談信息技術(shù)教學(xué)考一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

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摘要:對(duì)標(biāo)“兩性一度”，針對(duì)目前信號(hào)處理相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)中存在的問題，提出深度融合信息技術(shù)的教學(xué)考一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，抓好教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后都有相應(yīng)措施，充分保障實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在教學(xué)過程、人才培養(yǎng)中應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展及培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:兩性一度;教學(xué)考一體化;信息技術(shù)

一、緒論

在第十一屆“中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇”上，教育部高等教育司司長(zhǎng)表示，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是教育的微觀問題，解決的卻是戰(zhàn)略大問題。吳司長(zhǎng)所提出的“金課”標(biāo)準(zhǔn)是“兩性一度”即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度［1］。目前國(guó)內(nèi)一流課程都是按照這個(gè)最高標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)，但大部分都是從課程整體出發(fā)。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要環(huán)節(jié)，是理論應(yīng)用于實(shí)踐的重要嘗試和探索，也是不斷完善理論、升華理論的重要渠道，在學(xué)生能力培養(yǎng)、OBE理念［2-3］的達(dá)成方面都起著重要的作用。要打造金課，實(shí)驗(yàn)是其中重要的一環(huán)。本文針對(duì)本校通信工程專業(yè)信號(hào)處理方面的實(shí)驗(yàn)，對(duì)標(biāo)“兩性一度”，找出問題與差距，并尋求解決方案，抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)壳按嬖诘膯栴}

目前信號(hào)處理相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(一)實(shí)驗(yàn)的高階性不夠在對(duì)知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合、培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維的高階性要求下，目前實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教、學(xué)、考相互脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)沒有有機(jī)融合，學(xué)生的綜合能力和高級(jí)思維不夠。

(二)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性不足在對(duì)內(nèi)容有前沿性和時(shí)代性、教學(xué)形式先進(jìn)性和互動(dòng)性、學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性個(gè)性化要求下，目前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)固定，反映時(shí)代性和前沿性的素材比例不大，實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)。教學(xué)形式單一，以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，課前預(yù)習(xí)缺乏針對(duì)性與互動(dòng)性。以往的做法一般都是實(shí)驗(yàn)前老師布置預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況寫預(yù)習(xí)報(bào)告。學(xué)生的學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)積極性不高，有的應(yīng)付了事，預(yù)習(xí)效果不好。從教師角度看，無法及時(shí)掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)理解掌握情況。很少有學(xué)生在預(yù)習(xí)期間跟老師溝通答疑，大多數(shù)都把問題留到實(shí)驗(yàn)課堂。所有學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，由于學(xué)生的掌握情況參差不齊，掌握比較好的學(xué)生會(huì)提前完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，其他時(shí)間沒事可干，浪費(fèi)時(shí)間，不能充分挖掘?qū)W生潛力，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。

(三)實(shí)驗(yàn)難度上挑戰(zhàn)度欠缺由于受課時(shí)、教學(xué)內(nèi)容等限制，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上大部分是常規(guī)實(shí)驗(yàn)，難度不夠，挑戰(zhàn)度不足。

(四)沒有形成全程跟蹤、過程化評(píng)價(jià)的考核方式傳統(tǒng)看預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告給學(xué)生打分，沒有形成過程性評(píng)價(jià)，往往不能公平公正的反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)掌握情況，不能反映學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的進(jìn)展及投入情況，學(xué)生之間存在預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲、實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)付了事現(xiàn)象。

三、改革思路

鑒于目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，融合“兩性一度”要求，構(gòu)建教學(xué)考一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將考融入到教與學(xué)的過程中。教學(xué)考層層反饋與實(shí)踐，考試的最終目的不是考試，而是為了更好地促進(jìn)教與學(xué)。在實(shí)施過程中，很多工作純靠人力不能很好地完成，需要借助信息化手段，搭建可用的信息化平臺(tái)。(1)開發(fā)深度融合信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。一是搭建基于Matlab的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。旨在為教師和學(xué)生提供一個(gè)交互式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，融合“兩性一度”要求需要加入的具有時(shí)代性前沿性、具有一定難度的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。包括基礎(chǔ)知識(shí)演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)四大模塊?；A(chǔ)知識(shí)演示模塊:可以包含①序列的產(chǎn)生和序列的傅里葉變換及基本性質(zhì);②尺度變換性質(zhì);③循環(huán)移位性質(zhì)，如動(dòng)畫演示DFT的循環(huán)移位過程;④循環(huán)卷積性質(zhì)等。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)?zāi)K:可包含①系統(tǒng)穩(wěn)定性分析;②時(shí)域抽樣，觀察抽樣信號(hào)及其頻譜與原連續(xù)信號(hào)及其頻譜之間的關(guān)系。③頻域抽樣，觀察頻域抽樣信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形與原序列的關(guān)系。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)K:可以包含IIR濾波器和FIR濾波器設(shè)計(jì)、用FFT進(jìn)行頻譜估計(jì)、DFT在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用、MIMO-OFDM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)等實(shí)驗(yàn)。自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)K:學(xué)生可以根據(jù)興趣與需求，借助平臺(tái)自主編制實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高其解決問題的能力。教師可借助平臺(tái)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)與引導(dǎo)。(2)項(xiàng)目組成員近幾年自主研發(fā)了石油大學(xué)在線測(cè)試考試平臺(tái)MOOT＆E平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)的在線預(yù)習(xí)、在線作業(yè)、在線答疑、在線單元測(cè)試、在線考試、數(shù)據(jù)處理及資料存檔等工作。擬在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上，完善其統(tǒng)計(jì)分析功能、完善資料留存功能、開發(fā)實(shí)驗(yàn)在線預(yù)習(xí)功能和實(shí)驗(yàn)報(bào)告輔助功能，并開發(fā)與第一步建立的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的接口，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)交互。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)階段、實(shí)驗(yàn)過程中及實(shí)驗(yàn)后的師生的交流互動(dòng)、統(tǒng)計(jì)分析與資料留存。

四、構(gòu)建教學(xué)考一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，基于所建立的融合信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，整合資源，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建教學(xué)考一體化［4-5］的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

(一)教師教教學(xué)形式上，借助信息化平臺(tái)，采用線上線下混合模式，教學(xué)貫穿實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后全過程。教師在相應(yīng)理論教學(xué)完成之后，通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求，包括預(yù)習(xí)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)分析任務(wù)。教師可實(shí)時(shí)查看學(xué)生的預(yù)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、預(yù)習(xí)進(jìn)展、回答學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中提出的問題。實(shí)驗(yàn)過程中可查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展、實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)劣、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及回答解決實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生遇到的問題。對(duì)實(shí)驗(yàn)遭遇難題有困難的同學(xué)及時(shí)給予幫助、對(duì)實(shí)驗(yàn)中開小差毫無進(jìn)展渾水摸魚的學(xué)生給予督促、對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展順利、提前完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的同學(xué)，給予進(jìn)一步引導(dǎo)，解決更深更高層次的問題。對(duì)于那些在預(yù)習(xí)階段就已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的同學(xué)，提前設(shè)定任務(wù)，引導(dǎo)其完成更高層次的綜合型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依然可以通過系統(tǒng)回答學(xué)生的問題，查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程看其給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。教學(xué)內(nèi)容上，減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)比重，增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，增加具有時(shí)代性前沿性、個(gè)性化、并具有一定難度的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

(二)學(xué)生學(xué)學(xué)生在學(xué)完相應(yīng)理論知識(shí)、接到實(shí)驗(yàn)任務(wù)之后，可利用業(yè)余時(shí)間隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。首先可以通過平臺(tái)的基礎(chǔ)知識(shí)演示模塊，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)?？梢栽诰€提問預(yù)習(xí)過程中遇到的問題，包括實(shí)驗(yàn)本身的問題及相關(guān)的理論知識(shí)的問題?？梢試L試進(jìn)行簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)任務(wù)的仿真實(shí)現(xiàn)，學(xué)有余力的同學(xué)甚至可以在預(yù)習(xí)階段完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，之后便會(huì)接到老師為其量身定做的更綜合型的任務(wù)。經(jīng)過預(yù)習(xí)階段的充分準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生會(huì)很快進(jìn)入角色，目標(biāo)明確有針對(duì)性的解決問題，也會(huì)得到老師的及時(shí)幫助，大大提高實(shí)驗(yàn)課堂的利用效率，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索的興趣。實(shí)驗(yàn)完成后，直接通過系統(tǒng)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，方便快捷，也便于老師查看結(jié)果，可以就實(shí)驗(yàn)結(jié)果與老師討論。

(三)考核借助平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)分析功能，將考核融入到預(yù)習(xí)階段、實(shí)驗(yàn)階段、實(shí)驗(yàn)后總結(jié)階段，教師很容易掌握學(xué)生的上機(jī)時(shí)長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)練習(xí)數(shù)目、預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)展情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析情況、自主解決問題情況、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步思考等，可以避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做法中學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程不認(rèn)真、最終抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)構(gòu)成=實(shí)驗(yàn)前*30%+實(shí)驗(yàn)中*50%+實(shí)驗(yàn)后*20%。經(jīng)過上述教學(xué)考一系列過程，借助信息化手段，實(shí)現(xiàn)包含教、學(xué)、測(cè)評(píng)、反饋、改進(jìn)的閉環(huán)持續(xù)性改進(jìn)機(jī)制，完善實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)教學(xué)效果，達(dá)到最大化學(xué)生能力培養(yǎng)、個(gè)性化學(xué)生發(fā)展的目標(biāo)。

五、結(jié)語

論文對(duì)標(biāo)“兩性一度”，將教學(xué)考一體化思想引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)師生在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后的全過程互動(dòng)與溝通，教學(xué)考相互滲透，層層反饋改進(jìn)。通過與信息技術(shù)融合，學(xué)生可以不受時(shí)間空間限制，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)跟老師的實(shí)時(shí)交流溝通。教師可以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)展情況，為學(xué)生量身定做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展及培養(yǎng)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的過程化考核評(píng)價(jià)機(jī)制，公平公正的對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況做出評(píng)價(jià)。以此激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索的興趣，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生能力。

作者：顧朝志 李世寶 蔡麗萍 郭曉菲 單位：中國(guó)石油大學(xué)( 華東) 海洋與空間信息學(xué)院