陣列信號處理課程教學(xué)改革研究

胡振濤 李勝斌 金勇 周林

摘? 要：為了更好地提高各個(gè)階段學(xué)生對陣列信號處理課程的理解能力，夯實(shí)相關(guān)專業(yè)理論基礎(chǔ)，本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)數(shù)據(jù)，從理論上分析梳理了陣列信號處理課程的教學(xué)近況及存在問題，進(jìn)而提出相應(yīng)的解決策略。從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與批判思維，為提升學(xué)生自身的綜合素質(zhì)提供合理化建議，更好地服務(wù)于高校信息學(xué)科的人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：課程改革? 陣列信號處理? 創(chuàng)新研修課? 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（a）-0126-03

Research on Teaching Reform of Array Signal Processing Course

——Taking Henan University as an Example

HU Zhentao? LI Shengbin*? JIN Yong? ZHOU Lin

（College of Artificial Intelligence， Henan University， Kaifeng， Henan Province， 475004 China）

Abstract： In order to better improve students' understanding of array signal processing course at all stages and consolidate the theoretical basis of relevant majors， combined with the actual teaching data， this paper theoretically analyzes and combs the current teaching situation and existing problems of array signal processing course， and then puts forward the corresponding solutions， so as to stimulate students' learning enthusiasm， cultivate students' innovative consciousness and critical thinking， improve students' own comprehensive quality， provide reasonable suggestions， and better serve the talent training of information discipline in colleges and universities.

Key Words： Curriculum reform; Array signal processing; Innovative research and study course; Personnel training

1? 河南大學(xué)本科創(chuàng)新研究課程設(shè)置目的及起源

2018年全國高等學(xué)校本科教育工作會議，教育部黨組書記、部長陳寶生明確指出人才培養(yǎng)是大學(xué)的本質(zhì)職能，本科教育是大學(xué)的根和本，強(qiáng)調(diào)了本科教育在高等教育中的戰(zhàn)略地位，要求將本科教育放在人才培養(yǎng)的核心地位、教育教學(xué)的基礎(chǔ)地位、新時(shí)代教育發(fā)展的前沿地位[1]。河南大學(xué)于2017年入選“一流學(xué)科”建設(shè)高校，翻開了事業(yè)發(fā)展的嶄新篇章，也對本科人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。

課程設(shè)置和課程教學(xué)是本科教育最基礎(chǔ)組成部分[2]。隨著社會發(fā)展和人才培養(yǎng)模式的變化，國家也對本科課程設(shè)置和課堂教學(xué)改革提出了新的要求[3]。為呼應(yīng)國家“以本為本”的要求，促進(jìn)學(xué)?！半p一流”建設(shè)，河南大學(xué)在2018年9月開始，嘗試以教師的國家級科研項(xiàng)目為依托，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與批判思維為目的，結(jié)合人才培養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向與科學(xué)研究的問題導(dǎo)向，從教師科研成果中提煉教學(xué)內(nèi)容，將其設(shè)置特色課程——創(chuàng)新研修課。

經(jīng)過教師申報(bào)、學(xué)院審核推薦，河南大學(xué)共遴選出74門本科生課程進(jìn)行創(chuàng)新研究課程建設(shè)。并要求該類課程以10～20人小班授課形式開展，規(guī)劃15學(xué)時(shí)，課程成績由50%平時(shí)成績和50%期末考試構(gòu)成。

2? 陣列信號處理課程近2年教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

陣列信號處理課程于2018年入選河南大學(xué)創(chuàng)新研究課程建設(shè)項(xiàng)目，并在2018—2019學(xué)年第一學(xué)期、二學(xué)期作為1學(xué)分選修課，由本項(xiàng)目課程組成員嘗試在計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院的高年級本科生中開設(shè)，經(jīng)不斷探索教學(xué)方法，借鑒課程開設(shè)高校相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，矯正教學(xué)中存在的問題，通過板書、仿真、研討、論文選講等手段開展課程教學(xué)，取得較好教學(xué)效果，如表1所示。但在課程教學(xué)取得上述成績的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)作為一門具有科研前沿背景的課程，陣列信號處理基本教學(xué)內(nèi)容具有不同于普通本科課程的特點(diǎn)。

首先，該課程通常設(shè)置為信息與通信工程研究生的專業(yè)選修課，要求學(xué)生先修矩陣論和隨機(jī)過程兩門研究生階段的數(shù)學(xué)課，進(jìn)而才能在此基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)密而完整的論述，而河南大學(xué)選修該課程的本科生缺乏相應(yīng)理解分析課程問題的數(shù)學(xué)手段。其次，該課程常規(guī)在研究生階段開設(shè)時(shí)，其學(xué)時(shí)由額定的36學(xué)時(shí)修改為15學(xué)時(shí)，則必須在保持課程架構(gòu)基本完整的同時(shí)，對課程內(nèi)容進(jìn)行裁剪。最后，該課程物理背景相對復(fù)雜，且多數(shù)高校缺乏與該課程物理背景明確相關(guān)的本科專業(yè)，造成學(xué)生一定程度的學(xué)習(xí)困難。特別是上述3個(gè)特點(diǎn)并未孤立存在，相互影響，互為因果，造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難。因此，有必要對該課程的教學(xué)過程、教學(xué)設(shè)計(jì)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行綜合改革，以期有效解決因數(shù)學(xué)基礎(chǔ)缺乏、物理背景復(fù)雜及課程學(xué)時(shí)較短帶來的學(xué)生學(xué)習(xí)困難，提高本科生的科技創(chuàng)新能力。

2.1? 改革內(nèi)容與改革目標(biāo)

擬通過陣列信號處理教學(xué)設(shè)計(jì)改革，讓學(xué)生掌握陣列信號處理的基本知識架構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科領(lǐng)域的批判思維和創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)方法及自學(xué)能力?；靖母锫肪€及內(nèi)容如圖1所示。

2.2? 擬解決的關(guān)鍵問題

（1）如何在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)缺乏的情況下讓學(xué)生掌握基本物理過程。

（2）如何對課程知識體系進(jìn)行修剪，使其適合本科教學(xué)需求。

（3）如何依據(jù)課程體系要求進(jìn)行教學(xué)過程及評價(jià)體系設(shè)計(jì)。

2.3? 實(shí)施方案與方法

課程改革實(shí)施方案和方法如圖2所示。

2.4? 具體實(shí)施計(jì)劃

課程改革預(yù)期經(jīng)過2年完成，具體實(shí)施細(xì)則，如表2所示。

2.5? 可行性分析

從項(xiàng)目組人員構(gòu)成及研究基礎(chǔ)、依托學(xué)院和實(shí)驗(yàn)室研究條件及等兩方面分析，本項(xiàng)目的研究內(nèi)容及路線是可行的，具體如下。

項(xiàng)目主持人在教學(xué)方面長期從事本科生與研究生教學(xué)和管理工作，曾獲入選河南省高校青年骨干教師稱號資助計(jì)劃，并曾任2013—2015年度河南省高校教師資格考試面試專家。截至目前主持校教改重點(diǎn)項(xiàng)目和一般項(xiàng)目各一項(xiàng)，發(fā)表教改論文多6篇，主講本科生和研究生專業(yè)課程8門，學(xué)生評教連年優(yōu)秀。科研工作方面，科研方面項(xiàng)目第一參與人長期從事，主要從事多源信息融合、陣列信號處理及非線性控制人工智能等領(lǐng)域的研究工作，獲河南省科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)（第三參與人），主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，中國博士后科學(xué)基金1項(xiàng)，河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃1項(xiàng)，河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目2項(xiàng)，獲河南省科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，其他省廳級教學(xué)與科研獎勵6項(xiàng)發(fā)表相關(guān)研究論文10余篇。項(xiàng)目主持人在其豐富的教學(xué)、科研和管理上的履歷，有助于項(xiàng)目順利開展和實(shí)施。

3? 本項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處

河南大學(xué)創(chuàng)新研修課設(shè)置于2018年，共有74門本科課程入選，其初衷是為了響應(yīng)國家重視本科基礎(chǔ)教育要求，依托教師的國家級科研項(xiàng)目，從該項(xiàng)目科研成果中提煉教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計(jì)，其設(shè)置目的為結(jié)合人才培養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向與科學(xué)研究的問題導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與批判思維。

參考文獻(xiàn)

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