基于智慧教學(xué)工具的《通信原理》在線教學(xué)探討

張順外 何雪云

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及，在線教育受到越來越廣泛的關(guān)注。近年來，在線教學(xué)已成為高等教育發(fā)展新趨勢。本文以《通信原理》課程在線教學(xué)為例，為進(jìn)一步提升在線教學(xué)效果，基于雨課堂、在線慕課等智慧教學(xué)工具，對包括課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后作業(yè)與輔導(dǎo)、在線實(shí)驗(yàn)等在線教學(xué)全過程進(jìn)行相關(guān)探索，獲得了較好的教學(xué)效果和一些有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：在線教學(xué);智慧教學(xué)工具;通信原理;教學(xué)探討

中圖分類號：TN911? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）02-0093-02

1 引言

隨著信息通信技術(shù)的進(jìn)步，特別是互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及，人們可通過互聯(lián)網(wǎng)跨越時(shí)空學(xué)習(xí)、工作和生活。通過互聯(lián)網(wǎng)開展在線教學(xué)，可實(shí)現(xiàn)突破空間、地點(diǎn)、時(shí)間等條件限制的教與學(xué)。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，在線教學(xué)為學(xué)習(xí)者提供了更便捷、更自由、更廣泛的學(xué)習(xí)途徑，其主要優(yōu)勢包括：1）突破時(shí)空與地域限制，無論何時(shí)何地均可學(xué)習(xí);2）可根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)和內(nèi)容難易程度等，自己分配學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行個(gè)性化的針對性學(xué)習(xí);3）在線教學(xué)以學(xué)生為主體，有利于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力;4）教學(xué)工具與教學(xué)資源豐富。

近年來，在線教學(xué)成為高等教育發(fā)展新趨勢。特別是受年初突如其來新冠肺炎疫情的影響，各高校無法正常開展線下教學(xué)工作，在教育部印發(fā)的《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》指引下，各高校紛紛采取線上方式開展教學(xué)工作，以實(shí)現(xiàn)“停課不停教、停課不停學(xué)”目標(biāo)。

在線教學(xué)方式的廣泛應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了各種智慧教學(xué)工具的誕生和發(fā)展，智慧教學(xué)工具對在線教學(xué)的有效實(shí)施尤為重要。目前實(shí)現(xiàn)在線教學(xué)的智慧教學(xué)工具主要有雨課堂、在線慕課、騰訊課堂、騰訊QQ群分享屏幕等。雨課堂是學(xué)堂在線與清華大學(xué)共同研發(fā)的一種互動(dòng)式智慧教學(xué)工具，可將各種豐富的教學(xué)資源融入幻燈片，并隨時(shí)推送給學(xué)生;同時(shí)提供教學(xué)全過程的數(shù)據(jù)分析，包括隨堂測驗(yàn)、課后習(xí)題等各個(gè)階段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果等。慕課為大規(guī)模開放在線課程，中國大學(xué)MOOC（慕課）是由愛課程網(wǎng)與網(wǎng)易云課堂共同打造的中文慕課學(xué)習(xí)平臺，提供包含國家精品在線開放課程在內(nèi)的千余門課程。騰訊QQ群具有廣泛的用戶基礎(chǔ)，通過組建課程教學(xué)QQ群，在課堂上可通過共享屏幕的方式開展在線直播教學(xué)，同時(shí)也便于師生課后線上答疑輔導(dǎo)等溝通交流。

南京郵電大學(xué)作為一所以信息為特色的高等院校，較早地開展了在線教學(xué)的探索和實(shí)施，目前已有50余門精品在線開放課程對外開課，并利用校外在線開放課程資源組建了眾多我校專屬的在線開放課程SPOC教學(xué)班。《通信原理》[1]為高等院校面向信息類專業(yè)開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其在線課程建設(shè)受到學(xué)校的高度重視。自2017年始，南京郵電大學(xué)就在中國大學(xué)MOOC上開展了《通信原理》的在線慕課教學(xué)，截至目前已有累計(jì)超過5萬名學(xué)生參加了慕課在線學(xué)習(xí)。諸多教學(xué)專家與教師對該課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法或混合式教學(xué)方法進(jìn)行了頗有成效的探討[2-4]。

近年來，在開展《通信原理》在線教學(xué)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出在線教學(xué)可能會(huì)存在以下問題或難點(diǎn)：1）老師與學(xué)生之間缺乏充分的交流互動(dòng);2）缺乏線下課堂的學(xué)習(xí)氛圍;3）實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`環(huán)節(jié)難于有效開展。針對上述問題，可通過相應(yīng)的智慧教學(xué)工具解決，故筆者對采用智慧教學(xué)工具的《通信原理》在線教學(xué)方式展開探討，以期提升在線教學(xué)效果。

2 基于智慧教學(xué)工具的在線教學(xué)

針對上述在線教學(xué)可能存在的問題和難點(diǎn)[5]，為進(jìn)一步提升在線教學(xué)效果，筆者基于智慧教學(xué)工具，對《通信原理》課程在線教學(xué)全過程進(jìn)行了相關(guān)探索。通過結(jié)合使用雨課堂、在線慕課、騰訊QQ群分享屏幕、在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺等多種智慧在線教學(xué)工具，實(shí)現(xiàn)課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后作業(yè)與輔導(dǎo)、在線實(shí)驗(yàn)等整個(gè)教學(xué)全過程的有效開展。

2.1課前準(zhǔn)備

傳統(tǒng)的線下教學(xué)課前準(zhǔn)備工作較單一，主要包括熟悉教學(xué)內(nèi)容與制作課件PPT等，線上教學(xué)要達(dá)到好的教學(xué)效果，課前需要做的準(zhǔn)備工作較多，而且尤為重要。就筆者而言，基于在線慕課、雨課堂智慧教學(xué)工具開展的《通信原理》課前需做如下準(zhǔn)備。首先，應(yīng)掌握雨課堂等智慧教學(xué)工具的使用，并指導(dǎo)學(xué)生熟悉智慧教學(xué)工具，組建雨課堂班級并通知學(xué)生加入。其次，通過智慧教學(xué)平臺提前發(fā)布共享資料，如在線慕課觀看網(wǎng)址、課件PPT等，以便學(xué)生提前預(yù)習(xí)。在每次上課前，應(yīng)制定好學(xué)習(xí)在線慕課的內(nèi)容范圍，針對《通信原理》課程理論性較強(qiáng)，存在不少重點(diǎn)難點(diǎn)，僅僅依靠在線慕課學(xué)習(xí)難于掌握，應(yīng)針對性地提前做好重點(diǎn)難點(diǎn)歸納總結(jié)，以便在課堂上直播做必要的補(bǔ)充講解。為課堂上與學(xué)生有充分的交流互動(dòng)，應(yīng)提前通過雨課堂準(zhǔn)備隨堂測試題，以及時(shí)獲悉學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況。比如，在學(xué)習(xí)單工通信、半雙工通信，全雙工通信概念時(shí)，本人就提前準(zhǔn)備了一道雨課堂隨堂測試單選題，如 （1） 下列屬于全雙工方式通信的有____：A. 廣播;B. 電話;C. 對講機(jī);D. 遙控。

2.2課堂教學(xué)

在課堂教學(xué)過程中，主要基于在線慕課、雨課堂、騰訊QQ群分享屏幕等三種在線教學(xué)工具。具體實(shí)施過程如下， 首先，在中國大學(xué)MOOC在線觀看《通信原理》相應(yīng)章節(jié)的慕課視頻，視頻是授課團(tuán)隊(duì)在多年教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上充分準(zhǔn)備、精心制作的，具有很高的教學(xué)價(jià)值。但是，由于在線學(xué)習(xí)慕課視頻期間，缺乏學(xué)生與老師的交流互動(dòng)，故時(shí)間不宜過長，對于45分鐘一堂課而言，在線學(xué)習(xí)約20分鐘較為合適。然后，為了加強(qiáng)課堂上與學(xué)生的交流互動(dòng)，并及時(shí)了解學(xué)生對知識的掌握情況，通過雨課堂發(fā)布隨堂測試題，并設(shè)定規(guī)定的答題時(shí)間，如10分鐘之內(nèi)解答，我們能夠在課堂上及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。比如，在學(xué)習(xí)信道中的噪聲與信道容量相關(guān)知識點(diǎn)時(shí)，筆者在雨課堂發(fā)布了9道客觀題作隨堂測試，答題結(jié)束后，即時(shí)得出相關(guān)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果如圖1。

由于在線慕課面向的是來自不同背景的學(xué)生，以南京郵電大學(xué)為例，學(xué)習(xí)《通信原理》課程的學(xué)生有分別來自通信、電子、自動(dòng)化、測繪等多個(gè)專業(yè)。針對不同背景的學(xué)生，在學(xué)習(xí)在線慕課基礎(chǔ)上，我們應(yīng)通過騰訊QQ群分享屏幕等直播工具對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充，并根據(jù)雨課堂隨堂測試的結(jié)果特別是學(xué)生解答錯(cuò)誤較多的內(nèi)容補(bǔ)充講解。

2.3課后作業(yè)與輔導(dǎo)

每次在線課堂教學(xué)結(jié)束后，可根據(jù)雨課堂隨堂測試反饋的結(jié)果，對學(xué)生學(xué)習(xí)《通信原理》相關(guān)內(nèi)容中碰到的共性問題，整理課后學(xué)習(xí)輔導(dǎo)資料，上傳到雨課堂課件庫中，以供學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí);對某些同學(xué)碰到的個(gè)別問題，也可通過騰訊QQ等即時(shí)通信工具進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)輔導(dǎo)。同時(shí)，可通過雨課堂或騰訊QQ群“作業(yè)”功能發(fā)布課后作業(yè)，同時(shí)設(shè)置提交截止時(shí)間;通過在線作業(yè)批改功能，對學(xué)生完成的作業(yè)在線批注和點(diǎn)評，及時(shí)將結(jié)果反饋給學(xué)生。

2.4在線實(shí)驗(yàn)

《通信原理》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對通信理論與通信技術(shù)的理解，特別是對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力尤為重要。在線教學(xué)過程中，若僅僅讓學(xué)生通過軟件進(jìn)行在線仿真實(shí)驗(yàn)如基于Matlab仿真，實(shí)驗(yàn)效果則大打折扣。南京郵電大學(xué)《通信原理》課程組教師經(jīng)多方調(diào)研，最終確定使用智慧在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺來完成實(shí)驗(yàn)。在校園內(nèi)部署服務(wù)器并配備能支持整個(gè)班級學(xué)生同時(shí)使用的硬件，學(xué)生只需要登錄在線實(shí)驗(yàn)網(wǎng)址，即可進(jìn)行在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)。如在進(jìn)行差分相移鍵控 （Differential Phase Shift Keying，DPSK） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖2所示，可實(shí)時(shí)通過示波器觀察各個(gè)端口的波形，并能測試不同信噪比下系統(tǒng)的誤碼率。

基于在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)勢：1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)，在線實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)，而不是軟件仿真類實(shí)驗(yàn)，在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與線下實(shí)驗(yàn)箱測試獲得的結(jié)果完全相同;2）平臺具有實(shí)驗(yàn)管理功能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的截圖包含學(xué)生的姓名學(xué)號等信息，有效避免了學(xué)生使用他人實(shí)驗(yàn)結(jié)果;同時(shí)平臺還有實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線收集與評閱功能，方便評價(jià)實(shí)驗(yàn)完成情況。

3 結(jié)束語

本文以《通信原理》在線教學(xué)為例，通過采用雨課堂、在線慕課、在線實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺等相應(yīng)的智慧教學(xué)工具，較好地解決了在線教學(xué)諸如缺乏充分的交流互動(dòng)、缺乏線下課堂的學(xué)習(xí)氛圍、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`環(huán)節(jié)難于有效開展等問題。希望筆者的相關(guān)探索能起到拋磚引玉的作用，與各高校任課教師一道共同推動(dòng)《通信原理》在線教學(xué)的發(fā)展。

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