“信息融合技術”課題研究式教學探索

摘要：信息融合技術貼近前沿，發展迅速，算法眾多，應用廣泛，適合采用課題研究式教學模式。從目的意義、基本原則、實施過程三個方面對“信息融合技術”的課題研究式教學方法進行了梳理和總結，對于創新教學模式、改善教學效果具有重要作用，對同類課程教學具有借鑒意義。

關鍵詞：課題研究式教學；信息融合技術；實驗

作者簡介：胡建旺（1967-），男，山西靈石人，軍械工程學院信息工程系，副教授；吉兵（1981-），男，湖北宜昌人，軍械工程學院信息工程系，講師。（河北 石家莊 050003）

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0070-02

“信息融合技術”是為軍械工程學院碩士、博士研究生開設的一門選修考試課，共32學時。本課程以最優估計與濾波、不確定性推理、多目標決策等理論為基礎，研究多傳感器信息融合的理論與方法及其在指揮信息系統中的應用，主要教學內容包括信息融合的基本概念、功能結構模型、數學基礎、運動目標的狀態估計和數據關聯、機動目標跟蹤、圖像融合、態勢評估、威脅估計、身份識別與融合、多目標決策、多傳感器管理等等。

信息融合技術交叉技術多，理論發展快，應用范圍廣，使該課程成為很多研究生的首選課程。近三年來選課人數都在20人以上，這就對授課質量和方式提出了更高的要求，既要具備一定的理論深度，又要滿足不同專業研究生的研究廣度。

信息融合技術的抽象性、復雜性和交叉性使得傳統教學存在著理論深度難以把握、應用領域過于單一和研究生學習積極性不高等問題，嚴重制約了授課質量的提高。為此，教學組在總結多年授課經驗的基礎上，根據課程特點引入了課題研究式授課模式，并將其與傳統的講授和實驗教學結合起來，取得了較好的教學效果。

一、課題研究式教學的目的意義

課題研究式教學是指教員根據課程內容和研究生專業方向設計專題性研究課題，引導研究生分析課題、研究課題、解決課題、分享課題，使研究生通過研究掌握課題相關理論知識，并提高分析問題和解決問題的能力。

課題研究式教學的主要目的是以課題為目標，引導研究生完成課題研究的全過程，充分發揮研究生的自主性、協作性和創新性，通過研究過程提升研究能力。考慮到信息融合技術貼近前沿，發展迅速，算法眾多，應用廣泛，適合采用課題研究式教學模式。

課題研究式教學的意義主要體現在以下三個方面：

1.增強自主學習能力

研究生必須具備一定的自學能力，包括檢索資料、閱讀文獻、理解原理、推導公式、仿真實驗、分析總結等能力，將這些能力的培養融會到一個小型課題的研究過程中，將提高培養的質量和效率，為將來的學位論文研究打下良好基礎。

2.提升問題分析能力

科研能力的一個重要方面是問題分析能力，這是一種研究的思路和方法論，從發現問題、理解問題、描述問題，到分析問題、解決問題、歸納問題，問題牽引式的研究實踐可以塑造這種能力，而傳統的講授和實驗則很難達到效果。

3.培養科研創新能力

創新是科研的靈魂，為了學而學達不到培養創新能力的目的，只有在充分掌握現有理論方法的基礎上，反復試驗，推陳出新，才能實現一定的創新，這也是課題研究的重要意義之一。

二、課題研究式教學的基本原則

相對于傳統的講授式教學，課題研究式教學優勢明顯，但要達到預期效果，需要授課教員具有更深厚的功底，并進行更充分的準備。在準備過程中應把握以下幾個基本原則：

1.教學與科研相結合

該原則包括兩個方面的含義，一是對授課教員來講，要盡量將課程內容與自身的研究方向結合起來，通過科研實踐對信息融合理論進行詮釋和印證；二是對研究生來講，盡量將課題研究內容與自身科研方向結合起來，利用科研基礎提高課題研究的可行性和深入性。

2.自學與引導相結合

課題研究式教學以研究生自學自研為主，但教員必須對關鍵環節進行講授和指導。課題研究之初，教員應對研究中可能用到的信息融合基礎知識和理論進行集中講解；課題研究過程中，教員應對研究生的研究思路、研究方法以及一些具體問題進行輔導；研究結束應組織研究生進行總結交流。

3.驗證與創新相結合

“信息融合技術”課程中的研究課題與研究生學位論文研究課題有所區別，除難度較低外，選題上也更強調對現有理論和方法的總結和吸收，在此基礎上，鼓勵研究生勇于創新，善于創新，可用新理論新方法解決老問題，可挖掘現有方法存在的問題并予以改進等。

三、課題研究式教學的實施過程

“信息融合技術”課題研究式教學的實施過程主要包括6個步驟，如圖1所示。

1.課題設計

課題設計主要是指授課教員根據研究生基本情況和自身研究領域設置一定數量的研究性題目，這是課題研究式教學的基礎。常見課題類型主要包括理論驗證型、解決問題型、經驗總結型、探究新知型等。理論驗證型主要是對于某些理論和方法，采用證明、仿真、實驗等方法予以檢驗論證；解決問題型主要從擬解決的問題出發，通過廣泛閱讀、深入分析、小心求證，找到一種適合該問題的方法，并利用這種方法來解決實際問題；經驗總結型主要是對現有理論和方法進行分析比較和總結歸納，給出指導性的建議和結論；探究新知型在現有理論和方法基礎上，通過改進、綜合、融合等手段，形成新的更有意義的理論和方法。課題設計完后，教員要指導研究生選擇合適的課題。

教學組通過仔細研究和經驗總結，將信息融合技術的研究課題大致劃分為六個方向，如表1所示。研究生可從中選題，每個方向的選題可作為一組，組內成員可相互交流共同提高。

2.方案制訂

研究生選題之后，首先要制訂科學合理的研究方案，保證后續研究過程的順利進行。研究方案要指明課題研究目標、研究內容、實施方案、擬采用的關鍵技術、初步時間節點、預期研究成果，以及可能遇到的困難等等。教員應對研究生的研究方案進行審查，確保切實可行。

3.基礎準備

基礎準備階段主要由教員講授信息融合的基本知識、各個研究方向的基本問題和解決思路以及實驗驗證和仿真編程的基本方法，為學員后期研究打下基礎。課題研究式教學并非完全沒有講授內容，而是少講、精講，講基礎內容和共性內容。

4.理論研究

理論研究課題研究的關鍵環節，也是提高研究生能力水平的重要環節。這一階段，研究生要根據具體問題，檢索相關資料文獻，廣泛閱讀深入分析，充分掌握課題的研究現狀，選擇適合的研究方法來解決課題中的相關問題，必要時還需對原有的方法進行改進。研究過程中要積極思考，對于每一個結論，都應找到充分的論據。理論研究是一個循環往復的過程，必須大膽設想，小心求證。

理論研究階段，教員應對研究生提供全局指導和方法建議，引導研究生找到最佳方法和最優途徑，并對階段性成果予以檢查，確保課題研究的穩步推進。教員可安排同組成員集中答疑和交流討論，促使研究生相互借鑒，提高效率。

5.實驗驗證

實驗是理論研究的延續和補充，是檢驗方法正確性和合理性的重要手段。信息融合技術涉及到很多算法，如濾波算法、關聯算法、不確定性融合算法等，非常有必要也很適合采用仿真實驗的方法予以驗證。實驗可以對實際問題進行建模仿真，也可以利用實際系統數據來檢驗理論方法。這一階段的主要任務是培養研究生的問題建模能力、實驗環境搭建能力、實驗程序設計能力和實驗數據分析能力，教員可以集中介紹一些典型的實驗方法和仿真工具，為課題研究建立一定基礎。

6.總結交流

總結交流是全方位多層次的，也是容易被忽略的一個環節。通過總結，可以歸納課題研究的基本流程和方法，還可以梳理存在的問題，對以后的課題研究具有很好的指導作用。通過師生之間的交流、課題組成員之間的交流，以及學過的和沒學過的學生之間的交流，可以進一步激發靈感，開闊思路?？偨Y交流之后，形成較完善的學術論文形式的研究成果，作為課程完成的依據。

四、結語

采用課題研究式教學可以充分調動研究生的主動性和創造性，改善授課效果，提升科研素質，但在實施工程中必須精心準備，認真鉆研，分工協作，靈活應對，保證授課秩序和效果。

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（責任編輯：王意琴）