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基于Moodle课程管理系统的“数字信号处理”网上教学方法的探索与实践

发布时间:2016-12-12阅读次数: 分享到: 

郑春红 苏玉鑫 杨刚

(西安电子科技大学电子工程学院  陕西西安  710071)

摘要:针对“数字信号处理”课程的内容具有理论上的抽象性和应用上的复杂性等特点,导致课程内容侧重理论性学习,实践环节不足,教师教学过程费力,学生学习过程吃力,创新力不足等问题,采用免费开源学习平台Moodle搭建网上课堂。通过以学生为主体教学活动,包括组织学习小组探讨学习过程中遇到的难题,设计学习活动,分组运用所学知识来完成具有挑战性质的大作业等,对该课程进行改革与探索。通过三年的实践验证,有效的提升了学生的学习兴趣,提高了课程的教学质量,使学生通过课题研究的实践,将所学理论应用于解决实际问题,逐步养成主动探究的态度和创新的精神,以适应知识经济时代对人才素质的需求,为将其培养成更高级的人才打下基础。

关键词:Moodle课程管理系统、网上教学、教学实践、创新性人才


“数字信号处理”课程是电子信息工程、通信工程等相关信息类本科专业的必修课程,部分高校还将其作为研究生入学考试的专业基础课,它的学习会对后续课程以及今后的就业都会有很深远的影响。近年来,数字信号处理的应用涉及到无线电通信,数字电子,生物医学,工业电子等技术领域,应用越来越广泛。随着信息化的进程,数字信号处理的地位和作用越来越重要。

一、课题研究背景

作为一门内容概念多,数学理论强,设计复杂等特点的本科教学课程,“数字信号处理”课程的内容具有理论上的抽象性和应用上的复杂性等特点,教师课堂讲授和学生学习的难度较大。在教学过程中,经常会出现这样的问题:

  1. 有限的教学时间内教学内容不容易被学生掌握;
  2. 学生在学习激情过后兴趣减退,学了一段时间之后仍不能掌握就放弃了继续学习下去的信心;
  3. 看不到任何吸引他们眼球的后续内容,从而影响了继续学习的动力。

如何提高学生的学习兴趣,使教学内容更具有挑战性、趣味性,较好的完成学习任务,培养出具有自主创新能力的创新性人才是新世纪人才需求与培养的目标。有鉴于此,必须在传统教学方法的基础上,对该课程进行改革与探索,提高课程质量,使学生通过课题研究的实践, 应用所学理论解决实际问题,逐步养成主动探究的态度和创新的精神,以适应知识经济时代对人才素质的需求,将其培养成更高级的人才。

随着现代网络信息技术(Internet) 的发展及其在教学中的普及应用,网络学习已成为信息社会重要的学习方式之一,各个高校开始通过网络教学来提高教学效果。国家教育部在2012年3月发布了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,其中明确指出了“以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础,以学习方式和教育模式创新为核心”的指导思想。信息化条件下的教学, 多媒体和网络技术在教学过程中发挥着巨大的作用[1-3]。众多的网络教学平台中,免费开源学习平台Moodle,以其独特的优势得以迅速成长并在各国得到广泛的应用。

Moodle[4]是澳大利亚Martin博士基于建构主义教育理论而开发的课程管理系统,与之相关的教学思想即是教育者(老师)和学习者(学生)都是平等的主题,在教学活动中相互协作,并根据自己的经验共同建构知识。许多新的教育教学理念,教师都可以利用Moodle来支持[5]。Moodle 平台在服务器构建好之后,它只是一个空的书架,每个教师可以凭借账户设计并上传自己的moodle课件,也可以在线查看学生的反馈和在线辅导等,而学生也可以凭借账户在moodle课件中学习、提问、交流、完成作业、测试、并能及时得到反馈!

二、网上课堂的课程设计:

网上教学课程作为传统教学手段的补充,仅仅提供学习环境和学习资源是远远不够的,它们并不能有效促进学习者的学习兴趣。为了能培养学习者的自主学习能力,设计开发有效的学习活动,为教师的个别化学习提供支撑是课程设计的重点。

在课程设计的过程中我们要把握以下几个原则:1)开放性、个性化、灵活性原则。考虑到学习者的个体性差异,学习者是在一定的社会文化背景下,借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过个体与外部环境交互作用,获得人们对事物的理解和相关知识。新经验的建构是以学习者已有的经验为背景的,因此丰富学生的经验系统就很有必要。多角度、多层次进行课程设计,可以为学习者提供一个灵活的学习条件,使学习者的学习具有个性化。

2)可交互原则。如果缺少可交互性,网上课堂仅仅是一种典型的课本搬家、课堂搬家的形式,这样的网络课堂是很难调动起学习者的兴趣,学习者很有可能在面对各种各样的学习资料时变得迷茫、无所适从而导致放弃。交互性可以从三个方面来考虑:学生与课程系统之间进行交互;学生和教师之间交互;学生和学生之间交互。

3)情景性,可完善性原则。学习者的学习应该是依据自身的经验对学习内容进行改造和重组,因此在设计网络课程时就要考虑到学习者自身原有的经验,尽量为学习者提供与学习内容相似的真实情境,以帮助学习者在真实的学习情境中积极的进行有意义建构,获取知识和技能。如果脱离了学习者的具体实际,学习者是很难将所学的内容进行迁移的。

4)以学习者为活动中心的原则。学习活动是指学习者以及与之相关的学习群体(包括学习伙伴与教师)为了完成特定的学习目标而进行的操作总和。教学设计应该围绕着学习活动的设计而展开。这样教学设计理论便从早期的只关注教学策略的框架中摆脱出来,开始关注学习活动的任务设计、学习环境的设计以及学习活动的评价和监管规则的设计。一个完整的学习活动包括以下一些要素:学生要达到的学习目标、活动任务、学习的方式方法、操作步骤、交互方式和群体的组织方式、学习成果、活动监管规则,角色和职责规划以及学习评价。

三、网上课堂的课程实施:

针对目前课程内容侧重理论性学习,实践环节不足,教师教学过程费力,学生学习过程吃力,创新力不足等问题,围绕课程中的几个关键点展开教学,以学生为主体,自主学习。教师将根据学生的学习习惯、学习方式、与人合作能力、解决问题能力等方面对学生的学习过程加以指导,最终使学生达到掌握知识技术技能并运用他们,同时提高自身的素质,成为有创新能力,能够自主学习的人才。

为了引导学生自主学习,我们通过网上课堂,组织学习小组探讨学习过程中遇到的难题,设计学习活动,分组运用所学知识来完成具有挑战性质的大作业,突出学生的主体作用。

图1是给出了正在建设的网上课堂讨论界面,在这里,同学们就学习中遇到的问题进行了热烈的讨论,吸引了大家的参与热情。我们还通过不同的活动设计方法给出了相关上机实验内容,有直接给出实验要求的(实验一和三),也有通过一定的链接才能得到相关任务要求(实验三),增加了学生的学习兴趣。在与同学们进行交互的过程中,除了要求同学们都必须提交自己的实验报告外,还及时反馈信息给学生,以加强学习效果。图2则是关于课程的最新动态,便于学生掌握课程的进展。

1. “数字信号处理”网上课堂讨论界面

图2. 网上课堂的课程动态

图3. 课程活动——大作业

学习活动中最大的亮点是大作业,在这里我们给出了一些题目供学生选择,学习者按照个人兴趣分组完成不同的题目(如图3)。要完成这样的题目,光靠课本上的知识是不够的,还需要学习理解更多的知识。在这一过程中,教师有意识地培养学生良好的学习方法和自学能力, 采用启发式教学, 实行讲课、课堂讨论及自学相结合的教学方式来引导学生在学习中不断总结自己和别人的学习方法, 学会灵活运用多种手段来获取知识。只有掌握了正确的学习方法和思维方法, 才能在学习中不断接收新知识、创造新思路、迎接新挑战。

为了调动学生的积极性, 培养学生的创新精神和能力, 需要提供给学生展示才能的舞台。学生们通过文献查阅、资料收集、调研分析、方案设计、实验研究、数据处理、报告撰写、结题答辩等环节完成分组大作业。在最后的集中展示阶段,更是精彩纷呈。大家通过各种手段如PPT、动画、音频,板书等讲解他们的实现过程,分享了他们所获得的知识和乐趣。

当然在网站中是少不了相关的学习资料的,包括电子教案、习题实验指导、参考资料等,其中有教师提供的,也有同学自己搜集整理的。这为网站学习的可移植性、可共享性提供了保证。

四、网上课堂的教学效果:

经过三年不断的教学实践,我们取得了可喜的教学成果,图4是截取的学生们每一次教学活动后的体会。

4. 学生的学习体会

 “最为重要的是,本次活动让我们重新审视了学习的过程:只去做实验是不行的,首先还是要思考,遇到了问题查书籍,百度搜索也只是一种手段,更加重要的是想,再理解,只有这样才能真正的做好实验。”“本次小组讨论,我们小组分工明确,精诚合作问题得以解决,我们也收获颇丰,不仅仅掌握了知识,也增进了友谊。”“本次我们小组经过不懈的努力,终于完成了卷积的动画演示,各成员齐心协作,分工合理,享受了做任务的乐趣。”这些都是学生努力的收获,通过自主学习,既锻炼学生动手能力, 又培养了团结协作精神,既开阔视野, 提高了创新意识和创新能力, 又培养了从事科研必备的独立工作能力和严谨的工作作风。他们不仅掌握了课本的知识,而且学到了最为关键的学习方法,成为了具有自主学习意识的人,为以后的学习打下了良好的基础。

从最初学习知识上的收获到最后整体素质的提升,这体现了教学相长的过程。这一过程不仅提升学生学习的积极性、学习的主动性以及相互之间的合作沟通能力,同时对教师来说所取得的成果也可以为后面的教学加以借鉴。

五、结论:

在历时3年的“数字信号处理”网上教学改革中,中间有过疲惫、彷徨、甚至有过放弃的想法,是他们那朝气蓬勃的精神、勇于探索、渴望知识的眼神激励着我坚持下来。其中的辛苦在学生们精彩纷呈的最后展示中得到了补偿。所做的努力活跃了课堂气氛,让学生更好地融入课程当中,结束以传统灌输式的课堂氛围,最大限度地激发学生的求知欲,充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性;培养学生学习的能力和创新思维的能力。期待着我们课程的改革能对其他课程的教学具有一定的借鉴作用。

 

 

参考文献:

[1]. 郦凯锋. 基于信息化条件下翻转课堂教学模式的探索[J]. 教育教学,2014(6)

[2].石春峰. 浅谈信息化教学环境下的课堂教学设计方法[J]. 课程教育研究,2014(20)

[3]. 林冬青. 信息化条件下教学教研模式的改革[J]. 中国教育信息化高教职教,2014(5)

[4]. 张雪云,马志强. 国内Moodle平台研究综述[J]. 开放教育研究, 2007(6)

[5]. 徐丹. 基于Moodle平台的网络课程学习活动设计[J]. 中小学电教,2009,Z2期

 

 

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