康長青，朱麗娟，孫成嬌，鄭毅，王峰

(1.湖北文理學(xué)院計算機工程學(xué)院，湖北襄陽 441053；2.湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院,湖北襄陽 441053)

0 引言

我國高等教育質(zhì)量問題越來越受到黨和國家的重視。國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020 年）指出“提高質(zhì)量是我國高等教育的核心任務(wù)”。2018年召開的全國教育大會規(guī)劃了將我國建成高等教育強國的“三步走”戰(zhàn)略。黨的二十大報告強調(diào)要“加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系”。影響高等教育質(zhì)量的要素眾多，而課程建設(shè)是當(dāng)前提高高等教育質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。在“金課”“一流課程”“101 計劃”等系列政策的教育指引下，如何落實立德樹人根本任務(wù)，如何著力提高課程質(zhì)量，成為新時代高等教育工作者的責(zé)無旁貸的使命和擔(dān)當(dāng)。

信號與系統(tǒng)課程是新工科諸多專業(yè)（如電子類、通信類、自動化類、計算機類等）的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握信號分析與處理的所需的基礎(chǔ)理論和基本分析方法，具備利用現(xiàn)代編程工具實現(xiàn)典型信號處理系統(tǒng)的能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維能力，提升分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生成為我國電子信息制造業(yè)急需的卓越工程人才奠定良好的基礎(chǔ)。信號與系統(tǒng)課程作為電子信息類的專業(yè)基礎(chǔ)課，在人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的關(guān)鍵作用。廣大同行教師在課程思政[1-2]翻轉(zhuǎn)課程[3-4]產(chǎn)教融合[5-6]和綜合實驗[7]等方面進行了有效的課程改革探索，取得了較好的教學(xué)效果。然而學(xué)生反映的“講授多練習(xí)少”“公式多難度高”“不會應(yīng)用”“不會編程”的現(xiàn)狀仍然未得到有效改觀。因此如何創(chuàng)建新型課程教學(xué)模式來著力提高課程質(zhì)量，來適應(yīng)新時代對大學(xué)生的綜合發(fā)展需求，仍是當(dāng)前課程改革的嚴峻挑戰(zhàn)。

1 PRIDE教學(xué)模式的內(nèi)涵

教學(xué)模式是指在一定的教育思想、教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的、在某種環(huán)境中展開的教學(xué)活動進程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式[8]。雖然不存在完全整齊劃一的課堂教學(xué)模式，但是以建構(gòu)主義為理論為支撐的各種新型教學(xué)方式，通過主體性的、對話式的深度學(xué)習(xí)，充分展現(xiàn)了在激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，提升合作溝通能力，促進高階思維培養(yǎng)和提升創(chuàng)新能力等方面的先進價值[9]，為廣大教師進行課程教學(xué)轉(zhuǎn)型并創(chuàng)建地方特色的新型教學(xué)模式指明了方向。

PRIDE 教學(xué)模式是由課程思政(Politics)、科教產(chǎn)教融合(Research)、啟發(fā)式教學(xué)(Inspiration)、研討教學(xué)(Discussion)和案例教學(xué)(Example)共同組成的課堂教學(xué)模式[10-11]，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中，課程思政是指在課程教學(xué)過程中使價值塑造整合于知識傳授與能力培養(yǎng)的過程中，達到讓教育回歸育人的本質(zhì)，促進學(xué)生成長成才的國家要求?？平倘诤鲜窃诳茖W(xué)研究和生產(chǎn)實際中提煉出適合教學(xué)元素并革新課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維。啟發(fā)式教學(xué)是采用高質(zhì)量的問題等形式來千方百計調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生舉一反三和觸類旁通，來達到促進高階思維培養(yǎng)綜合能力的目標(biāo)。研討教學(xué)是師生圍繞課程目標(biāo)或具體的工程問題，相互溝通交流，討論并探究的過程。案例教學(xué)是通過設(shè)計綜合性的復(fù)雜問題，讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和協(xié)同學(xué)習(xí)來學(xué)會分析并解決問題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作和系統(tǒng)求解能力。

圖1 PRIDE教學(xué)模式

總的來說，PRIDE教學(xué)模式是一種以建構(gòu)主義理論為主要依據(jù)的、有效落實立德樹人根本任務(wù)和全面推進課程思政建設(shè)的新型教學(xué)模式，不僅有助于學(xué)生高階思維發(fā)展和創(chuàng)新能力提升，還全面契合了將學(xué)生培養(yǎng)成為滿足國家科技創(chuàng)新發(fā)展與高水平科技自立自強所亟須的科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 基于PRIDE教學(xué)模式的課程改革實踐

2.1 構(gòu)建思政框架，巧妙思政育人

按照《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的要求，并依據(jù)實際校情、學(xué)情和課程特點來構(gòu)建了能力思維、精神修養(yǎng)和國家民族三個層面的內(nèi)容體系，如表1所示。設(shè)計符合思政框架的具體思政元素作為課程思政目標(biāo)，在課程的具體教學(xué)環(huán)節(jié)，通過在微觀的教學(xué)設(shè)計層面來設(shè)計一些特色的思政案例，來避免形式化表面化的說教，讓課程思政目標(biāo)巧妙融入教學(xué)環(huán)節(jié)，來達到“潤物細無聲”的良好效果。

表1 課程思政框架和思路

2.2 融合產(chǎn)業(yè)科研，更新教學(xué)資源

考慮學(xué)生未來從事地方優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的就業(yè)需求，引入課程知識所對應(yīng)的行業(yè)應(yīng)用案例來豐富課堂教學(xué)資源。采用“基礎(chǔ)課行業(yè)知識融入，核心課校企雙方共建，實習(xí)課參與企業(yè)課題”的思路，來深化課程體系改革，著力加強學(xué)生熟悉地方產(chǎn)業(yè)，增強行業(yè)知識技能，提升工程應(yīng)用實踐的綜合技能。比如在教學(xué)中運用異步電動機啟動電流是額定電流的倍數(shù)數(shù)據(jù)來解釋書本中學(xué)生覺得非常抽象的單位沖擊函數(shù)δ(t)。通過額定功率計算結(jié)果（超過額定功率的倍數(shù)）來講解沖擊電流讓連接電機設(shè)備損壞的后果。通過現(xiàn)有的電機啟動控制器的控制效果圖，來引出如何設(shè)計系統(tǒng)傳遞函數(shù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

考慮學(xué)生未來從事專業(yè)深造、考研考博所需的科研素養(yǎng)培育需求，引入科研項目來拓展課程的深度。通過裁剪與教學(xué)內(nèi)容相匹配的科研項目，讓部分學(xué)生來參與到教師的科研工作中，增強對科研工作的理解，培養(yǎng)一定的學(xué)術(shù)技能和研究技能，逐步增強他們的未來深造和從事科研工作的職業(yè)意愿。例如在教學(xué)引入“管道信號泄漏定位系統(tǒng)”，讓學(xué)生查詢資料和專利文獻，利用相關(guān)系數(shù)法來定位泄漏位置，并與文獻中的先進方法和工程實際作對比，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)差距，激發(fā)科研動力，為以后從事科研工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2.3 運用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考

啟發(fā)式教學(xué)是以高質(zhì)量問題吸引學(xué)生,通過引導(dǎo)學(xué)生積極主動思考、激發(fā)學(xué)生興趣、發(fā)揮學(xué)習(xí)主動性、發(fā)展綜合能力和培養(yǎng)高階思維的教學(xué)模式。比如在講授傅里葉級數(shù)和基波諧波概念后，精心設(shè)計電力行業(yè)諧波源調(diào)查報告，讓學(xué)生去查詢哪些行業(yè)產(chǎn)生的諧波源較多？它們對電網(wǎng)元件和繼電保護裝置有什么嚴重危害？家用380 V 和10kV 電壓的奇次諧波電壓和偶次諧波電壓的百分比是多少？電弧爐裝置產(chǎn)生的諧波電流幾次諧波比較嚴重？消除這些諧波的理論是什么？工業(yè)上是如何減少諧波危害的？通過設(shè)計遞進式提問的綜合性作業(yè)和教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了諧波產(chǎn)生的前因后果，還可以將信號處理的頻譜分析和濾波器設(shè)計兩大核心任務(wù)與實際工業(yè)場景應(yīng)用關(guān)聯(lián)起來。這樣類似的啟發(fā)性教學(xué)既可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會3W1H(What，Why，Who，How) 的界定問題，分析問題和解決問題的思維，又拓展了課程的深度和廣度，起到了較好的教學(xué)效果。

2.4 運用研討教學(xué)，提升思維與創(chuàng)新能力

研討教學(xué)是圍繞教學(xué)過程中的某個主題進行透徹探討，不提示過多的信息，借助師生之間活躍的對話，著力與培育批判性思維與問題解決技能的一種教學(xué)方法[12]。針對現(xiàn)有大學(xué)生習(xí)慣于在課堂教學(xué)中被動學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，教師需要讓學(xué)生明確討論教學(xué)的規(guī)則，明確學(xué)習(xí)者參與的責(zé)任。通過學(xué)會傾聽，學(xué)會回答，學(xué)會尊重對概念和問題的不同見解，學(xué)會反思，學(xué)會反饋，來逐漸形成學(xué)習(xí)共同體[13]，進而形成彼此協(xié)作，尊重不同觀點的討論氛圍，不斷提升自己的高階思維能力和創(chuàng)新思維能力。

在教學(xué)中，利用學(xué)生已經(jīng)掌握的C語言程序設(shè)計的知識和技能，去討論分析Matlab 編程和C語言編程方式的異同。讓學(xué)生討論信號處理課程為什么不選擇C 語言作為實現(xiàn)工具，Matlab 語言相對于C 語言的優(yōu)勢和缺點是什么？Matlab能否調(diào)用C語言來實現(xiàn)兩種語言的優(yōu)勢互補？Matlab中大量的可用函數(shù)和C語言的函數(shù)有什么不同？為什么plot函數(shù)支持帶2個輸入?yún)?shù)、4 個輸入?yún)?shù)和更多輸入?yún)?shù)的情形？這樣設(shè)計的好處是什么？你能否采用plot函數(shù)的設(shè)計思想去設(shè)計常用的C 語言函數(shù)？通過與以上問題相似的討論式教學(xué)，讓學(xué)生重視所參與的學(xué)習(xí)，一起探索發(fā)現(xiàn)，傾聽彼此不同的觀點，思維相互碰撞。讓學(xué)生學(xué)會整合、學(xué)會反思、學(xué)會促進合作，進而不斷提升自己的提問能力、批判性思維能力和創(chuàng)新思維能力。

2.5 運用綜合案例，培養(yǎng)探究與協(xié)作

案例教學(xué)是一種真實項目教學(xué)案例為基礎(chǔ),通過引導(dǎo)學(xué)生對真實項目和復(fù)雜情境的需求分析、功能界定、系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)為重點,以提升學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際工程問題的能力為目標(biāo)的教學(xué)方法。針對學(xué)生應(yīng)用實踐和分析復(fù)雜工程問題能力不足的現(xiàn)狀，按照OBE 工程教育理念，精心設(shè)計與課程培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容相符教學(xué)案例，形成一批支持個人獨立學(xué)習(xí)和團隊協(xié)作學(xué)習(xí)的高質(zhì)量的案例教學(xué)庫（見表2)，架起書本知識與工程實踐能力之間聯(lián)系的橋梁。表2的綜合案例是在傳統(tǒng)實驗項目基礎(chǔ)上，針對課程的核心知識和能力要求，設(shè)計出來的有代碼量要求且適合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的綜合性實驗案例項目[14]，旨在培養(yǎng)學(xué)生問題分解、團結(jié)協(xié)作和解決問題的綜合能力和素養(yǎng)。

表2 綜合案例

3 教學(xué)效果

信號與系統(tǒng)課程經(jīng)過兩年的PRIDE 教學(xué)模式實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)緊迫感和使命感變強了，主動學(xué)習(xí)的積極性和興趣變濃了，投入課程的學(xué)習(xí)時間增長了，課程的教學(xué)質(zhì)量有了很大提升。課程思政的學(xué)生滿意度逐年上升，效果顯著。課程綜合成績優(yōu)良及以上的人數(shù)比例由改革前的29.43%增長到改革后的44.1%，課程滿意度調(diào)查結(jié)果也由67.6% 增長到91.1%。學(xué)生組建的學(xué)習(xí)共同體數(shù)量增長迅速，參加各類競賽的意愿高漲，他們積極參加光電設(shè)計大賽、藍橋杯、電子設(shè)計競賽，RoboCom機器人等學(xué)科競賽，獲得了國家級獎項18項、省級獎項40余項，獲批了國家實用新型專利6項，取得軟件著作權(quán)8項，形成了較好的課程產(chǎn)出效果。

4 結(jié)束語

回歸課程是推動高等教育改革和高質(zhì)量發(fā)展的時代呼喚，而持續(xù)改進課程教學(xué)質(zhì)量是高校內(nèi)涵式發(fā)展的迫切需要。落實立德樹人根本任務(wù)并著力培養(yǎng)大學(xué)生的高階思維和創(chuàng)新能力是構(gòu)建新型課堂教學(xué)模式需要解決的關(guān)鍵難題。論文介紹了在信號與系統(tǒng)課程中利用課程思政、科產(chǎn)教融合、啟發(fā)式教學(xué)、研討教學(xué)和案例教學(xué)（即PRIDE 教學(xué)模式）進行課程改革思路和具體做法，取得了較好的課程產(chǎn)出效果。如何更精準的實現(xiàn)多種教學(xué)方法間深度融合，如何解決學(xué)生課程表現(xiàn)的精準過程評價，將是作者接下來的努力方向。