Seminar-CBL教學(xué)模式在研究生現(xiàn)代信號(hào)處理課程教學(xué)中的應(yīng)用初探

張培玲，李 明

（河南理工大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，河南 焦作 454003）

《現(xiàn)代信號(hào)處理》是我院通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生專業(yè)學(xué)位課程，也是電子信息工程專業(yè)碩士研究生選修課程。本課程內(nèi)容包括隨機(jī)信號(hào)基礎(chǔ)、參數(shù)估計(jì)理論、現(xiàn)代譜估計(jì)、自適應(yīng)濾波、時(shí)頻信號(hào)分析等，具有理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，課程內(nèi)容發(fā)展速度快，新概念、新方法層出不窮，需要教師不斷的補(bǔ)充信號(hào)處理的新理論、新技術(shù)，跟蹤信號(hào)處理的發(fā)展趨勢(shì)和熱門研究方向。因此，傳統(tǒng)的“老師、教材、課程”教學(xué)方法無法滿足本課程的教學(xué)需要。

同時(shí)，研究生的培養(yǎng)目標(biāo)與本科生不同，研究生的培養(yǎng)應(yīng)更加重視學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力，特別是綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[1]，為了避免研究生教育存在的“本科化”傾向[2]，很多對(duì)本課程有益的教學(xué)成果涌現(xiàn)了出來。文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn) [4-6]分別將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和案例教學(xué)法（Case Based Learning，CBL）引入到課程教學(xué)中以提升學(xué)生工程實(shí)踐能力；文獻(xiàn)[7]將仿真實(shí)驗(yàn)、案例分析與自主課題三種形式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合促進(jìn)了課程實(shí)踐教學(xué)效果；文獻(xiàn)[8]為了滿足不同需要和定位的信號(hào)處理人才需求，對(duì)本科生與研究生培養(yǎng)層次的不同采用差異化教學(xué)也取得了一定的效果。

Seminar教學(xué)模式是學(xué)生為研究某一問題而和教師共同討論、交流的一種交互式的教學(xué)方法，其核心理念是教學(xué)與科研相結(jié)合，尊重學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)師生之間的互動(dòng)交流以及學(xué)術(shù)自由[9]。筆者將Seminar與CBL這兩種教學(xué)模式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合應(yīng)用到現(xiàn)代信號(hào)處理課程教學(xué)中，充分發(fā)揮它們各自優(yōu)勢(shì)，著重于提升研究生運(yùn)用信號(hào)處理理論與技術(shù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、開展科研創(chuàng)新的能力，強(qiáng)調(diào)研究生知識(shí)、能力、素質(zhì)并重培養(yǎng)，以期提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 Seminar-CBL教學(xué)模式實(shí)施

1.1 Seminar-CBL教學(xué)模式設(shè)計(jì)

教師首先根據(jù)課程教學(xué)大綱將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，然后按照教學(xué)內(nèi)容難易程度及其特點(diǎn)，并同時(shí)結(jié)合教師自己的研究領(lǐng)域以及學(xué)生感興趣的方向，形成典型的教學(xué)案例，從而設(shè)計(jì)好供學(xué)生探討的論題。其中，經(jīng)典譜估計(jì)、AR譜估計(jì)、最大熵譜估計(jì)、RLS自適應(yīng)算法、小波變換是重點(diǎn)內(nèi)容，并增加信號(hào)處理的一些新技術(shù)、新方法等相關(guān)論題，從而激發(fā)學(xué)生的探討興趣。同時(shí)，形成“課上研討、課下引導(dǎo)”的教學(xué)模式。即學(xué)生按3～4人一組，在課堂上陳述，老師與學(xué)生共同討論、質(zhì)疑與辯駁，然后老師進(jìn)行總結(jié)；課下老師提供所研討的典型案例相關(guān)資料，并隨時(shí)關(guān)注跟進(jìn)學(xué)生的準(zhǔn)備情況。

1.2 教學(xué)實(shí)施過程

1.2.1 課前準(zhǔn)備

教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、自己的研究方向及其學(xué)生的興趣點(diǎn)形成研討的案例題目，然后通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提前發(fā)布給學(xué)生，并同時(shí)提供相應(yīng)的參考資料，包括相關(guān)文獻(xiàn)、視頻等；學(xué)生按3～4人分組，選題，小組分工并相互配合，針對(duì)性的閱讀、學(xué)習(xí)相關(guān)材料，通過小組交流、討論和總結(jié)，最后形成在課堂上交流的PPT以及相關(guān)報(bào)告。

1.2.2 課堂實(shí)施

小組派代表陳述所選案例的內(nèi)容、觀點(diǎn)或問題等，接著老師和其他學(xué)生對(duì)該組所闡述的案例提出問題或質(zhì)疑，然后師生共同討論，使得所討論主題更加深入，最后老師針對(duì)課堂中學(xué)生的表現(xiàn)與討論主題做點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

1.2.3 課后反饋

課后，小組結(jié)合課堂中師生討論的問題以及老師的總結(jié)，有針對(duì)性的補(bǔ)充修改報(bào)告，并上交到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享并及時(shí)反饋。

1.2.4 應(yīng)用案例

以現(xiàn)代譜估計(jì)章節(jié)為例。課前教師在教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上發(fā)布“基于AR模型的心電信號(hào)功率譜估計(jì)”案例作業(yè)及其相應(yīng)的視頻、論文等相關(guān)資料，提出心電信號(hào)時(shí)域具有怎樣的特性？根據(jù)其時(shí)域特性如何對(duì)其功率譜進(jìn)行估計(jì)？現(xiàn)代功率譜的估計(jì)模型都有哪些？哪個(gè)估計(jì)模型更適合心電信號(hào)的功率譜估計(jì)？通過小組共同配合調(diào)查學(xué)習(xí)現(xiàn)代譜估計(jì)的原理及各種估計(jì)方法的特點(diǎn)等問題，要求小組成員結(jié)合課本和課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教師提供的相關(guān)資源，組員相互合作查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在課前討論完成網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上教師課前布置的任務(wù)并形成PPT和書面報(bào)告。課堂中教師先通對(duì)比說明非參數(shù)化功率譜估計(jì)的弊端，從而引入現(xiàn)代譜估計(jì)方法，然后在由課前已經(jīng)準(zhǔn)備好的小組進(jìn)行展示與交流，接著師生共同對(duì)案例主題進(jìn)行討論、質(zhì)疑與辯駁，使師生對(duì)此主題獲得更加全面深刻的認(rèn)識(shí)，完善現(xiàn)代譜估計(jì)方法的理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)，最后，老師做點(diǎn)評(píng)與總結(jié)。課后，小組結(jié)合課堂師生討論情況進(jìn)一步完善討論案例報(bào)告，并及時(shí)提交課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)交流和反饋。

2 開展Seminar-CBL教學(xué)模式的體會(huì)與思考

通過在現(xiàn)代信號(hào)處理課程中開展Seminar-CBL教學(xué)，一方面豐富了該課程的考核形式，另一方面使得研究生的綜合能力得以提升。在整個(gè)教學(xué)過程實(shí)施中，師生會(huì)根據(jù)小組成員在課堂互動(dòng)參與度、平臺(tái)報(bào)告等各方面的表現(xiàn)對(duì)他們進(jìn)行評(píng)價(jià)，并納入學(xué)生最終的課程綜合成績(jī)?cè)u(píng)定中，使得小組成員有了更好的表現(xiàn)。同時(shí)，在具有研究性與互動(dòng)性特點(diǎn)的Seminar-CBL教學(xué)模式中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，教師是幫助者與促進(jìn)者，符合了構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生以小組為單位，有針對(duì)性的去學(xué)習(xí)相關(guān)理論并解決對(duì)應(yīng)的問題，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的自學(xué)能力、合作能力，提升了學(xué)生的批判思維和創(chuàng)新思維，從真正意思上實(shí)踐了“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

同時(shí)，通過與傳統(tǒng)教學(xué)方法比較，Seminar-CBL教學(xué)模式對(duì)教師也提出了更高的要求。首先，需要教師課前調(diào)研大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，才能準(zhǔn)備出優(yōu)秀的研討案例并能夠提供給學(xué)生相應(yīng)的參考資料。其次，在實(shí)施過程中為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，需要教師積極引導(dǎo)整個(gè)研討過程，對(duì)教師的學(xué)術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)有較高的要求，這需要教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷提升自身教學(xué)藝術(shù)與教學(xué)水平。

3 結(jié)語

針對(duì)研究生培養(yǎng)目標(biāo)與本科生的不同，在研究生現(xiàn)代信號(hào)處理課程中引入了Seminar-CBL教學(xué)模式，其更加符合研究生培養(yǎng)方案中要求的培養(yǎng)研究生具備從事科學(xué)研究的能力。通過在本課程中實(shí)施Seminar-CBL教學(xué)模式，從而形成了一種開放、民主、自由的課程教學(xué)形式，研究生可以自由的表達(dá)各自見解，更好地促進(jìn)了研究生主動(dòng)學(xué)習(xí)、思辨、探索與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升。因此，與傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)方法相比，Seminar-CBL教學(xué)模式更適合電子信息類研究生專業(yè)課程的教學(xué)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。