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河北工业大学 - 《河北工业大学报》

教学探索

国家级金课《信号与线性系统》

——“问题牵引+项目驱动” 谱写课程建设新篇章

作者:文/王宝珠    
2021-12-15     浏览(85)     (0)

本文介绍了河北工业大学电子信息工程学院教授王宝珠的国家级一流本科课程建设团队,采用“问题牵引+项目驱动”的特色教学法,开展线上线下混合式教学工作,并取得了一系列教学成果。该团队注重长效机制建设,深入开展教学改革,对学院三个国家一流专业建设、工程教育认证起到了强有力的支撑作用。 该课程在信号与线性系统课程方面取得了较好的教学效果,具有较强辐射推广价值。该团队注重思政元素的深入挖掘,落实课程思政的育德目标,立德树人,服务社会。 该课程将继续以OBE理念为指导,以学生为中心,加强师资队伍建设,加强课程资源的持续开发,为高等教育培养电子信息类人才做出贡献。


开栏语:课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。2019年教育部发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》指出,全面开展一流本科课程建设,树立课程建设新理念,推进课程改革创新,实施科学课程评价,严格课程管理,立起教授上课、消灭“水课”、取消“清考”等硬规矩,夯实基层教学组织,提高教师教学能力,完善以质量为导向的课程建设激励机制,形成多类型、多样化的教学内容与课程体系。经过三年左右时间,建成万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程。当前,我校共有7门课程获批国家级一流本科课程。本报从本期开始,将分几期为读者介绍我校的国家级一流本科课程。

课程负责人简介

王宝珠,无党派,电子信息工程学院教授,硕士生导师;元光学者;

河北省教学名师,河北省师德标兵;

天津市高等教育学会理事;

河北工业大学课程建设与评估专家组组长;

电子信息工程学院工会副主席,教学委员会委员

信号与线性系统国家级一流课程、省级精品在线课程负责人;数字信号处理省级一流课程主讲教师;

河北省“信号与信息处理”优秀教学团队负责人;河北工业大学课程思政研究中心负责人(河北省课程思政示范中心);

天津市青年教师基本功竞赛优秀指导教师;

2018年获得河北工业大学双献之星称号;

2014-2020年连续四届河北工业大学优秀教师;20次获得课堂教学优秀。

2019年入选河北省百名先进教育工作者事迹集(只为花开);

2021年被评为河北工业大学最受学生欢迎的教师;

主持及参加国家级、省级、校级教学改革项目13项,出版教材2部,发表教学研究论文7篇。

工作中,坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,积极践行社会主义核心价值观,严谨治学、勤于奉献,助力学科发展,推动专业建设,促进课程改革,立德树人,着力青年教师培养,甘为人梯。科研反哺教学,培养学生创新创业能力,指导大学生创新创业项目获河北赛区二等奖,指导本科生获得软件著作权。

取得的主要教学奖励如下:

(1)省级教学成果一、二等奖各1项,校级教学成果一、二等奖各2项。

(2)全国高校自制实验设备三等奖1项。

(3)信号与线性系统微课:信号的取样与恢复.2019年获第二十三届全国教育教学信息化大奖赛河北赛区高等教育组三等奖。

(4)2020年校级首届课程思政“教学设计案例大赛”一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项。

(5)2021年1月获首届校级教师教学创新大赛竞赛一等奖、首届教师教学创新大赛优秀基层教学组织奖。

(6)2021年6月获第八届全国高校电工电子基础课程实验教学案例设计竞赛(鼎阳杯)全国一等奖1项,华北赛区一等奖1项、二等奖2项。

(7)2021年11月信号与线性系统课程获2021全国高校混合式教学设计创新大赛设计之星奖。

一、“立足课程培养人才,打造一流服务专业”的团队建设

信号与系统教学团队始建于2002年,于2009年获批省级优秀教学团队,团队建设立足课程培养人才,迭代改进不断创新,打造一流服务专业,在师资队伍建设、青年教师培养、一流课程建设、教学改革、学生创新能力培养等方面成效显著。

1.强团队,打造虚实结合基层教学组织

团队主要成员包括专职教师9名,实验师2名;其中教授4人,副教授4人,讲师1人,其结构合理,内部管理机制健全。为满足学生多样化需求,逐步开展跨院校、跨学科、跨专业的基层组织建设,与南开大学等7所高校联合申报了首批国家级虚拟教研室。

2.筑根基,加强教师队伍与青年教师培养

团队将队伍建设作为首要任务,不断加强教师思想政治教育,提升师资政治素质和业务能力。建立青年教师导师制,以老带新,共同成长,成果丰硕:获得省级校级教学名师、师德标兵、思政名师、优秀任课教师等称号,获多项教学成果奖及教学竞赛奖,其中,获得省级、校级教学成果奖5项;天津市教学基本功竞赛一等奖1项;鼎阳杯实验教学案例设计全国一等奖1项及华北赛区二等奖2项,全国高校混合式教学设计创新大赛获设计之星奖1项,全国高等学校自制实验教学仪器设备评选三等奖1项,并在信息化教学案例、青年教师授课竞赛、全国多媒体课件大赛(微课组)、校级课程思政案例竞赛、教学创新大赛等竞赛多次获奖,思政案例在人民网公开宣讲。课程团队教师获得校级课堂教学质量优秀奖及优秀任课教师。

3.善创新,支撑一流专业建设及学生能力培养

开展基于教学学术的科研教研一体化研究,科研反哺教学,使信息技术在教学中深度运用,开发的实验设备在2016年全国高校自制教学设备评选中获三等奖,2021年全国实验教学案例设计竞赛获一等奖;指导学生获大创项目省级一二等奖,发表基于课程的软著(基于FFT的大惯量LTI系统的分析平台)1项。

团队注重长效机制建设,深入开展教学改革,从基于课程的团队建设,逐步发展为基于课程群、专业、新工科的教学团队建设,对学院3个国家一流专业建设、工程教育认证起到了强有力的支撑作用。本团队2021年被学校推荐为河北省优秀基层教学组织典型案例。

二、“问题牵引+项目驱动”的线上线下混合式国家级一流课程建设

信号与线性课程是面向我校三个省级、国家级一流专业建设点,电子信息工程、通信工程、电子科学与技术(含卓越工程师班)开设的专业基础核心课。课程团队秉承学校“工学并举”的办学特色,坚持以学生为中心的OBE教育理念,采用“问题牵引+项目驱动”的特色教学法,开展线上线下混合式教学工作。信号与线性系统课程,于2014年由省级精品课转型为资源共享课,2019年建设为省级精品在线开放课程,2020年被教育部首批认定为国家级线上线下混合教学一流课程。

1.课程与教学改革解决的重点问题

本课程涉及大量数学知识,具有理论性强、复杂性高等特点,针对传统教学存在的学习过程枯燥、理论与实践脱节、学生难以将理论与工程应用联系起来等问题,课程教学改革欲解决如下重点问题:

(1)内容难于理解,学不知所用;

(2)课堂氛围沉闷、不活跃、学习效率低;

(3)学习需求差异性大、学习投入不均衡、创新能力不足。

2.课程目标

课程秉承学校“工学并举”的办学特色,坚持以学生为中心的OBE教育理念及“问题牵引+项目驱动”的特色教学法。通过本课程的学习,学生能够运用相关的数学及自然科学知识,分析信号与线性系统的基本特性;具备电子信息领域中信号与系统抽象模型的构建、并用计算机进行仿真分析的能力;能够运用本课程的相关理论和方法、结合专业知识,具备分析和解决电子信息工程领域复杂工程问题的初步能力;培养精益求精、追求卓越的工匠精神以及实事求是、诚实守信的品格,提高自主学习、工程实践、创新等能力。为培养具有社会责任感的、高素质电子信息技术专门人才奠定坚实的基础。

3.课程改革的具体措施

学生中心,实施“三段式教学”。坚持OBE的工程教育理念,以学生为中心,以促进学生学业发展为抓手,深化课程改革。基于对课程痛点与难点的深度剖析,进一步基于布卢姆教育目标分类学,对于课程内容进行线上线下的科学划分,合理设计课前课中课后“三段式教学”的各教学环节,充分调动学生学习的主动性,提高学生自主学习的动力与能力。通过多学科工程案例的引入与分析、依托复杂问题项目的驱动,提升学生学习的内驱力以及项目管理合作能力,并通过实验教学解决电子信息系统中有关信号处理的复杂问题。

课程思政,落实立德树人。通过开展线上思政大讨论,深挖思政元素,课程教学中引导学生树立正确的人生观、价值观,建立工程伦理意识、大局意识,培养精益求精、追求卓越的工匠精神以及实事求是、诚实守信的品格。

依托平台,开展混合式教学。“信号与线性系统”课程依托学堂在线平台,于2019年正式上线运行,面向电子信息类本科生及社会学习者开放。在校内主要面向电子信息类专业进行混合式教学的线上学习和考核,同时可以为其他相关专业有学习需求的群体提供辅助学习。课程充分利用现代信息技术展示课程的内容,构建了基于“知识体系+思政体系”的线上教学课程体系,促进学习者“知识、能力、素质”同步提升。2020年本课程在学堂在线国际版上线。

多元评价,注重全面发展。在线课程资源丰富,课程设置了在线单元测试及期末考试、课程思政讨论区、知识图谱总结交流展示、问题讨论等教学活动,学习者参与互动积极,师生互动充分。课程设置了全过程、多维度的课程成绩评定方法,一方面用于线上成绩评定,另一方面重视过程学习。教学活动设计中更多考虑了学生自主参与的教学活动,坚持立德树人,注重学生的全面发展。

4.课程特色与创新

1)构建基于学习目标的线上线下知识体系

秉承以学生为中心,成果为导向的教育理念,将教学与能力培养紧密联系,增强教学实践的指向性、目标性。按照布鲁姆教育目标分类学,构建基于学习目标的线上线下融合的立体化知识体系,形成基本理论→工程应用→拓展与创新的高阶递进式知识链条,使学生学之所用,学之所为。

2)创建了“问题牵引+项目驱动”的混合式教学模式

通过问题牵引的导学方式,课程内容全覆盖的计算机仿真+工程应用项目的实训机制、团队合作的助学机制,激发学习兴趣和潜能,培养团队合作、解决复杂工程问题的综合能力,提升课程建设的高阶性。

3)全过程、多维度的课程成绩评定方式

综合“线上自主学习测试、线上线下课程参与深度、项目完成度、实验报告、创新拓展深度、知识总结”等多种采分点,对整个教学活动数据化,实现全过程、多维度的综合评价。有效提高学生自主学习的动力和学习深度。

4)立德树人,将无形的思政魂,注入到有形的教学活动之中

提炼课程内容的思政元素、建立“课程思政”教学案例库及讨论专区,在传递科学知识和工程思维的同时,激发学生的爱国情怀,渗透理想信念及创新创业教育,实现了专业知识与思政元素的无缝衔接与自然过渡。

5.教学效果具有较强辐射推广价值

本课程的教学改革对贯彻落实“以学生为中心,学生学习与发展成效驱动”的教育教学理念,培养学生主动学习能力具有重要意义,为后续课程的学习打下了良好的基础,得到了后续课程任课教师的认可。

效果良好。翻转课堂的教学模式及混合式教学试点工作,均取得了较好的效果,同学们反映通过以上教学过程加强了对知识的理解,丰富了教学手段,促进了学生自主学习能力的提升,加强了相互沟通协作的能力。效果课程教学模式同时得到了专家、同行的高度评价。

辐射推广。慕课面向普通高等学校本科生和社会学习者免费开放,除本校学生外,参与课程学习的学员来自二十多所院校,例如:北京信息科技大学,相关教师与课程组取得了联系,用于校内线上线下混合式教学,学生反馈比较好,具有较强辐射推广价值。

课程将继续以OBE理念为指导,以学生为中心,围绕提升课程“两性一度”的目标,进一步加强师资队伍建设,加强课程资源的持续开发,根据高等教育对电子信息类人才培养的要求,在落实课程技术育人的同时,进行课程思政元素的深入挖掘,落实课程思政的育德目标,立德树人,服务社会。

(编辑:纪照华)