小班研讨教学法在《统计信号处理》课程中的应用与实践

代大海 王玺 张文明 罗鹏飞 谢晓霞

摘要：小班教学法是国内外一流大学普遍的做法，研讨式教学法是近年来在研究生教学改革中主要推荐的方法之一，结合二者的小班研讨教学法可以很好的兼顾二者的优点。本文笔者结合多年来从事《统计信号处理》小班研讨教学法的实践，从翻转课堂、课前学习、课堂研讨、课程考核等方面对小班研讨式教学法的应用进行了介绍。实践结果表明：小班研讨教学法在提高学生对核心课程的学习掌握以及科研创新能力培养等方面收到了不错的效果。

关键词：小班研讨教学法；《统计信号处理》；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0139-02

一、研究背景

作为中国实力最强的重点高校，42所一流大学建设高校是中国高校教育顶尖人才培养的希望所在。一流大学基本都是研究型大学，在研究型大学中开展研究型教学是其应有之义。研究型教学是一种基于探索研究的教学模式，注重在探索和研究的教学过程中激发学生的求知欲、好奇心和学习兴趣，在教学方法上强调师生互动，突出教学与研究相结合的特色，激发每个学生的特长和潜能，培养学生的创新精神和创新能力，这也与“立足于创新人才培养，一切为了每一位学生发展”的一流大学研究生教育改革理念高度契合。小班教学法是国内外一流大学普遍的做法，研讨式教学法是近年来在研究生教学改革中主要推荐的方法之一，结合二者的小班研讨式教学可以很好的兼顾二者的优点。本文笔者结合多年来从事《统计信号处理》小班研讨教学法的实践，总结出小班研讨教学法的设计与实现流程以及教学实践和效果评估，希望能对国内同行开展小班研讨教学研究与实践提供有益的借鉴。

《统计信号处理》课程在国防科技大学有30余年的开课历史，是我校信息与通信工程的一门研究生核心课程，该课程入选2003年湖南省研究生精品课程，其是我院“信息与通信工程”学科的主干系列课之一。該系列课是电子信息系统的理论基础，系列课的建设有力地促进了学科建设，我院一级学科“信息与通信工程”在全国学科评估中排名第三，2007年被评为全国首批重点一级学科，其中北斗导航、战略预警、精确制导、新体制雷达等方向在国内有明显的优势。研究生核心课程教学是研究生教学的一个重要阶段，是在相关领域基础课程教学的基础上进行特定领域专业知识的讲授、学习和实践。通过研究生核心课程教学，一方面可以加深学生对基础知识的理解和掌握，另一方面能够提高学生综合运用基础知识来解决实际问题的能力，最终提升学生所学知识的综合和运用能力，为日后参加工作或者进一步深造学习打下良好的基础，因此其重要性不言而喻。

研讨式教学要求树立“教师为主导、学生为主体”的理念，教学的主体由教师变成了学生，学生在教师的指导下，逐渐掌握独立发现问题和解决问题的能力，这对学生课程学习之后的科研工作开展大有裨益。对于研究生教学来说，适当削弱长期处于强势地位的教师的“管”与“教”，树立“管”与“教”为“学”服务的理念，给予研究生更大的学习上的选择空间，更多的评价上的分类标准，尽可能发挥每个人的潜在优势，这从根本上来说是“以人为本”的应有之义。但研讨要能有效地开展，我们认为必须严格控制班级人数的上限，实行小班教学，这样才能真正保证研讨的质量和课程学习的效果。小班教学可以大大拉近教师和学生之间的关系，也便于教师针对每一个学生的特点开展因人施教、因材施教。国外私立贵族中学（如伊顿公学等）、著名大学的精英教育莫不是采用小班教学的模式，中国的西南联大就曾以这种小班教学模式培养了许多杰出人才。小班教学在研讨式教学中的优势非常突出，特别适合教师对于学生研讨过程的掌控和把握。

二、教学设计与实践

为了更好的开展小班研讨教学法，我校的《统计信号处理》采取的是翻转课堂的学习模式。所谓翻转课堂（Flipped Classroom），即通过对教师课堂讲授与学生自主学习的颠倒安排，改变传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式和教学方法。具体操作流程如下：翻转课堂的教学模式将理论学习放在了课前，由学生自主完成，有利于学生进行差异化的学习，课堂则主要用来进行测试、研讨、答疑，通过学生对教学的积极参与和思考以及师生、生生之间频繁的互动交流来完成对知识的消化吸收。

《统计信号处理》课程涉及参数估计、最佳滤波和信号检测三个理论与应用并重的知识模块，依据教材并结合多年的教学实践，我们将这三个主要模块的内容又各自分为“估计的基本概念”、“最大似然估计”、“卡尔曼滤波”等10余个知识模块。每个模块又细化为多个知识点，考虑到研究生教育对实际应用能力的培养，还针对对应的知识点提供相应的实践应用实例，然后按照各个知识点和不同的应用实例来进行教学视频的录制，这些录制好的视频发布在清华学堂在线网站和学校梦课在线网站上，学生可以通过电脑上网或手机APP在线或下载观看，十分方便。课堂上则主要由教师提出研讨题目，学生课前准备，在课程上进行讨论，教师给予适当点评和指导。

三、教学实践与效果评估

大致而言，我们的小班研讨教学过程分为两个阶段：课前学习和课堂研讨两个阶段。

在第一个阶段的学习中，为了保证学生课外自主学习的有效开展，教师必须预先构建完整的学习支撑平台，包括教学课件的制作、教学视频的录制、课后习题的选择、研讨题的准备以及相关学习资料的收集整理，最后借助清华学堂在线和我校的梦课在线平台将相关资料发布到网上，供学生自学。

在第二个阶段的主要任务是课堂研讨。采用基于小组的研讨模式，开课之前将学生按3—5人一组自由成组，推选一名学生担任小组长，每周研讨题目下发后由小组长进行任务划分，组内每个学生分别针对不同的研讨题进行研究。研讨内容的主要目的是考察学生对一章知识点的掌握和理解，加深学生对本模块知识点和应用的深入理解。第二阶段从流程上讲包括如下几个具体步骤：（1）教师发布选题；（2）学生分组确定研讨题目；（3）课堂测试；（4）学生课堂研讨及报告；（5）教师点评打分与答疑等。

在课程教学效果的评估中，为了更好地贴近改革实现良好的教学效果，我们对传统的只以期终考试成绩为主的课程考核方式进行了改革。具体就是结合《统计信号处理》各教学模块在整个课程教学中所占比重的不同，考核方法设计如下：期终考试（45%）+平时表现（共40%，其中包括：网上表现5%+课堂测试15%+作业5%+讨论15%（小组讨论10%+个人发言5%））+课程论文（15%）。

值得指出的是，考核中包括了课程论文。我们要求每组学生要分工协作，完成一篇课程论文，并在课堂上做相应的汇报讲述。课程论文主要考察学生对于《统计信号处理》的知识点的理解和运用程度，同时培养研究生撰写论文的能力、发掘自己创新点的能力、口头报告的表达能力以及团队协作精神。对于初入科研领域的研究生来说，这些方面的锻炼都是非常必要的。为了协助学生更快、更好的完成课程总结报告和论文，教师会提供模版和要求。

四、结语

经过几年的授课实践检验，我们发现小班研讨教学法在《统计信号处理》教学中能够提高学生的学习积极性，学生在教师给出的题目中选取自己感兴趣的方向，自己查文献，阅读文献，思考创新点，撰写课程论文，并在课堂上给全体学生讲解自己的研究内容。这样的学习方式让学生更积极的加入到课程学习中，提高了学生学习的主动性。经过了课堂讨论的锻炼和洗礼，在课程论文撰写和课程论文汇报方面都做得很好，写作和表达能力也得到了提高的很大。大部分学生都能熟练理解和掌握《统计信号处理》的基本概念、理论和方法，具备独立运用相应的知识点解决实际信号估计与检测等问题的能力。这充分说明了我们的小班研讨教学法是成功的。

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