依托虚拟教研室提升课程教学质量
摘要:为推进与xxx属高中的交流合作和优质资源共享，北京交通大学开始建设双培计划信号处理系列课程虚拟教研室。充分利用教育团队的优质教育研究和改革成果，以信号和系统、数字信号处理慕课(MOOCs)建设和教材建设为载体，探索虚拟教育研究室的教育活动和交流访问机制等，进一步提高信号处理系列课程的教育质量。
关键词:信号处理虚拟教室慕课(MOOCs)
目前，大学发展过程中面临跨学科教师配置问题、科研团队知识结构问题等一系列问题，这些问题影响大学教育和科研活动，以教研室为单位的教育和科研活动新形势的需求。一些高校开始思考解决这些问题的理想模式，提出虚拟教学研究室。虚拟教学研究室在不打乱现有教学研究室结构、不影响现有教学队伍和教学研究室成员的基础上，在一些教学研究室中为了解决某些问题擅长或有共同意志的教师构成，可以就相关科学研究、教学研究课题进行共同讨论和活动，形式上就像教学研究室。
2016年初，北京交通大学(以下简称学校)开始建设双培计划虚拟教室，建设了信号处理系列课程虚拟教室。该虚拟教研室由学校电子信息工程学院信号处理教学团队的中坚教师、北京工业大学计算机科学与技术学院、北京建筑大学理学院和北京联合大学自动化学院从事相关教学的部分教师共同构成，旨在推进与xxx属高校的交流合作和优质资源共享，创新国家教育综合改革背景下人才培养模式改革的新机制。
建设构想。
充分利用北京交通大学信号处理教育队积累的国家精品资源共享课程信号与系统、视频公开课程接近数字技术、来华留学生英语课程品牌课程数字信号处理等信号处理系列课程教学研究与改革成果，以信号与系统、数字信号处理慕课程(MOOCs)建设和教材建设为载体，探索虚拟教育研究室的教育活动和交流访问机制，共享优质教育资源，提高电子信息类专业核心技术基础课程的教育质量。
建设内容。
1.依靠系列课程慕课(MOOCs)共享教育资源。
一是优化课程体系，明确课程内涵。信号与系统数字信号处理课程是电子信息类专业的重要课程，其基本原理、方法和技术是信息化的基础。随着电子信息学科的快速发展，有必要积极吸收教研和科研成果，面向整个电子信息学科建立信号处理课程。根据信号处理课程组的特点，整体优化信号处理课程组的系统结构，如图1所示。
在信号和系统课程中强调基本原理，明确以信号表示、系统说明为中心的课程内涵。在数字信号处理课程中强调数字技术，明确以数字分析和处理、过滤设计和实现为中心的课程内涵。在DSP系统课程设计中侧重于工程应用。三门课程都涉及软件模拟分析。
二是深入教学研究，完善教学设计。根据知而有知，学而善用[1]的教学理念，大学教育要从注重书本内容的传授，逐渐转变为以教学内容为载体，启发学生在学习中汲取知识精华，在探究中领悟知识的真谛，在创新中感受知识的魅力。教育的重点是为什么和做什么，其次是什么。教师必须用自己的学识说明相关知识，说明为什么引进这个知识，其本质内容是什么，如何应用，有什么样的工程限制等。在系列慕课(MOOCs)的教育录像中，根据为什么为什么为什么进行教育设计，组织课程内容。通过说明为什么，通过说明与该知识模块与其他知识模块的内在关系的什么，强调该知识模块的本质内容的例子做什么，加深对原理的理解和学习。教师必须整体把握课程的知识结构，知识点之间必须有相互的总结，内容之间必须有上下的记述。
图1信号处理课程组的系统结构。
三是转化研究成果，丰富教育资源。教研室青年教师具有良好的科研背景和较高的学术水平，但科研能力并不等于教学能力，只有积极参与教学研究和教学实践，科学融合才能将学术优势转化为教学能力。因而，充分运用现代信息技术，将科学研究和教学研究成果转化为教学素材，围绕课程核心知识模块建立了多个工程实际应用案例。充分利用国家精品资源共享课程信号与系统、来华留学生英语课程品牌课程数字信号处理、国家级精品视频公开课程接近数字技术等高质量课程，以及信号处理系列精品教材和国家级规划教材的成果，进一步丰富课程素材，创建慕课(MOOCs)教育的典型例题、练习题、讨论题、试题等丰富的教育资源
四是共享教育资源，提高教育质量。教育研究室积极开展信号处理系列课程慕课(MOOCs)建设与教育、混合教育实践等一系列教育研究活动，共享教育资源，提高教育质量。从2015年秋季学期到2017年春季学期在中国大学慕科(MOOCs)网上开设了4个学期的信号和系统课程，从2017年春季学期开设了数字信号处理课程。课程教育内涵明确，案例丰富，形象生动，说明深刻，兼具科学性和通俗性，得到社会普遍认可。慕科(MOOCs)课程选拔人数逐年增加，两门课程累计选拔人数达5万多人。优质教育资源通过慕课(MOOCs)平台辐射全社会，为提高国内信号处理系列课程教育质量发挥积极作用。
表1慕课(MOOCs)资源统计。
资源。
课程名称课程。
视频PPT案例。
素材案例问题动画作业问题(主观)问题。
(客观)讨论。
问题。
信号和系统93931015100138010048。
数字信号处理96961101360-8015040。
另外，2016年秋季学期面向北京交通大学在校生的信号和系统课程，结合信号和系统慕课(MOOCs)进行混合教育。在线为教师指导的自主学习，在线为难解答，学习扩大。调查结果显示，大多数学生认可混合教育方式，肯定在提高学习自主性方面发挥着积极的作用。2017年春季学期，北京工业大学、北京建筑大学和北京联合大学利用信号和系统慕课(MOOCs)资源向本校相关专业本科生开展辅助教育，在提高教育质量方面得到了良好的反馈。
2.根据教材建设提高教师综合素质。
教材建设是课程建设的重要组成部分。电子信息技术发展迅速，作为电子信息类专业的核心课程，信号处理系列课程的教学内容也需要与时俱进。近年来，我国开展国际工程教育专业认证，成果导向教育是国际工程教育的核心思想，我国正式加入了华盛顿协议国际工程教育组织。这迫切要求教师更新教育理念，根据教材建设提高教师综合素质，适应现代教育的发展和要求。
根据三个体现的教材建设思想，结合OBE教育理念，出版了清华大学出版社和北京交通大学出版社共同出版的xxx精品教材信号和系统(第3版)[2]。三个表现是指教材的观念，表现教材不仅是知识的载体，也是认知过程和思维方法的载体，在教材系统中，表现课堂之间的关系，以及课堂内知识点之间的内在系的教材内容中，表现古典与现代、理论与技术、分析与模拟的有机结合。教材内容由信号与系统分析导论、信号时域分析、系统时域分析、周期信号频域分析、非周期信号频域分析、系统频域分析、连续信号与系统频域分析、离散信号与系统频域分析、系统状态变量分析、信号处理由通信和生物医学的应用十章构成。在教材的体系结构上，重视知识的表现方式，体现人类探索知识、熟练知识和应用知识的过程。突出理论和方法中包含的数学概念、物理概念和工程概念，追加了面向当今信息技术的工程案例和练习题。教材建设的过程也是虚拟教研室全员师资理念更新、认知深化、能力加强、素质提升的过程。
3.探索虚拟教研室交流访问机制。
虚拟教学研究室是一项创新工作，建立规范有序的交流互访机制是虚拟教学研究室可持续发展的有力保障。首先，自2016年起，每年定期召开信号处理系列课程虚拟教研室教学研讨会。分别由北京交通大学、北京工业大学、北京建筑大学、北京联合大学轮流主办，报告信号处理系列课程建设情况、教育教研经验成果，对教育教研热点难点进行交流探讨。通过教学研讨会加深虚拟教育研讨会成员的相互理解，为进一步交流和合作奠定基础。其次，北京交通大学信号处理教育队围绕信号和系统、数字信号处理慕课(MOOCs)资源建设[3-4]、教育应用和研究学习载体建设，每周定期组织开展教育活动的每学期邀请虚拟教育研究室国家级教育名人和xxx教育名人举办名人示范课，以上教育研究活动邀请虚拟教育研究室成员参加。最后，考虑到虚拟教育研究室的成员分散，同时承担着重大的教育、教育研究和科研任务，各方面都在讨论推进网络化的虚拟教育研究。建立了微信群用于教育教研相关活动通知、资源共享、经验交流、成果展示等QQ群用于共享课程课件、音频视频教育资源等。充分利用信息交流工具，开展虚拟教研室成员之间的实时对话和深入探讨。
信号处理系列课程是电子信息类专业重要的技术基础课程，其教学质量直接关系到学生专业基础理论的扎实性。依托国家重点学科、国家电工电子教育基地、国家电工电子实验教育示范中心、北京交通大学信号处理教育团队、北京工业大学、北京建筑大学和北京联合大学从事相关教育的部分教师共同建设虚拟教育研究室，慕课(MOOCs)教育资源共同建设、教师综合素质提高、虚拟教育研究室交流访问机制探索等方面实践，进一步提高信号处理系列课程教育质量
本文是电工电子基础课程国家级教育队伍建设项目(项目编号:244033529)电工电子国家级实验教育示范中心建设项目(项目编号:351003535)北京交通大学教师发展中心教育改革项目依托精品课程慕课(MOOCs)建设和实践，切实提高教师教育能力(项目编号:275012529)信号处理系列课程虚拟教育研究室建设(项目编号:35603735)阶段研究成果。
参考文献::
[1]陈后金。改变教育观念，创造知识学、善用的优秀人才[J].中国大学教育，2013(10):10-11，15。
[2]陈后金、胡健、雪健.信号和系统(第3版)[M]。北京:清华大学出版社，北京交通大学出版社，2017:15
[3]信号和系统[EB/OL]。(2015-08-31)[2017-12-15]。http://www.icourse163.org/course/NJTU-359003
[4]数字信号处理[EB/OL].(2017-02-28)[2017-12-15].http://www.icourse163.org/course/NJTU-1001950001.
(作者单位:胡健、陈后金、北京交通大学张菁、北京工业大学黄伟、北京建筑大学)
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