小班研討教學(xué)法在《統(tǒng)計信號處理》課程中的應(yīng)用與實踐

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。本文筆者結(jié)合多年來從事《統(tǒng)計信號處理》小班研討教學(xué)法的實踐，從翻轉(zhuǎn)課堂、課前學(xué)習(xí)、課堂研討、課程考核等方面對小班研討式教學(xué)法的應(yīng)用進行了介紹。實踐結(jié)果表明：小班研討教學(xué)法在提高學(xué)生對核心課程的學(xué)習(xí)掌握以及科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面收到了不錯的效果。

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

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

一、研究背景

作為中國實力最強的重點高校，42所一流大學(xué)建設(shè)高校是中國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)方法上強調(diào)師生互動，突出教學(xué)與研究相結(jié)合的特色，激發(fā)每個學(xué)生的特長和潛能，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。本文筆者結(jié)合多年來從事《統(tǒng)計信號處理》小班研討教學(xué)法的實踐，總結(jié)出小班研討教學(xué)法的設(shè)計與實現(xiàn)流程以及教學(xué)實踐和效果評估，希望能對國內(nèi)同行開展小班研討教學(xué)研究與實踐提供有益的借鑒。

《統(tǒng)計信號處理》課程在國防科技大學(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)有力地促進了學(xué)科建設(shè)，我院一級學(xué)科“信息與通信工程”在全國學(xué)科評估中排名第三，2007年被評為全國首批重點一級學(xué)科，其中北斗導(dǎo)航、戰(zhàn)略預(yù)警、精確制導(dǎo)、新體制雷達等方向在國內(nèi)有明顯的優(yōu)勢。研究生核心課程教學(xué)是研究生教學(xué)的一個重要階段，是在相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)課程教學(xué)的基礎(chǔ)上進行特定領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的講授、學(xué)習(xí)和實踐。通過研究生核心課程教學(xué)，一方面可以加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，另一方面能夠提高學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)知識來解決實際問題的能力，最終提升學(xué)生所學(xué)知識的綜合和運用能力，為日后參加工作或者進一步深造學(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，逐漸掌握獨立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，這對學(xué)生課程學(xué)習(xí)之后的科研工作開展大有裨益。對于研究生教學(xué)來說，適當(dāng)削弱長期處于強勢地位的教師的“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，更多的評價上的分類標(biāo)準(zhǔn)，盡可能發(fā)揮每個人的潛在優(yōu)勢，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，我們認為必須嚴格控制班級人數(shù)的上限，實行小班教學(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，也便于教師針對每一個學(xué)生的特點開展因人施教、因材施教。國外私立貴族中學(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)勢非常突出，特別適合教師對于學(xué)生研討過程的掌控和把握。

二、教學(xué)設(shè)計與實踐

為了更好的開展小班研討教學(xué)法，我校的《統(tǒng)計信號處理》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)中的師生角色并對課堂時間的使用進行重新規(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)生進行差異化的學(xué)習(xí)，課堂則主要用來進行測試、研討、答疑，通過學(xué)生對教學(xué)的積極參與和思考以及師生、生生之間頻繁的互動交流來完成對知識的消化吸收。

《統(tǒng)計信號處理》課程涉及參數(shù)估計、最佳濾波和信號檢測三個理論與應(yīng)用并重的知識模塊，依據(jù)教材并結(jié)合多年的教學(xué)實踐，我們將這三個主要模塊的內(nèi)容又各自分為“估計的基本概念”、“最大似然估計”、“卡爾曼濾波”等10余個知識模塊。每個模塊又細化為多個知識點，考慮到研究生教育對實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，還針對對應(yīng)的知識點提供相應(yīng)的實踐應(yīng)用實例，然后按照各個知識點和不同的應(yīng)用實例來進行教學(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)校夢課在線網(wǎng)站上，學(xué)生可以通過電腦上網(wǎng)或手機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，在課程上進行討論，教師給予適當(dāng)點評和指導(dǎo)。

三、教學(xué)實踐與效果評估

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

在第一個階段的學(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，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)堂在線和我校的夢課在線平臺將相關(guān)資料發(fā)布到網(wǎng)上，供學(xué)生自學(xué)。

在第二個階段的主要任務(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，每周研討題目下發(fā)后由小組長進行任務(wù)劃分，組內(nèi)每個學(xué)生分別針對不同的研討題進行研究。研討內(nèi)容的主要目的是考察學(xué)生對一章知識點的掌握和理解，加深學(xué)生對本模塊知識點和應(yīng)用的深入理解。第二階段從流程上講包括如下幾個具體步驟：（1）教師發(fā)布選題；（2）學(xué)生分組確定研討題目；（3）課堂測試；（4）學(xué)生課堂研討及報告；（5）教師點評打分與答疑等。

在課程教學(xué)效果的評估中，為了更好地貼近改革實現(xiàn)良好的教學(xué)效果，我們對傳統(tǒng)的只以期終考試成績?yōu)橹鞯恼n程考核方式進行了改革。具體就是結(jié)合《統(tǒng)計信號處理》各教學(xué)模塊在整個課程教學(xué)中所占比重的不同，考核方法設(shè)計如下：期終考試（45%）+平時表現(xiàn)（共40%，其中包括：網(wǎng)上表現(xiàn)5%+課堂測試15%+作業(yè)5%+討論15%（小組討論10%+個人發(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)的匯報講述。課程論文主要考察學(xué)生對于《統(tǒng)計信號處理》的知識點的理解和運用程度，同時培養(yǎng)研究生撰寫論文的能力、發(fā)掘自己創(chuàng)新點的能力、口頭報告的表達能力以及團隊協(xié)作精神。對于初入科研領(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)報告和論文，教師會提供模版和要求。

四、結(jié)語

經(jīng)過幾年的授課實踐檢驗，我們發(fā)現(xiàn)小班研討教學(xué)法在《統(tǒng)計信號處理》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，閱讀文獻，思考創(chuàng)新點，撰寫課程論文，并在課堂上給全體學(xué)生講解自己的研究內(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方面都做得很好，寫作和表達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)計信號處理》的基本概念、理論和方法，具備獨立運用相應(yīng)的知識點解決實際信號估計與檢測等問題的能力。這充分說明了我們的小班研討教學(xué)法是成功的。

參考文獻：

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