新工科、新医科、新农科、新文科建设，并全面加强高校课程思政建设，二者是统一于立德树人的总体教育目标的。对于工科专业来讲，要着力培养政治信仰坚定、勇担社会责任、胸怀家国未来，具有宽厚的知识基础、更强的创新创业能力、良好的职业道德素养、跨界视野和交叉整合能力的高素质工程技术人才[3]。因此，工科专业应以培养如上所述德才兼备的复合型工程技术人才作为人才培养的最终成果，以此为导向进行课程建设，开展教学。

1  信号与系统课程以成果为导向开展教学时遇到的困境

信号与系统课程是电子信息类专业的学科基础课程，在本科教学中起着承前启后的重要作用，前导课程包括高等数学、复变函数与积分变换、电路等，而以它为基础的后续课程包括通信原理、数字信号处理和移动通信等。因此，信号与系统课程是学生进入信号处理领域和通信领域的敲门砖，是学生专业素养的培育起点。

因为课程本身的特点，在以成果为导向开展教学时遇到一定的困境：1）课程内容较多，且涉及大量前导课程知识，但学时有限，使得教学时間安排紧张，不利于拓宽知识面，开阔视野；
2）课程内容较为抽象，学生不易理解，对知识的掌握不够扎实；
3）课程内容偏重理论和公式，在思政元素的挖掘和融入上有一定难度；
4）课程内容主要是信号与系统分析的基础理论和方法，和实际应用联系不够密切，不利于培养学生的创新能力和学科交叉整合能力。

2  基于成果导向的混合式教学模式的目标达成策略

2.1  逆向设计，持续改进

按照逆向思维进行课程教学体系的设计，如图1所示。以人才培养目标为导向确定课程教学目标，课程教学目标包括知识目标、能力目标和价值目标；
以课程教学目标为导向设计教学环节的各组成要素，包括教学内容、教学资源、思政素材、教学环境、教学活动、教学方法和评价方法；
然后实施教学，完成教学过程后，利用评价方法进行教学效果评估，根据评估结果，持续改进、形成闭环。

2.2  线上+线下立体化教学

采用“线上（SPOC、MOOC、其他网络资源）+线下（板书、多媒体、仿真）”的混合式教学模式。SPOC采用超星泛雅网络教学平台，完成课前前导课程知识点的复习、拓展知识准备、讨论、测验，课上签到、测验、问卷、选人回答，课后全面复习、知识点复习、章节测验、作业、讨论、拓展知识学习。选用优质的信号与系统MOOC，作为同课异构学习资源，学生可感受不同的教学思路和教学风格，触发对知识的深入领会和思考。充分引用其他网络资源用于对知识点的解构、深化和拓展。线下完成主要内容教学、典型习题精讲、程序仿真、小组任务、小组讨论等，实现教学内容的立体化。线上线下教学资源融合使用，按照课前、课堂、课后三个阶段组织实施，线下课堂和线上网络教学间无缝切换，实现教学环境的立体化。成果导向教学强调以学生为中心，主题丰富、形式多样的课程资源可满足不同层次学生的学习需求，学生可根据自身情况自主学习，从而能够分层异步、梯次渐进地教学，实现教学过程的立体化。

2.3  教学内容形象化

在线上线下教学中大量引入演示动画、程序和科教视频，将深奥、抽象、枯燥的理论和公式以直观、形象、生动的形式展示给学生，一方面增强学习的趣味性，提高课堂吸引力；
另一方面化解学习难点，帮助学生理解和掌握知识。

2.4  紧密联系应用与前沿

教学内容既要充分融入生活和工程应用实例，也要充分拓展前沿性、时代性的知识，引导学生从理论知识逐渐拓展到实际应用和学科前沿，提高学生对专业学习的认同感和关注度，激发学生的学习动力和专业志趣，从而引导他们在专业领域继续深入学习和积极探索创新。

2.5  思政融入打破时空壁垒

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：要运用新媒体、新技术使工作活起来，推动思想政治工作传统优势同信息技术高度融合，增强时代感和吸引力[4]。专业教学中的思政融入也要利用互联网，广泛运用新媒体、新技术，因此，思政融入要突破时空限制，在时间上从课上延伸到课下，在空间上从线下延伸到线上。深挖、细挖教学内容的各知识点中所蕴含的思政元素，建立教学内容与思政融入映射关系表，细化线上线下思政教学从整体架构到设计实施的各个步骤，开拓思路，优化思政教学形式、创新思政教学方法，形成完整的线上线下思政教学体系，将思政融入贯穿课上课下、线上线下教学的各个环节，实现“专业+思政”同向同行、互为依托、相互促进、协同育人。

3  基于成果导向的混合式教学模式的实施

3.1  课程资源建设

按照形式划分，课程资源包括PPT、视频、动画、网络文章、期刊文献、程序、PDF或者Word文档等；
按照类型分类，课程资源包括课件库、课程视频库、习题库、试题库、程序库、电子书库、动画库、前导知识专辑、后续知识专辑、拓展知识专辑、文献库、小视频库、引用视频库。根据每个教学单元的内容特点和教学目标统筹规划、合理选取这些教学资源，并确定相应的组织关系和呈现方式，形成资源应用单元环境。线上按照课前、课中、课后的顺序使用资源，用于课前准备和预习，课中随堂练习，课后复习、延伸和拓展。线下对资源使用时，课堂讲授时更注重插入视频、动画、程序仿真结果，以激发学习兴趣、化解学习难度、深化对知识点的理解；
实验环节主要使用例程和参考文档；
小组任务则根据需要适当选用各种形式和主题的教学资源。

3.2  课程思政建设

立足学科的理论、方法和视野，确定总体思政目标：“追寻科学家足迹：培养科学精神”“理论联系实际：锤炼工程素养”“迁移知识内涵：提升人文修养”“了解通信时事：激发爱国情怀”。思政元素的挖掘和融入以专业知识为切入点，因势利导，充分细化。一方面通过探寻内涵和迁移思考方式向内挖掘思政元素，融入时由知识内容引出思政内容，思政内容又进一步增进学生对知识内容的理解；
另一方面通过向外延伸，拓展知识点引出思政内容，思政内容又增加知识内容的趣味性和应用性，开阔学生的视野。思政内容与专业知识做到深度融合，建立生成性的内在契合关系，同向同行、互相促进、形成合力。

3.3  丰富教学内容

在教学内容中融入更多应用实例，根据教学环节和知识点的不同，融入各种深浅度不同的应用实例。课程引入环节融入应用实例以激发学习兴趣。例如：利用微信发送图片、语音、文字消息传送相同信息的生活实例，引出消息、信息、信号概念的学习内容；
利用日常生活中对带宽一词的理解，引出带宽的内涵。在讲授较为抽象的内容时，融入应用实例用以化解学习难度。例如：用体重测量与记录过程、手机中语音信号的变换过程来讲解抽样量化编码过程；
用磁带放音的实例来说明信号的时域展缩和频域展缩的关系。理论知识实际应用环节融入应用实例以让学生认识到学习的意义和价值，增强学习的信念和信心。例如：利用奇偶分量分解来合成人脸，利用冲激响应和卷积实现变声。

3.4  创新教学活动

依托线上线下教学模式，践行自主学习、探究学习、合作学习理念，开展讨论发帖、小组任务等教学活动。线上讨论发帖内容包括知识点的总结比较，资料的查阅分析，知识、方法、思想的深入理解和思考等。小组任务可以包括文献阅读并制作汇报PPT，完成实例项目并录制讲解视频等。在这些活动中，教师转变为导师，讲授转变为指导和建议，学生在互相竞争与合作中感受到学习的快乐，激发学习的兴趣和热情，焕发内在潜力，增强克服困难的毅力和深入学习的信心。同时，这些活动开阔了学生的视野，引导他们深入学习和思考，培养了他们将理论知识应用于实践的能力和初步的科学研究能力。

3.5  改革考核方式

教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[1]。建立成果多元化考核方式，考查学生的总体学习产出，充分发挥课程考核的导向作用。

3.5.1  考核过程全程化

将过程性考核贯穿于教学全过程，通过及时、即时考核，督促学生端正学习态度，增强学习效果，帮助教师实时掌握学生学习情况，进行教学反思，调整教学策略。

3.5.2  考核内容综合化

在考核中，特别是在过程性考核中，丰富考核内容。基于适当的考核方式，考核内容从理论到应用、从知识到思维、从专业修养到人文思考，引导学生从理论学习到科学实践、从知识探索到理性思辨、从专业素质到人生目标和价值实现。

3.5.3  考核形式多样化

依托“线上+线下”教学，采取灵活多样的考核形式，包括PPT或视频观看完成度、讨论、课堂问答、测验、作业、程序仿真、小组任务、实验和考试等环节。

4  结束语

成果导向型教育理念秉持以学生为中心、以学习成果为导向和持续改进三大原则[5]。通过期末对学生线上教学资源使用情况和考核结果进行的统计、分析与评价，以调查问卷、讨论发帖形式获得的学生对课程和教学质量的评价与反馈，发现基于成果导向的线上线下混合式教学模式可以克服传统教学模式遇到的困境，能够更好地实现成果导向教学。

1）学习内容和学习过程更为灵活，可以满足学生不同阶段的学习需求，实现差异化教学；
教师与学生多渠道、高效互动，提高了学生学习的积极性和参与度；
教师通过线上平台数据，掌握每位学生的学习情况，有利于及时改变和调整教学内容与教学方法。因此，和传统线下模式相比，学生的中心地位更加凸显。

2）实现多样化教学资源的优化整合，教学内容更加丰富，从理论知识拓展到实际应用和学科前沿；
过程考核环节更加多样化，督促学生重视平时学习过程，注重学习内容的鞏固和积累，使学生对知识的理解更加深入、透彻，掌握得更加扎实、牢固；
课程思政元素的融入更加细化深入，贯穿课上课下、线上线下教学全过程。因此，能够更好地践行以学习成果为导向的教育理念，更好地落实立德树人的根本任务，进而更有利于培养具有更加开阔的视野、更加宽厚的知识基础、更强的创新创业能力和交叉整合能力、良好的职业道德素养，政治信仰坚定、勇担社会责任、胸怀家国未来的高素质工程技术人才。

3）全程、综合、多样化的考核形式，便于教师及时掌握学生学习成果达成情况，进而对教学过程中各要素适时做出调整；
线上教学通过利用适合的、良好的教学平台更便于教学数据的统计，进行同届学生间的横向对比和各届学生间的纵向对比。因此，以成果为导向的线上线下混合式教学模式更有助于进行教学的持续改进工作。

可见，基于成果导向的线上线下混合式教学模式的实施，能够更好地践行成果导向教育理念，有利于更全面地塑造学生，提高学生的综合素质，推进有理想、有担当、有本领的工程技术人才的培养。

5  参考文献

[1] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[2] 习近平在中央人才工作会议上强调：深入实施新时代人才强国战略  加快建设世界重要人才中心和创新高地[N].人民日报，2021-9-29（1）.

[3] 吴林志.“四维度”新工科人才培养模式 构建与实施路径研究[J].黑龙江高教研究，2022，40（8）：151-155.

[4] 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09（1）.

[5] 黄金，韦芊含.基于OBE 理念的学生学习成果促进中心建设路径研究[J].海峡科技与产业，2022，35（8）：75-77.

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