陣列信號處理課程教學改革研究

胡振濤 李勝斌 金勇 周林

摘? 要：為了更好地提高各個階段學生對陣列信號處理課程的理解能力，夯實相關專業理論基礎，本文結合實際教學數據，從理論上分析梳理了陣列信號處理課程的教學近況及存在問題，進而提出相應的解決策略。從而激發學生學習的積極性，培養學生的創新意識與批判思維，為提升學生自身的綜合素質提供合理化建議，更好地服務于高校信息學科的人才培養。

關鍵詞：課程改革? 陣列信號處理? 創新研修課? 人才培養

中圖分類號：G64 文獻標識碼：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? 河南大學本科創新研究課程設置目的及起源

2018年全國高等學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是大學的本質職能，本科教育是大學的根和本，強調了本科教育在高等教育中的戰略地位，要求將本科教育放在人才培養的核心地位、教育教學的基礎地位、新時代教育發展的前沿地位[1]。河南大學于2017年入選“一流學科”建設高校，翻開了事業發展的嶄新篇章，也對本科人才的培養提出了更高的要求。

課程設置和課程教學是本科教育最基礎組成部分[2]。隨著社會發展和人才培養模式的變化，國家也對本科課程設置和課堂教學改革提出了新的要求[3]。為呼應國家“以本為本”的要求，促進學校“雙一流”建設，河南大學在2018年9月開始，嘗試以教師的國家級科研項目為依托，以激發學生學習的積極性、培養學生的創新意識與批判思維為目的，結合人才培養的目標導向與科學研究的問題導向，從教師科研成果中提煉教學內容，將其設置特色課程——創新研修課。

經過教師申報、學院審核推薦，河南大學共遴選出74門本科生課程進行創新研究課程建設。并要求該類課程以10～20人小班授課形式開展，規劃15學時，課程成績由50%平時成績和50%期末考試構成。

2? 陣列信號處理課程近2年教學現狀及存在問題

陣列信號處理課程于2018年入選河南大學創新研究課程建設項目，并在2018—2019學年第一學期、二學期作為1學分選修課，由本項目課程組成員嘗試在計算機與信息工程學院的高年級本科生中開設，經不斷探索教學方法，借鑒課程開設高校相關經驗，矯正教學中存在的問題，通過板書、仿真、研討、論文選講等手段開展課程教學，取得較好教學效果，如表1所示。但在課程教學取得上述成績的同時，也發現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內容具有不同于普通本科課程的特點。

首先，該課程通常設置為信息與通信工程研究生的專業選修課，要求學生先修矩陣論和隨機過程兩門研究生階段的數學課，進而才能在此基礎進行嚴密而完整的論述，而河南大學選修該課程的本科生缺乏相應理解分析課程問題的數學手段。其次，該課程常規在研究生階段開設時，其學時由額定的36學時修改為15學時，則必須在保持課程架構基本完整的同時，對課程內容進行裁剪。最后，該課程物理背景相對復雜，且多數高校缺乏與該課程物理背景明確相關的本科專業，造成學生一定程度的學習困難。特別是上述3個特點并未孤立存在，相互影響，互為因果，造成學生學習困難。因此，有必要對該課程的教學過程、教學設計及評價標準等進行綜合改革，以期有效解決因數學基礎缺乏、物理背景復雜及課程學時較短帶來的學生學習困難，提高本科生的科技創新能力。

2.1? 改革內容與改革目標

擬通過陣列信號處理教學設計改革，讓學生掌握陣列信號處理的基本知識架構，培養學生學科領域的批判思維和創新思維，提升學生的學習方法及自學能力。基本改革路線及內容如圖1所示。

2.2? 擬解決的關鍵問題

（1）如何在數學基礎缺乏的情況下讓學生掌握基本物理過程。

（2）如何對課程知識體系進行修剪，使其適合本科教學需求。

（3）如何依據課程體系要求進行教學過程及評價體系設計。

2.3? 實施方案與方法

課程改革實施方案和方法如圖2所示。

2.4? 具體實施計劃

課程改革預期經過2年完成，具體實施細則，如表2所示。

2.5? 可行性分析

從項目組人員構成及研究基礎、依托學院和實驗室研究條件及等兩方面分析，本項目的研究內容及路線是可行的，具體如下。

項目主持人在教學方面長期從事本科生與研究生教學和管理工作，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項目和一般項目各一項，發表教改論文多6篇，主講本科生和研究生專業課程8門，學生評教連年優秀。科研工作方面，科研方面項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域的研究工作，獲河南省科技進步二等獎1項（第三參與人），主持國家自然科學基金2項，中國博士后科學基金1項，河南省基礎與前沿技術研究計劃1項，河南省高等學校重點科研項目2項，獲河南省科技進步二等獎1項，其他省廳級教學與科研獎勵6項發表相關研究論文10余篇。項目主持人在其豐富的教學、科研和管理上的履歷，有助于項目順利開展和實施。

3? 本項目的特色與創新之處

河南大學創新研修課設置于2018年，共有74門本科課程入選，其初衷是為了響應國家重視本科基礎教育要求，依托教師的國家級科研項目，從該項目科研成果中提煉教學內容而設計，其設置目的為結合人才培養的目標導向與科學研究的問題導向，激發學生學習的積極性、培養學生的創新意識與批判思維。

參考文獻

[1] 張艷超.生態視角下我國高等學歷繼續教育可持續發展研究[D].上海：華東師范大學，2019.

[2] 謝軍.新建應用型本科高校“雙師型”教師隊伍建設研究[D].西安：陜西師范大學，2019.

[3] 劉洪翔.促進創造力培養的大學生學業評價研究[D].岳陽：湖南師范大學，2019.

[4] 李靜海.國家自然科學基金支持我國基礎研究的回顧與展望[J].中國科學院院刊，2018，33（4）：390-395.

[5] 楊珠.中文自然科學類造假論文的后期處理——以國家自然科學基金委員會查處的科研不端行為案件為例[J].編輯學報，2018，30（6）：600-603.

[6] 王新，張藜，唐靖.中國科學基金制的先行先試——中國科學院科學基金的歷史考察[J].當代中國史研究，2018，25（5）：54-63，126.