小班研討教學(xué)法在《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》課程中的應(yīng)用與實(shí)踐

代大海 王璽 張文明 羅鵬飛 謝曉霞

摘要：小班教學(xué)法是國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)普遍的做法，研討式教學(xué)法是近年來在研究生教學(xué)改革中主要推薦的方法之一，結(jié)合二者的小班研討教學(xué)法可以很好的兼顧二者的優(yōu)點(diǎn)。本文筆者結(jié)合多年來從事《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》小班研討教學(xué)法的實(shí)踐，從翻轉(zhuǎn)課堂、課前學(xué)習(xí)、課堂研討、課程考核等方面對(duì)小班研討式教學(xué)法的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。實(shí)踐結(jié)果表明：小班研討教學(xué)法在提高學(xué)生對(duì)核心課程的學(xué)習(xí)掌握以及科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面收到了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：小班研討教學(xué)法；《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）18-0139-02

一、研究背景

作為中國(guó)實(shí)力最強(qiáng)的重點(diǎn)高校，42所一流大學(xué)建設(shè)高校是中國(guó)高校教育頂尖人才培養(yǎng)的希望所在。一流大學(xué)基本都是研究型大學(xué)，在研究型大學(xué)中開展研究型教學(xué)是其應(yīng)有之義。研究型教學(xué)是一種基于探索研究的教學(xué)模式，注重在探索和研究的教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心和學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)方法上強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)，突出教學(xué)與研究相結(jié)合的特色，激發(fā)每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)和潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，這也與“立足于創(chuàng)新人才培養(yǎng)，一切為了每一位學(xué)生發(fā)展”的一流大學(xué)研究生教育改革理念高度契合。小班教學(xué)法是國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)普遍的做法，研討式教學(xué)法是近年來在研究生教學(xué)改革中主要推薦的方法之一，結(jié)合二者的小班研討式教學(xué)可以很好的兼顧二者的優(yōu)點(diǎn)。本文筆者結(jié)合多年來從事《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》小班研討教學(xué)法的實(shí)踐，總結(jié)出小班研討教學(xué)法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)流程以及教學(xué)實(shí)踐和效果評(píng)估，希望能對(duì)國(guó)內(nèi)同行開展小班研討教學(xué)研究與實(shí)踐提供有益的借鑒。

《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》課程在國(guó)防科技大學(xué)有30余年的開課歷史，是我校信息與通信工程的一門研究生核心課程，該課程入選2003年湖南省研究生精品課程，其是我院“信息與通信工程”學(xué)科的主干系列課之一。該系列課是電子信息系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，系列課的建設(shè)有力地促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)，我院一級(jí)學(xué)科“信息與通信工程”在全國(guó)學(xué)科評(píng)估中排名第三，2007年被評(píng)為全國(guó)首批重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科，其中北斗導(dǎo)航、戰(zhàn)略預(yù)警、精確制導(dǎo)、新體制雷達(dá)等方向在國(guó)內(nèi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。研究生核心課程教學(xué)是研究生教學(xué)的一個(gè)重要階段，是在相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)課程教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行特定領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的講授、學(xué)習(xí)和實(shí)踐。通過研究生核心課程教學(xué)，一方面可以加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，另一方面能夠提高學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)來解決實(shí)際問題的能力，最終提升學(xué)生所學(xué)知識(shí)的綜合和運(yùn)用能力，為日后參加工作或者進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，因此其重要性不言而喻。

研討式教學(xué)要求樹立“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的理念，教學(xué)的主體由教師變成了學(xué)生，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，逐漸掌握獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，這對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)之后的科研工作開展大有裨益。對(duì)于研究生教學(xué)來說，適當(dāng)削弱長(zhǎng)期處于強(qiáng)勢(shì)地位的教師的“管”與“教”，樹立“管”與“教”為“學(xué)”服務(wù)的理念，給予研究生更大的學(xué)習(xí)上的選擇空間，更多的評(píng)價(jià)上的分類標(biāo)準(zhǔn)，盡可能發(fā)揮每個(gè)人的潛在優(yōu)勢(shì)，這從根本上來說是“以人為本”的應(yīng)有之義。但研討要能有效地開展，我們認(rèn)為必須嚴(yán)格控制班級(jí)人數(shù)的上限，實(shí)行小班教學(xué)，這樣才能真正保證研討的質(zhì)量和課程學(xué)習(xí)的效果。小班教學(xué)可以大大拉近教師和學(xué)生之間的關(guān)系，也便于教師針對(duì)每一個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)開展因人施教、因材施教。國(guó)外私立貴族中學(xué)（如伊頓公學(xué)等）、著名大學(xué)的精英教育莫不是采用小班教學(xué)的模式，中國(guó)的西南聯(lián)大就曾以這種小班教學(xué)模式培養(yǎng)了許多杰出人才。小班教學(xué)在研討式教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)非常突出，特別適合教師對(duì)于學(xué)生研討過程的掌控和把握。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

為了更好的開展小班研討教學(xué)法，我校的《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》采取的是翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)模式。所謂翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom），即通過對(duì)教師課堂講授與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的顛倒安排，改變傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色并對(duì)課堂時(shí)間的使用進(jìn)行重新規(guī)劃的新型教學(xué)模式和教學(xué)方法。具體操作流程如下：翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式將理論學(xué)習(xí)放在了課前，由學(xué)生自主完成，有利于學(xué)生進(jìn)行差異化的學(xué)習(xí)，課堂則主要用來進(jìn)行測(cè)試、研討、答疑，通過學(xué)生對(duì)教學(xué)的積極參與和思考以及師生、生生之間頻繁的互動(dòng)交流來完成對(duì)知識(shí)的消化吸收。

《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》課程涉及參數(shù)估計(jì)、最佳濾波和信號(hào)檢測(cè)三個(gè)理論與應(yīng)用并重的知識(shí)模塊，依據(jù)教材并結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，我們將這三個(gè)主要模塊的內(nèi)容又各自分為“估計(jì)的基本概念”、“最大似然估計(jì)”、“卡爾曼濾波”等10余個(gè)知識(shí)模塊。每個(gè)模塊又細(xì)化為多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，考慮到研究生教育對(duì)實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，還針對(duì)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)提供相應(yīng)的實(shí)踐應(yīng)用實(shí)例，然后按照各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和不同的應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)行教學(xué)視頻的錄制，這些錄制好的視頻發(fā)布在清華學(xué)堂在線網(wǎng)站和學(xué)校夢(mèng)課在線網(wǎng)站上，學(xué)生可以通過電腦上網(wǎng)或手機(jī)APP在線或下載觀看，十分方便。課堂上則主要由教師提出研討題目，學(xué)生課前準(zhǔn)備，在課程上進(jìn)行討論，教師給予適當(dāng)點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。

三、教學(xué)實(shí)踐與效果評(píng)估

大致而言，我們的小班研討教學(xué)過程分為兩個(gè)階段：課前學(xué)習(xí)和課堂研討兩個(gè)階段。

在第一個(gè)階段的學(xué)習(xí)中，為了保證學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的有效開展，教師必須預(yù)先構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)支撐平臺(tái)，包括教學(xué)課件的制作、教學(xué)視頻的錄制、課后習(xí)題的選擇、研討題的準(zhǔn)備以及相關(guān)學(xué)習(xí)資料的收集整理，最后借助清華學(xué)堂在線和我校的夢(mèng)課在線平臺(tái)將相關(guān)資料發(fā)布到網(wǎng)上，供學(xué)生自學(xué)。

在第二個(gè)階段的主要任務(wù)是課堂研討。采用基于小組的研討模式，開課之前將學(xué)生按3—5人一組自由成組，推選一名學(xué)生擔(dān)任小組長(zhǎng)，每周研討題目下發(fā)后由小組長(zhǎng)進(jìn)行任務(wù)劃分，組內(nèi)每個(gè)學(xué)生分別針對(duì)不同的研討題進(jìn)行研究。研討內(nèi)容的主要目的是考察學(xué)生對(duì)一章知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解，加深學(xué)生對(duì)本模塊知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用的深入理解。第二階段從流程上講包括如下幾個(gè)具體步驟：（1）教師發(fā)布選題；（2）學(xué)生分組確定研討題目；（3）課堂測(cè)試；（4）學(xué)生課堂研討及報(bào)告；（5）教師點(diǎn)評(píng)打分與答疑等。

在課程教學(xué)效果的評(píng)估中，為了更好地貼近改革實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，我們對(duì)傳統(tǒng)的只以期終考試成績(jī)?yōu)橹鞯恼n程考核方式進(jìn)行了改革。具體就是結(jié)合《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》各教學(xué)模塊在整個(gè)課程教學(xué)中所占比重的不同，考核方法設(shè)計(jì)如下：期終考試（45%）+平時(shí)表現(xiàn)（共40%，其中包括：網(wǎng)上表現(xiàn)5%+課堂測(cè)試15%+作業(yè)5%+討論15%（小組討論10%+個(gè)人發(fā)言5%））+課程論文（15%）。

值得指出的是，考核中包括了課程論文。我們要求每組學(xué)生要分工協(xié)作，完成一篇課程論文，并在課堂上做相應(yīng)的匯報(bào)講述。課程論文主要考察學(xué)生對(duì)于《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》的知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用程度，同時(shí)培養(yǎng)研究生撰寫論文的能力、發(fā)掘自己創(chuàng)新點(diǎn)的能力、口頭報(bào)告的表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。對(duì)于初入科研領(lǐng)域的研究生來說，這些方面的鍛煉都是非常必要的。為了協(xié)助學(xué)生更快、更好的完成課程總結(jié)報(bào)告和論文，教師會(huì)提供模版和要求。

四、結(jié)語

經(jīng)過幾年的授課實(shí)踐檢驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)小班研討教學(xué)法在《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》教學(xué)中能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生在教師給出的題目中選取自己感興趣的方向，自己查文獻(xiàn)，閱讀文獻(xiàn)，思考創(chuàng)新點(diǎn)，撰寫課程論文，并在課堂上給全體學(xué)生講解自己的研究?jī)?nèi)容。這樣的學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生更積極的加入到課程學(xué)習(xí)中，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。經(jīng)過了課堂討論的鍛煉和洗禮，在課程論文撰寫和課程論文匯報(bào)方面都做得很好，寫作和表達(dá)能力也得到了提高的很大。大部分學(xué)生都能熟練理解和掌握《統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理》的基本概念、理論和方法，具備獨(dú)立運(yùn)用相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)等問題的能力。這充分說明了我們的小班研討教學(xué)法是成功的。

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