談信息技術教學考一體化實驗教學模式

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摘要:對標“兩性一度”，針對目前信號處理相關課程實驗中存在的問題，提出深度融合信息技術的教學考一體化的實驗教學模式，抓好教學過程中的實驗環(huán)節(jié)。實驗前、實驗中、實驗后都有相應措施，充分保障實驗環(huán)節(jié)在教學過程、人才培養(yǎng)中應有的作用，實現(xiàn)學生個性化發(fā)展及培養(yǎng)。

關鍵詞:兩性一度;教學考一體化;信息技術

一、緒論

在第十一屆“中國大學教學論壇”上，教育部高等教育司司長表示，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。吳司長所提出的“金課”標準是“兩性一度”即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度［1］。目前國內(nèi)一流課程都是按照這個最高標準來建設，但大部分都是從課程整體出發(fā)。由于實驗教學是高等教育的重要環(huán)節(jié)，是理論應用于實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，在學生能力培養(yǎng)、OBE理念［2-3］的達成方面都起著重要的作用。要打造金課，實驗是其中重要的一環(huán)。本文針對本校通信工程專業(yè)信號處理方面的實驗，對標“兩性一度”，找出問題與差距，并尋求解決方案，抓好實驗教學效果，提高人才培養(yǎng)質量。

二、實驗目前存在的問題

目前信號處理相關課程實驗環(huán)節(jié)中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾點:

(一)實驗的高階性不夠在對知識、能力、素質有機融合、培養(yǎng)解決復雜問題的綜合能力和高級思維的高階性要求下，目前實驗環(huán)節(jié)教、學、考相互脫節(jié)，導致學生知識、能力、素質沒有有機融合，學生的綜合能力和高級思維不夠。

(二)實驗的創(chuàng)新性不足在對內(nèi)容有前沿性和時代性、教學形式先進性和互動性、學習結果具有探究性個性化要求下，目前實驗內(nèi)容相對固定，反映時代性和前沿性的素材比例不大，實驗教學局限在實驗學時內(nèi)。教學形式單一，以傳統(tǒng)教學模式為主，課前預習缺乏針對性與互動性。以往的做法一般都是實驗前老師布置預習任務，學生根據(jù)自己的學習情況寫預習報告。學生的學習預習積極性不高，有的應付了事，預習效果不好。從教師角度看，無法及時掌握學生的預習理解掌握情況。很少有學生在預習期間跟老師溝通答疑，大多數(shù)都把問題留到實驗課堂。所有學生實驗內(nèi)容相同，由于學生的掌握情況參差不齊，掌握比較好的學生會提前完成實驗任務，其他時間沒事可干，浪費時間，不能充分挖掘學生潛力，實現(xiàn)個性化發(fā)展。

(三)實驗難度上挑戰(zhàn)度欠缺由于受課時、教學內(nèi)容等限制，導致在實驗內(nèi)容的選擇上大部分是常規(guī)實驗，難度不夠，挑戰(zhàn)度不足。

(四)沒有形成全程跟蹤、過程化評價的考核方式傳統(tǒng)看預習報告、實驗報告給學生打分，沒有形成過程性評價，往往不能公平公正的反映學生對實驗的真實掌握情況，不能反映學生整個實驗過程的進展及投入情況，學生之間存在預習報告、實驗報告抄襲、實驗過程應付了事現(xiàn)象。

三、改革思路

鑒于目前實驗教學環(huán)節(jié)存在的問題，融合“兩性一度”要求，構建教學考一體化的實驗教學模式，將考融入到教與學的過程中。教學考層層反饋與實踐，考試的最終目的不是考試，而是為了更好地促進教與學。在實施過程中，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。(1)開發(fā)深度融合信息技術的實驗平臺。一是搭建基于Matlab的仿真實驗平臺。旨在為教師和學生提供一個交互式的實驗平臺，融合“兩性一度”要求需要加入的具有時代性前沿性、具有一定難度的實驗內(nèi)容。包括基礎知識演示、驗證型實驗、設計型實驗、自主設計型實驗四大模塊?；A知識演示模塊: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;②尺度變換性質;③循環(huán)移位性質，如動畫演示DFT的循環(huán)移位過程;④循環(huán)卷積性質等。驗證型實驗模塊:可包含①系統(tǒng)穩(wěn)定性分析;②時域抽樣，觀察抽樣信號及其頻譜與原連續(xù)信號及其頻譜之間的關系。③頻域抽樣，觀察頻域抽樣信號及其對應的時域波形與原序列的關系。設計型實驗模塊:可以包含IIR濾波器和FIR濾波器設計、用FFT進行頻譜估計、DFT在OFDM系統(tǒng)中的應用、MIMO-OFDM系統(tǒng)仿真實現(xiàn)等實驗。自主設計型實驗模塊:學生可以根據(jù)興趣與需求，借助平臺自主編制實驗，進行相關系統(tǒng)設計，提高其解決問題的能力。教師可借助平臺，對學生實驗進行個性化指導與引導。(2)項目組成員近幾年自主研發(fā)了石油大學在線測試考試平臺MOOT＆E平臺，可以實現(xiàn)理論教學的在線預習、在線作業(yè)、在線答疑、在線單元測試、在線考試、數(shù)據(jù)處理及資料存檔等工作。擬在現(xiàn)有功能基礎上，完善其統(tǒng)計分析功能、完善資料留存功能、開發(fā)實驗在線預習功能和實驗報告輔助功能，并開發(fā)與第一步建立的實驗仿真平臺的接口，實時統(tǒng)計交互。實現(xiàn)實驗前預習階段、實驗過程中及實驗后的師生的交流互動、統(tǒng)計分析與資料留存。

四、構建教學考一體化的實驗教學模式

針對目前實驗教學環(huán)節(jié)中存在的問題，基于所建立的融合信息技術的實驗平臺，整合資源，改進實驗教學方法，構建教學考一體化［4-5］的實驗教學模式。

(一)教師教教學形式上，借助信息化平臺，采用線上線下混合模式，教學貫穿實驗前、實驗中和實驗后全過程。教師在相應理論教學完成之后，通過系統(tǒng)實驗內(nèi)容及要求，包括預習任務、實驗任務及實驗后的總結分析任務。教師可實時查看學生的預習時長、預習進展、回答學生在預習過程中提出的問題。實驗過程中可查看學生實驗進展、實驗結果優(yōu)劣、實驗結果分析及回答解決實驗過程中學生遇到的問題。對實驗遭遇難題有困難的同學及時給予幫助、對實驗中開小差毫無進展渾水摸魚的學生給予督促、對實驗進展順利、提前完成實驗任務的同學，給予進一步引導，解決更深更高層次的問題。對于那些在預習階段就已經(jīng)完成實驗任務的同學，提前設定任務，引導其完成更高層次的綜合型設計型實驗。實驗結束后，依然可以通過系統(tǒng)回答學生的問題，查看學生實驗報告，結合學生實驗過程看其給出的實驗結果及分析。教學內(nèi)容上，減少驗證型實驗比重，增加設計型實驗，增加具有時代性前沿性、個性化、并具有一定難度的實驗內(nèi)容。

(二)學生學學生在學完相應理論知識、接到實驗任務之后，可利用業(yè)余時間隨時隨地進行實驗預習。首先可以通過平臺的基礎知識演示模塊，進行實驗相關基礎知識的復習?？梢栽诰€提問預習過程中遇到的問題，包括實驗本身的問題及相關的理論知識的問題?？梢試L試進行簡單實驗任務的仿真實現(xiàn)，學有余力的同學甚至可以在預習階段完成實驗任務，之后便會接到老師為其量身定做的更綜合型的任務。經(jīng)過預習階段的充分準備，實驗過程中，學生會很快進入角色，目標明確有針對性的解決問題，也會得到老師的及時幫助，大大提高實驗課堂的利用效率，激發(fā)學生主動探索的興趣。實驗完成后，直接通過系統(tǒng)提交實驗報告，方便快捷，也便于老師查看結果，可以就實驗結果與老師討論。

(三)考核借助平臺的統(tǒng)計分析功能，將考核融入到預習階段、實驗階段、實驗后總結階段，教師很容易掌握學生的上機時長、實驗練習數(shù)目、預習情況、實驗過程進展情況、實驗結果及分析情況、自主解決問題情況、自主設計實驗情況、實驗報告撰寫情況以及對實驗的進一步思考等，可以避免傳統(tǒng)實驗做法中學生實驗過程不認真、最終抄襲實驗報告的現(xiàn)象。實驗總評成績構成=實驗前*30%+實驗中*50%+實驗后*20%。經(jīng)過上述教學考一系列過程，借助信息化手段，實現(xiàn)包含教、學、測評、反饋、改進的閉環(huán)持續(xù)性改進機制，完善實驗環(huán)節(jié)，增強教學效果，達到最大化學生能力培養(yǎng)、個性化學生發(fā)展的目標。

五、結語

論文對標“兩性一度”，將教學考一體化思想引入實驗教學，實現(xiàn)師生在實驗前、實驗中、實驗后的全過程互動與溝通，教學考相互滲透，層層反饋改進。通過與信息技術融合，學生可以不受時間空間限制，進行實驗預習、基礎知識復習、驗證性實驗、設計性實驗，可以實現(xiàn)跟老師的實時交流溝通。教師可以實時掌握學生實驗預習情況、實驗過程進展情況，為學生量身定做實驗內(nèi)容，實現(xiàn)學生個性化發(fā)展及培養(yǎng)。同時實現(xiàn)對實驗教學環(huán)節(jié)的過程化考核評價機制，公平公正的對學生的實驗情況做出評價。以此激發(fā)學生主動探索的興趣，由被動學習變主動學習，提高學生能力。

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