Seminar-CBL教學模式在研究生現代信號處理課程教學中的應用初探

張培玲，李 明

（河南理工大學物理與電子信息學院，河南 焦作 454003）

《現代信號處理》是我院通信與信息系統專業碩士研究生專業學位課程，也是電子信息工程專業碩士研究生選修課程。本課程內容包括隨機信號基礎、參數估計理論、現代譜估計、自適應濾波、時頻信號分析等，具有理論性和實踐性強的特點。同時，課程內容發展速度快，新概念、新方法層出不窮，需要教師不斷的補充信號處理的新理論、新技術，跟蹤信號處理的發展趨勢和熱門研究方向。因此，傳統的“老師、教材、課程”教學方法無法滿足本課程的教學需要。

同時，研究生的培養目標與本科生不同，研究生的培養應更加重視學生的創新能力和科研能力，特別是綜合素質的培養[1]，為了避免研究生教育存在的“本科化”傾向[2]，很多對本課程有益的教學成果涌現了出來。文獻[3]和文獻 [4-6]分別將項目式學習和案例教學法（Case Based Learning，CBL）引入到課程教學中以提升學生工程實踐能力；文獻[7]將仿真實驗、案例分析與自主課題三種形式進行有機結合促進了課程實踐教學效果；文獻[8]為了滿足不同需要和定位的信號處理人才需求，對本科生與研究生培養層次的不同采用差異化教學也取得了一定的效果。

Seminar教學模式是學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方法，其核心理念是教學與科研相結合，尊重學生的主體地位，強調師生之間的互動交流以及學術自由[9]。筆者將Seminar與CBL這兩種教學模式進行有機結合應用到現代信號處理課程教學中，充分發揮它們各自優勢，著重于提升研究生運用信號處理理論與技術來發現問題、解決問題、開展科研創新的能力，強調研究生知識、能力、素質并重培養，以期提高學生的綜合素質。

1 Seminar-CBL教學模式實施

1.1 Seminar-CBL教學模式設計

教師首先根據課程教學大綱將教學內容進行梳理，然后按照教學內容難易程度及其特點，并同時結合教師自己的研究領域以及學生感興趣的方向，形成典型的教學案例，從而設計好供學生探討的論題。其中，經典譜估計、AR譜估計、最大熵譜估計、RLS自適應算法、小波變換是重點內容，并增加信號處理的一些新技術、新方法等相關論題，從而激發學生的探討興趣。同時，形成“課上研討、課下引導”的教學模式。即學生按3～4人一組，在課堂上陳述，老師與學生共同討論、質疑與辯駁，然后老師進行總結；課下老師提供所研討的典型案例相關資料，并隨時關注跟進學生的準備情況。

1.2 教學實施過程

1.2.1 課前準備

教師根據教學內容、自己的研究方向及其學生的興趣點形成研討的案例題目，然后通過網絡平臺提前發布給學生，并同時提供相應的參考資料，包括相關文獻、視頻等；學生按3～4人分組，選題，小組分工并相互配合，針對性的閱讀、學習相關材料，通過小組交流、討論和總結，最后形成在課堂上交流的PPT以及相關報告。

1.2.2 課堂實施

小組派代表陳述所選案例的內容、觀點或問題等，接著老師和其他學生對該組所闡述的案例提出問題或質疑，然后師生共同討論，使得所討論主題更加深入，最后老師針對課堂中學生的表現與討論主題做點評和總結。

1.2.3 課后反饋

課后，小組結合課堂中師生討論的問題以及老師的總結，有針對性的補充修改報告，并上交到網絡平臺共享并及時反饋。

1.2.4 應用案例

以現代譜估計章節為例。課前教師在教學網絡平臺上發布“基于AR模型的心電信號功率譜估計”案例作業及其相應的視頻、論文等相關資料，提出心電信號時域具有怎樣的特性？根據其時域特性如何對其功率譜進行估計？現代功率譜的估計模型都有哪些？哪個估計模型更適合心電信號的功率譜估計？通過小組共同配合調查學習現代譜估計的原理及各種估計方法的特點等問題，要求小組成員結合課本和課程網絡平臺教師提供的相關資源，組員相互合作查閱相關文獻，在課前討論完成網絡平臺上教師課前布置的任務并形成PPT和書面報告。課堂中教師先通對比說明非參數化功率譜估計的弊端，從而引入現代譜估計方法，然后在由課前已經準備好的小組進行展示與交流，接著師生共同對案例主題進行討論、質疑與辯駁，使師生對此主題獲得更加全面深刻的認識，完善現代譜估計方法的理論與實踐學習，最后，老師做點評與總結。課后，小組結合課堂師生討論情況進一步完善討論案例報告，并及時提交課程網絡平臺交流和反饋。

2 開展Seminar-CBL教學模式的體會與思考

通過在現代信號處理課程中開展Seminar-CBL教學，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。在整個教學過程實施中，師生會根據小組成員在課堂互動參與度、平臺報告等各方面的表現對他們進行評價，并納入學生最終的課程綜合成績評定中，使得小組成員有了更好的表現。同時，在具有研究性與互動性特點的Seminar-CBL教學模式中，學生是學習的主導者，教師是幫助者與促進者，符合了構建主義學習理論，學生以小組為單位，有針對性的去學習相關理論并解決對應的問題，從而激發了學生的學習興趣，增強了學生的自學能力、合作能力，提升了學生的批判思維和創新思維，從真正意思上實踐了“以教師為主導，以學生為主體”的教學理念，達到教學相長的目的。

同時，通過與傳統教學方法比較，Seminar-CBL教學模式對教師也提出了更高的要求。首先，需要教師課前調研大量相關文獻資料，才能準備出優秀的研討案例并能夠提供給學生相應的參考資料。其次，在實施過程中為了調動學生的參與度，需要教師積極引導整個研討過程，對教師的學術水平和職業素養有較高的要求，這需要教師在教學實踐中不斷提升自身教學藝術與教學水平。

3 結語

針對研究生培養目標與本科生的不同，在研究生現代信號處理課程中引入了Seminar-CBL教學模式，其更加符合研究生培養方案中要求的培養研究生具備從事科學研究的能力。通過在本課程中實施Seminar-CBL教學模式，從而形成了一種開放、民主、自由的課程教學形式，研究生可以自由的表達各自見解，更好地促進了研究生主動學習、思辨、探索與創新能力的培養和提升。因此，與傳統的課堂講授式教學方法相比，Seminar-CBL教學模式更適合電子信息類研究生專業課程的教學，值得進一步推廣應用。