[摘 要] 为了提高“信号与系统”课程教与学的效率，开展了基于“雨课堂”智慧教学工具和翻转课堂相结合的教学改革。通过合理设计和组织课程资源，利用“雨课堂”开展资源推送，引导学生预习/复习;增加随堂测试环节来提高学生的课堂参与度，帮助学生及时检查学习效果，巩固相关知识点;利用“雨课堂”反馈的学生学习数据进一步调整教学环节。本次教学改革在提高课堂参与度、激发学生学习兴趣、增强学生理论联系实际的能力等方面取得了较为满意的效果，得到了大多数同学的认可。

[关键词] 信号与系统;教学改革;“雨课堂”

[基金项目] 2019年度中国民航大学教育教学改革与研究项目“‘雨课堂技术与轻量级翻转课堂相结合的‘信号与系统（III）课程改革”

[作者简介] 贾琼琼（1986—），女，陕西高陵人，硕士，中国民航大学电子信息工程与自动化学院通信工程系副教授，主要从事信号处理在卫星导航中的应用研究等。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）08-0043-04    [收稿日期] 2020-08-27

一、引言

“信号与系统”是通信工程、电子信息工程和电气工程及其自动化等专业的一门专业基础课程。该课程理论性强、概念多且内容抽象、涉及的分析计算较为复杂，加之部分学生数学功底较弱从而导致学习困难。该课程以往的教学主要采用传统的注入式教学方法，难以激发学生学习热情、培养学生的学习兴趣，因而导致课堂管理难、传授知识难的问题。学生在学习的过程中多以考试为目的，将较多精力投入到理论推导计算，缺乏对相应物理意义的理解，因此难以达到理论联系实际的效果。

“雨课堂”是一款先进的智慧教学工具，它将信息技术融入PPT和微信中，支持课前预习材料推送，课堂授课点名、测试、互动，课后作业点评、交流讨论以及学生学习数据反馈等几乎所有教学环节。“雨课堂”能够实现教师与学生之间的即时互动、视频资源课件和学习任务推送，通过后台实时记录收集学生的学习行为，为实现过程评价提供技术保障[1-3]。鉴于目前“信号与系统”课程教学中存在的问题，本学期利用“雨课堂”技术对该课程进行了教学改革，教学中增加了课堂测试环节，提高了学生的课堂参与度;在教学过程中增加了更多实例辅助理论知识的讲解，激发了学生的学习兴趣，同时也加深了学生对实际工程问题的理解。“雨课堂”不但对学生的学习效果进行了记录和反馈，而且，为教学环节的调整改进提供了重要指导。

翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，将学习的主动权从教师转移给学生，让学生自主掌握满足自身需求的学习。在此过程中，教师有更多时间与每个人交流互动。翻转课堂包括问题引导、观看视频和问题解决三个主要环节[4，5]。老师课前需精心准备教学视频及其他辅助材料，设计好探索性问题推送给学生。学生课下通过这些素材自学。在此过程中可借助网络查询、与同学互动等多种方式解决教师提出的相关问题，并将不懂的知识反馈给老师。这就使得课前的教学活动不再是简单的阅读课本预习，而是通过教学视频、问题回答等方式自主学习，即便课前学习存在问题与困难，学生也能够在课堂中得到教师的指导、同学的帮助。

本学期开展了基于“雨课堂”技术和翻转课堂相结合的“信號与系统”课程教学改革，在教学改革中充分利用“雨课堂”的多种信息化功能，为翻转课堂的顺利高效开展提供了可靠的技术手段;而翻转课堂教学模式的开展则调动了同学们的积极性，增加了学生在教学过程中的参与度，最终取得了较为满意的教学效果。

二、课外环节的设计

“雨课堂”作为先进的智慧教学工具为翻转课堂的顺利开展实施提供了重要保障。本次教学改革充分利用“雨课堂”的预习资料推送模式，课前通过“雨课堂”为学生推送精品资源共享课相关知识点内容供学生课前预习[1]。此外，设计课前导入式的思考题作为课前任务，引导学生带着问题去预习，并通过对问题的解答来检测预习效果，提高学生预习效率。比如，对于“信号的频谱”这个知识点，设置了如下思考题：第一，防空雷达通过发射电磁波，飞机反射该电磁波，雷达接收飞机反射的电磁波，来发现飞机目标的存在并测量其位置、速度等信息，其中速度信息通过飞机运动所产生的多普勒频率来测量。请问如果我方防空雷达同时接收到多个敌方飞机反射的电磁波信号，如何从收到的信号中快速分析一共有几架敌机？第二，雷达同上，现在考虑雷达除接收飞机反射的电磁波外，还收到了建筑物反射回的电磁波，而且由于建筑物反射面积大，因此其反射的电磁波会淹没飞机目标反射的电磁波，请问这个时候如何检测到飞机目标？第三，美颜相机是现代爱美人士照相的首选，它能将一张有斑点、痘痘或者皱纹的脸拍出非常光滑美丽的效果。请问在拍照的过程中，美颜相机到底“做”了什么？第四，有一张已经模糊的旧照片，请问该怎样还原？所设置的这些思考题来源于实际工程问题，或者是与日常生活中用到的现代化工具密切相关，因此能够引导学生在学习的过程做到理论与实际相结合，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。

课后利用“雨课堂”将本节课的知识点归纳和作业推送给学生，这样不但方便学生复习课堂所学知识，同时也便于学生组织自己的学习资料。为了进一步提高学生理论联系工程实践的能力，加深学生对理论知识的理解，还在课后推送课件中添加整理了更多的相关工程实例，方便学有余力的同学扩展学习。通过问卷调查反馈，超过84%的同学认为课前推送的预习内容有助于他们进行课程预习，89%的同学认为课后推送课件中的知识点总结对于他们复习相关知识有很大帮助。

三、课堂教学环节

“雨课堂”具有在课堂教学中查考勤、推送本堂课件和测试题、查看学生弹幕，辅助完成课堂各个教学环节等功能，并能统计每一页课件点击“不懂”的学生人数，精确地知道哪些学生在对某个知识点理解上存在困难，从而进行个性化辅导，尽可能早的在学习和复习的过程中解决疑问。为了充分利用“雨课堂”的上述功能，需要精心设计课堂测试题和课堂互动环节[1]。课堂测试题应能达到集中学生注意力的目的，不能占用太多时间，因此可考虑设计不需要做太多思考和讨论就能得到答案的测试题。为了让学生尽可能地跟上节奏，测试题应该与刚刚讲授过的知识点密切相关，因此可考虑在每个小知识点讲解完成后预留1分钟左右的时间来做测试题。在课堂互动环节中，比如在讲解完傅里叶变换的某个性质后，让学生通过短时间思考举出生活中对应的实例，并以弹幕的形式发送过来供全班同学参考讨论。通过这种方式开阔学生思维，活跃课堂气氛，并进一步激发学生的学习兴趣[2]。

在课堂教学内容的设计方面，翻转课堂模式的课堂内容应密切联系课前任务，让学生对知识的学习有较强主体意识，提高其参与积极性。此外，课堂内容还需要与教学视频互补，而且要比教学视频更深入，即课堂中的教学内容需要更加集中指向学生学习的重难点、不懂或有疑惑的地方，而不是像一般的教学资源那样面面俱到。此外，学生在课堂中也不再只是听众，而是在疑难点的讨论中发散思维进一步学习，这能提高学生的学习积极性，满足不同学生的学习需求，进而培养其自主学习的能力。在课堂上，首先对学生在课前学习中遇到的难点问题进行深入讲解，此时的讲解内容既不能简单重复课前教学视频，也不能将该知识点再按照常规的方式讲解一遍。如果仅按照教材内容讲授，学生难免会觉得自己看书也能做到的何必要来上课。考虑到现在的学生每天接触到的都是丰富多彩的网页、图片、动图、音频和视频资源，因此在丰富有趣的网络和晦涩难懂的理论公式之间难免会出现课堂“低头族”。鉴于此，充分利用丰富的网络素材，从中遴选出能够生动形象的将理论公式展示出来的相关图片或者动图来辅助深化讲解，在提高学生学习兴趣的同时加深对知识的理解。

本轮教学反馈结果如图1所示。由图1可以看出，有31.25%的同学认为新教学方式能大大提高其课堂注意力，60.42%的同学认为新教学方式对于提高他们的课堂注意力有一定的帮助（图1a）。对于随堂测试在巩固学习效果中的作用，26.04%的同学认为作用非常大，67.71%的同学认为有一定的作用（图1b）。对于新教学方式在帮助学生了解学习效果中的作用，有32.29%的同学认为有非常大的作用，60.42%的同学认为有一定的作用（图1c）。从这些数据可以看出，学生对新教学方式的态度是较为肯定的，它不但能够帮助學生提高课堂注意力，巩固学习效果，还能让学生随时了解到自己对相关知识点的掌握情况。学生对自己学习效果的及时了解能够激励学生的学习兴趣，发现学习效果不佳时可督促其及时有针对性的学习。

四、“雨课堂”数据分析及处理

通过“雨课堂”收集到的反馈数据可以充分掌握学生的学习状况，为每个人提供个性化学习方案。对于学生来说，反馈数据主要包括该学生课前预习的完成情况、课堂测试题的回答情况、对课件点击“不懂”的数量、对课后推送的扩展视频和课后作业的完成情况等随课程进展的变化情况。学生能从自己的学习数据中非常直观地看到自己的进步情况以及不足之处，从而更有针对性的学。教师可掌握所有学生的参与完成情况、每次课堂测试所有学生的参与率及正确率、每次课点击“不懂”课件的人次等情况。教师可根据这些数据来分析原因，比如学生预习的完成情况在增加还是减少，如果减少需要反思提供的推送资料是否能够调动学生的积极性;学生随堂测试题参与率以及正确率的变化情况，从而分析学生的课堂听讲率变化情况，根据这些分析结果及时调整课堂设计和授课方式。另外，分析点击“不懂”内容的人次，增加还是减少;不懂的内容，是理论推导还是概念意义。根据这些分析结果对后续内容讲解的侧重点进行适当的调整。对点“不懂”内容的处理，点击率超过30%以上的内容，在第二次上课讲授新知识前花少量时间重讲，低于30%点击率的内容，采用补充素材的方式让学生课外自己消化理解。超过50%点击率的则在下一轮授课中将该部分内容重新设计组织。掌握学生学习数据事实上已经实现了对学生学习过程的监督，利用这些数据对学生实行个性化指导，最终将实现高效教与学。

五、小结

利用“雨课堂”工具辅助翻转课堂模式开展“信号与系统”课程的改革取得了较为满意的效果，也得到了大多数同学的认可。“雨课堂”作为一种智慧教学工具，其本身具有丰富强大的功能，教师在教学过程中合理利用“雨课堂”能够帮助其更好的组织教学资源，同时能帮助学生更高效的学习。翻转课堂教学模式可以重新组织课内课外教学内容，提高学生在教学各个环节的参与度，也使得他们对知识点的理解从单纯理论推导向与更多工程应用相结合方向逐步发展。在后续的教学过程中，我们将对本轮教学改革所整理的教学资源进一步优化组织，引入更多的实际工程问题，并逐步开展翻转课堂教学模式，进一步提高学生在课堂中的参与度。

参考文献

[1]杨芳，张欢瑞，张文霞.基于MOOC与雨课堂的混合式教学初探——以“生活英语听说”MOOC与雨课堂的教学实践为例[J].现代教育技术，2017，27（5）：33-39.

[2]王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017，27（5）：26-32.

[3]黄成龙.雨课堂让教学更轻松[J].科教文汇（中旬刊），2016（12）：27-28.

[4]宋艳玲，孟昭鹏，闫雅娟.从认知负荷视角探究翻转课堂——兼及翻转课堂的典型模式分析[J].远程教育杂志，2014，32（1）：105-112.

[5]缪静敏，汪琼.高校翻转课堂：现状、成效与挑战——基于实践一线教师的调查[J].开放教育研究，2015，21（5）：74-82.