“信号与系统”混合式双语课程教学改革

孙媛媛 赵书慷 贾春娟 朱 珂 白树忠

(山东大学 电气工程学院, 济南 250061)

2017年,山东大学入选世界一流大学与一流学科建设工程,培养高素质、全面发展的本科生既是大学根本价值所在,也是建设世界一流大学的重要目标。与此同时,随着现代电力行业的不断发展,新型电网蓝图与构架不断被提出,全球能源互联网、泛在电力物联网的建设加大了电力行业对人才的需求,培养面向国际与未来的电气工程学科综合人才成为山东大学电气工程学院本科生教育的重要目标之一。因此通过有效的教学改革培养新时代新工科特色学生,提高其创新意识与专业素养,与国际全球能源互联、泛在物联的蓝图建设相接轨势在必行。

“信号与系统”是电子信息与电气类专业的专业必修基础课程[1],也是电气工程学院针对全体本科生开设的第一门双语教学的专业基础课。通过开展双语教学提高学生的英语阅读和听说能力[2],有助于培养具有国际合作和国际竞争力的人才。因此,在我国电力与能源逐渐走向国际化的新形势下,全面提高“信号与系统”双语课程的教学效果,不仅可提升学院本科生的电力系统专业素养,也可有效帮助学生与国际接轨,全面培养具有国际视野的复合型人才。本文结合“互联网+云端学习”混合课程建设与教学实践,从教学资源建设、教学手段更新、评价机制改革和混合式教学实施等方面,介绍“信号与系统”双语课程的改革举措。

1 双语课程教学现状分析

在双语课程教学中,一般采用英文教材、中英文讲授、英文课后习题的方式。然而,在实际教学过程中发现,由于双语课程兼顾外语基础与专业知识,对初次接触的学生来说,课程内容较为难懂。外语基础薄弱的学生易出现顾此失彼的现象,无法达到课程的预期效果,学生知识体系也不够全面,长此以往可能对双语课程丧失兴趣,导致了一部分学生出现专业知识和英语水平双双下降的局面。该问题在山东大学本科生双语教学中有一定的普遍性。因此,在实际的双语课堂教学中,提高双语课程的教学效果,着力解决此矛盾成为该类课程课堂教学改革的关键。

2 互联网+云端学习的课程建设

在“互联网+ ”教育模式下,泛在学习打破了传统课堂教学的时空界限,教室不再是学习知识的唯一场所,纸质教材也不再是课程知识的单一载体[3]。尤其是对于成长于网络时代的“00 后”学生,他们的知识获取方式更加多元化、交流方式更加网络化、学习需求更加多样化和个性化[4]。

2.1 慕课视频资源

课程组为满足学生泛在学习的内在需求,建成了“信号与系统”双语精品MOOC课程。随着互联网媒体的不断进步,数字化课程成为当代大学生们学习专业课程、掌握专业知识的一大利器。对教师而言,视频课程也理所应当成为辅助教学的一大法宝。课程组将“信号与系统”的教学内容切分重塑,环环相扣,录制成多个完整视频,上线了“信号与系统”MOOC 课程,并配备了大量自测习题。让“信号与系统”这门课具有主题明确、简明扼要、重点突出、反复学习、事半功倍的特点。

2.2 线上线下相结合

充分利用线上教学与线下教学的优点,通过课前阶段在慕课的云端平台上传课程的重点、难点和课后习题,让学生自主完成线上学习任务,通过建立QQ或微信群对课程中的重难点进行讨论,线下课程将进一步针对性地详细解答、开展小组作业和师生互动,实现线上线下相辅相成共同提升教学效果的目的。另外,对于因特殊原因耽误课堂教学的学生,还可以进行线上辅导,节省时间,方便补课。开展“线上+线下”教学的方式给双语教学工作的展开带来了巨大便利,可有效提高学生学习效果。

“信号与系统”课程云端与线下混合教学建设的思路是,以慕课作为数字化教学手段,利用社交媒体整合丰富的互联网教学资源,开展“课前引导学生预习、课上启发学生学习、课后引导学生练习”的教学活动,施教流程如图1所示。

图1 施教流程

2.3 讲练相结合

提出适用于双语教学的理论与实践(Matlab上机实验)相结合的线下分组启发式任务教学模式。通过对学习小组布置差异化的理论学习及实践任务,开展Matlab上机实验,利用社交软件给学生推送课堂重难点的语音视频指导,为学生们课后的上机实验提供参考,学生可下载后反复观看,方便深度理解学习。既能帮助学生加深对于专业知识的理解,又能提升学生的协作能力和综合素质。

混合式双语教学改革的特点之一是教师通过组建微信、QQ群,并在群里不定时回答学生们关于理论知识学习中以及上机实验所遇到的问题,在每周的固定时间安排专门地点进行线下答疑、互动和交流,从而将线上和线下教学相结合,更好地推进教学进程,满足学生需要。

3 分组启发式教学

分组任务启发式教学模式可分为三部分:

3.1 课前准备

教学前准备包括外语成绩与专业成绩的摸底调研,确定每位学生专业基础以及外语基础,将学生合理分组,方便教师布置相应的开放式小组任务。由教师提前规划,课题内容根据教学重难点设置,教材知识符合当前研究热点,以教学方式为抓手,以教育效果为导向,设置相应的小组任务,鼓励学生合作完成。

在“信号与系统”开课前我们重点针对某级电气工程学院324名本科生的外语成绩进行了摸排。英语成绩主要参考大一学年大学英语期末考试的平均成绩。调查结果如表1所示。

表1 大学英语考试平均成绩

根据表1的调查结果由教师进行“之”字形分组,将英语成绩较为突出的学生分散在不同小组中,让他们成为“之”字头上的点,从而带动整组的学习。

3.2 课上教学

教学中课堂环节包括教师讲解、学生课堂展示与教师点评三部分。教师主要针对重点知识以及学生疑点开展讲解;学生课堂展示根据教师布置的课题任务,做英文展示;教师点评则是教师针对学生对于课题任务的研究思路合理性、分析方法可操作性以及完成情况做出点评,并给学生的知识盲区提供补充和指导,介绍该领域的前沿进展,最后针对本节课内容进行小结。

3.3 课后训练

教学后开展形式多样的课后训练。在传统的作业训练、课堂小测等教学环节的基础上,鼓励学生动手实践。根据“信号与系统”课程特点,学生分组完成滤波器、傅里叶分析、线性系统传输函数等算法设计,完成Matlab编程和调试,最后在计算机上观察仿真和分析结果,在实践中将理论与实际相结合,达到学以致用的目的。同时,课下布置相关的影像资料类学习,通过“信号与系统”课程相关公开课加深学生的理解,拓宽学生的全球化视野。

4 突出过程评价的测评机制

期末考试前突击复习已成为当代许多大学生备考的常态,然而这样的应试方法往往造成学生对日常课堂学习的松懈、考前“开夜车”的情况。对知识的死记硬背虽然可以在考试中得到不错的成绩,但这种功利主义的学习方式很难学有所悟,显然不符合认知规律和教学初衷。

当实施基于线下任务启发式教学与互联网云端互动式学习的教学体系后,现有的测评机制将难以满足课程建设的需要。因此需研究更为合理与科学的、不仅方便考核更注重激励的测评机制。为保证学生达到更好的学习效果,研究了较为合理的多指标学习效果综合激励测评机制。这不仅是为综合评测学生在各个教学环节参与程度而确立的奖惩制度,更是教师进行反思的风向标,要求教师切实把握学生需求。新的测评机制摒弃了期末成绩为主导的传统评价方法,充分重视学生参与每个教学环节的程度,综合各方面能力进行评价,使培养人才大于培养成绩。

将学生针对教师线上布置的学习任务的完成情况、线下课堂作业的完成情况以及传统的出勤与学期末的成绩等统一归入考核指标体系,根据实际教学安排,对学生各个指标的完成情况按百分制打分,最后根据每部分对应的重要程度给予合适的权重,并加权评价,获得学生学习的百分制成绩,并根据该成绩对学习效果好的学生展开加分激励等举措,形成“评价-激励”的机制。各项指标占比如表2所示。

表2 激励测评机制

5 结语

在“信号与系统”中实行双语教学,有两个好处:一是提升国内高校高等教育的国际竞争力,实现课程内容和教学体系与国际接轨;二是通过开展“信号与系统”双语混合式教学提高学生专业英语阅读和听说能力,培养国际化工科人才。

通过开展“信号与系统”混合式双语课程教学改革,摒弃了传统课堂重教轻学的模式,改变了传统课堂被动思考的特质,减少了传统教学重理论轻实践的现象,采取了全新的分组任务启发式教学,开展了线上与线下相结合、理论与实践相结合的教学改革。同时,进行该双语课程的慕课建设,引导学生通过互联网展开启发式学习,由表及里、多元互动,充分调动学生在双语课堂主动学习的动力。