周酥

關鍵詞：線上教學;金課標準;泛雅平臺;騰訊課堂;思維導圖;生物醫(yī)學工程

“信號與系統(tǒng)”作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，具有理論性強、知識抽象等特點，傳統(tǒng)教學手段缺乏互動性、與專業(yè)的結合不夠緊密，導致學生學習積極性差、教學效果不理想，在線教學對于自主學習和自控能力較差的學生來說，無疑是雪上加霜，更無法保證學習效果。為了保證線上教學質量，“信號與系統(tǒng)”課程從教學模式、教學內容、教學團隊建設、仿真實驗教學等方面對課程進行改革。

1教學模式具有創(chuàng)新性

在線教學總體過程分為：課前預習、課中精講和課后監(jiān)督，環(huán)環(huán)相扣，充分調動學生的主觀積極性。提前一周在泛雅平臺發(fā)布每周任務單引導學生預習，預習要求中給出下次課學習目錄、在線學習視頻網址、課堂學習要點及課后習題預告;課堂采用騰訊課堂直播方式精講重難點，課程內容注重“創(chuàng)新性”與“高階性”;課后布置作業(yè)練習并提醒學生按時在泛雅平臺提交以監(jiān)督學習效果，課后作業(yè)具有“挑戰(zhàn)度”，檢驗學生對知識的理解和應用情況。每堂課后收集學生反饋意見，任課教師根據意見適時調整教學方式和教學進度，每日反饋可以讓教師準確掌握每個知識點的教與學的情況。學生居家學習，無法進入實驗室開展實踐活動，課程還增加MATLAB線上仿真實驗來幫助學生理解和鞏固理論知識，同時也引導學生熟悉MATLAB的各項仿真功能，充分實現課程群內容的整合。這一系列的改革舉措，取得了良好的教學效果，也為混合式教學模式的開展積累了經驗。

2教學過程緊扣“兩性一度”

2.1教學內容注重高階性與創(chuàng)新性

“信號與系統(tǒng)”課程在電子信息、通信工程等各類專業(yè)中均有開設，在線優(yōu)質課程資源很多，但作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，內容不可完全模仿各大高校的精品課程，需要針對獨立學院生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生特點和研究領域展開，本人及課程團隊教師經過多年的探索，總結出了一套針對本專業(yè)學生的教學內容。

以第三章傅里葉變換為例，先在引言中利用思維導圖畫出本章的內容主線，如圖1所示，并說明本章的地位和特點：求復雜信號的響應的思路，可以先將復雜信號分解為基本信號之和，求解基本信號的響應，再通過疊加得到復雜信號的響應，本章講述的問題為信號的分解，是求復雜信號響應的第一步，本章涉及很多新的概念和分析方法，學習過程中注意把握各概念之間的邏輯關系，不偏離豐題。

教學內容由淺入深、注重各概念的物理意義解析，首先向學生提出問題：為什么要進行變換域分析？時域分析有什么局限性？通過MATLAB繪制的心電圖和腦電圖向學生展示，心電信號具有明顯的時域特點，而腦電信號在時域上沒有明顯的特征，僅僅依靠時域分析得不到關于腦電信號的更多信息，故頻域分析在腦電等信號的分析中具有十分重要的意義。

再引導學生思考，何為頻域分析？為了引出頻域分析的第一個公式：三角函數形式的傅里葉級數，先精講矢量的正交分解，再過渡到信號的正交分解，理解標準矢量基與標準信號集的異同，最后利用標準信號集對周期信號進行傅里葉級數分解，用MATLAB繪圖描述分解后的基波及各次諧波，發(fā)現時域波形顯得雜亂不易分辨，換用正弦信號的三要素表示法描述各子分量，順理成章得到信號的頻譜圖。課堂上穿插求解傅里葉級數的例題解析和隨堂練習，邊學邊練、增強互動，可以更好地激發(fā)學生的學習興趣。

周期信號可以進行傅里葉級數分解，非周期信號是否可以沿用此方法呢？非周期信號可以看成周期為無窮大的周期信號，但當周期趨于無窮大時，傅里葉級數分解已失去意義，為了尋找更有意義的描述方法，先分析使傅里葉級數分解失去意義的根源，再對公式對應地方進行修正，得到傅里葉變換的公式。

為了統(tǒng)一周期信號和非周期信號的分解方法，后又研究了周期信號的傅里葉變換，并由此引出了采樣定理。課本知識學習完成后，利用思維導圖對所學內容進行梳理，如圖2所示，引導學生系統(tǒng)地歸納本章知識。

課本第三章講述的對象均為連續(xù)傅里葉變換，最后進行課程內容拓展，將傅里葉變換由連續(xù)推廣至離散信號，引入實例分析傅里葉變換，開設實驗引導學生編寫程序完成腦電信號（離散信號）的傅里葉變換，讓學生了解傅里葉變換在生物醫(yī)學信號處理中的應用;教師再利用MATALB軟件演示腦電信號小波分解的過程，將科研內容融入教學之中，讓學生了解傅里葉變換的發(fā)展動態(tài)及學科前沿知識，課后請學生查閱相關書籍和文獻，自學離散傅里葉變換和小波分解的原理，對期刊文獻進行歸納分析，并在課堂上匯報展示學習成果，由課程團隊教師給予評價，作為考核結果之一，考核方式具有“挑戰(zhàn)度”。

2.2教學過程實現課程群知識整合

“信號與系統(tǒng)”在專業(yè)課學習中具有承上啟下的作用，需要“高等數學”“電路分析”的基礎，同時又為“醫(yī)學電子儀器原理與設計”“生物醫(yī)學信號處理”“醫(yī)學圖像處理”的學習奠定基礎，與“信號與系統(tǒng)”同期開設的課程還有“MATLAB及其應用”。教學過程充分考慮到學生的基礎和知識面，所教授內容既區(qū)別于基礎課程中已有內容，又體現生物醫(yī)學工程專業(yè)的特點。如充分利用MATLAB軟件的仿真優(yōu)勢，對枯燥的信號原理進行仿真演示，增加課程學習的趣味性;同時又訓練學生的編程能力，實現課程群內容整合。

第二章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析，從多角度講述了信號經過線性時不變系統(tǒng)之后的變化，即求解系統(tǒng)的時域響應。在“高等數學”中講述過微分方程的時域經典解法，在“電路分析”中講述過“零輸入響應與零狀態(tài)響應”，這些先修課程中已涉及求解時域響應的方法，但前期課程要么側重于數學方法、對系統(tǒng)的物理意義沒有具體闡述，要么知識不夠系統(tǒng)，而在“信號與系統(tǒng)”第二章教學過程中，教師先通過思維導圖解析本章的內容框架，指出各種求解響應的方法與先修課程中所學習的方法之間的差別以及注意事項，進一步對學生提出具體要求：不僅要學會求解響應的方法，更要理解在物理系統(tǒng)中求解系統(tǒng)響應的意義及其實際應用，形成系統(tǒng)思維和高階分析能力。

課程群內容整合，讓學生對大學所學各門課程之間的聯(lián)系有了更深刻的認識，知識體系逐漸形成，對學生后期的學習起到很好的幫助。

3教學團隊建設

本門課程教學團隊由5位教師組成，5位教師畢業(yè)于不同的專業(yè)，分別來自于生物醫(yī)學工程、凝聚態(tài)物理學、控制理論與控制工程、信號與信息處理、機械工程等，教師將各自專業(yè)對信號與系統(tǒng)的理解代入課程，同時又在生物醫(yī)學工程領域統(tǒng)一，開設具有生物醫(yī)學工程專業(yè)特色的信號與系統(tǒng)，教學內容和教學模式針對獨立學院學生基礎和專業(yè)特點定制。課程群內容整合對任課教師提出了更高要求，任課教師不僅需要熟悉信號與系統(tǒng)的內容，對所有課程群的知識體系也要心中有數，才能更好地教好這門課程，當然，這也能夠激勵年輕教師自我學習、不斷進步。

4教學效果分析

為了及時跟蹤線上教學的情況，生物醫(yī)學工程學院開展了“雙進課堂”活動，邀請專職教師和教輔人員進線上課堂聽課，并于每次課后搜集學生意見，做到每日一反饋，以更好地指導線上教學。

從“信號與系統(tǒng)”課程的反饋情況來看，學生對線上教學經歷了從不適應到逐漸適應的過程，對課堂互動性的需求比較急迫，一些自我控制能力較差的學生對制定有效課后監(jiān)督機制的呼聲較高。通過思維導圖幫助學生梳理知識、布置隨堂練習及時發(fā)現問題和解決問題、線上仿真實驗促進學生對理論知識的理解和應用，這些手段的運用增強了課堂互動，激發(fā)了學生的學習興趣;課后作業(yè)在泛雅平臺限時提交是課后監(jiān)管的一種有效手段，學生匯報納入考核環(huán)節(jié)也提高了學生學習的自主性。線上教學一系列的改革舉措受到學生的好評，課程團隊的教學能力和教學態(tài)度也得到學生的認可。

5結語

“信號與系統(tǒng)”作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，在教學內容上要充分體現專業(yè)特點，課堂案例與專業(yè)研究問題相結合，同時又要與先修課程的內容進行整合，幫助學生梳理知識，建立知識體系;在教學過程中應加強師生互動，善用各種教學輔助工具，使課堂氛圍更活躍。經過一學期的探索，課程教學團隊積累了豐富的在線教學經驗，這些經驗為后續(xù)線上線下混合式教學的開展具有指導意義。