Seminar-CBL教学模式在研究生现代信号处理课程教学中的应用初探

张培玲，李 明

（河南理工大学物理与电子信息学院，河南 焦作 454003）

《现代信号处理》是我院通信与信息系统专业硕士研究生专业学位课程，也是电子信息工程专业硕士研究生选修课程。本课程内容包括随机信号基础、参数估计理论、现代谱估计、自适应滤波、时频信号分析等，具有理论性和实践性强的特点。同时，课程内容发展速度快，新概念、新方法层出不穷，需要教师不断的补充信号处理的新理论、新技术，跟踪信号处理的发展趋势和热门研究方向。因此，传统的“老师、教材、课程”教学方法无法满足本课程的教学需要。

同时，研究生的培养目标与本科生不同，研究生的培养应更加重视学生的创新能力和科研能力，特别是综合素质的培养[1]，为了避免研究生教育存在的“本科化”倾向[2]，很多对本课程有益的教学成果涌现了出来。文献[3]和文献 [4-6]分别将项目式学习和案例教学法（Case Based Learning，CBL）引入到课程教学中以提升学生工程实践能力；文献[7]将仿真实验、案例分析与自主课题三种形式进行有机结合促进了课程实践教学效果；文献[8]为了满足不同需要和定位的信号处理人才需求，对本科生与研究生培养层次的不同采用差异化教学也取得了一定的效果。

Seminar教学模式是学生为研究某一问题而和教师共同讨论、交流的一种交互式的教学方法，其核心理念是教学与科研相结合，尊重学生的主体地位，强调师生之间的互动交流以及学术自由[9]。笔者将Seminar与CBL这两种教学模式进行有机结合应用到现代信号处理课程教学中，充分发挥它们各自优势，着重于提升研究生运用信号处理理论与技术来发现问题、解决问题、开展科研创新的能力，强调研究生知识、能力、素质并重培养，以期提高学生的综合素质。

1 Seminar-CBL教学模式实施

1.1 Seminar-CBL教学模式设计

教师首先根据课程教学大纲将教学内容进行梳理，然后按照教学内容难易程度及其特点，并同时结合教师自己的研究领域以及学生感兴趣的方向，形成典型的教学案例，从而设计好供学生探讨的论题。其中，经典谱估计、AR谱估计、最大熵谱估计、RLS自适应算法、小波变换是重点内容，并增加信号处理的一些新技术、新方法等相关论题，从而激发学生的探讨兴趣。同时，形成“课上研讨、课下引导”的教学模式。即学生按3～4人一组，在课堂上陈述，老师与学生共同讨论、质疑与辩驳，然后老师进行总结；课下老师提供所研讨的典型案例相关资料，并随时关注跟进学生的准备情况。

1.2 教学实施过程

1.2.1 课前准备

教师根据教学内容、自己的研究方向及其学生的兴趣点形成研讨的案例题目，然后通过网络平台提前发布给学生，并同时提供相应的参考资料，包括相关文献、视频等；学生按3～4人分组，选题，小组分工并相互配合，针对性的阅读、学习相关材料，通过小组交流、讨论和总结，最后形成在课堂上交流的PPT以及相关报告。

1.2.2 课堂实施

小组派代表陈述所选案例的内容、观点或问题等，接着老师和其他学生对该组所阐述的案例提出问题或质疑，然后师生共同讨论，使得所讨论主题更加深入，最后老师针对课堂中学生的表现与讨论主题做点评和总结。

1.2.3 课后反馈

课后，小组结合课堂中师生讨论的问题以及老师的总结，有针对性的补充修改报告，并上交到网络平台共享并及时反馈。

1.2.4 应用案例

以现代谱估计章节为例。课前教师在教学网络平台上发布“基于AR模型的心电信号功率谱估计”案例作业及其相应的视频、论文等相关资料，提出心电信号时域具有怎样的特性？根据其时域特性如何对其功率谱进行估计？现代功率谱的估计模型都有哪些？哪个估计模型更适合心电信号的功率谱估计？通过小组共同配合调查学习现代谱估计的原理及各种估计方法的特点等问题，要求小组成员结合课本和课程网络平台教师提供的相关资源，组员相互合作查阅相关文献，在课前讨论完成网络平台上教师课前布置的任务并形成PPT和书面报告。课堂中教师先通对比说明非参数化功率谱估计的弊端，从而引入现代谱估计方法，然后在由课前已经准备好的小组进行展示与交流，接着师生共同对案例主题进行讨论、质疑与辩驳，使师生对此主题获得更加全面深刻的认识，完善现代谱估计方法的理论与实践学习，最后，老师做点评与总结。课后，小组结合课堂师生讨论情况进一步完善讨论案例报告，并及时提交课程网络平台交流和反馈。

2 开展Seminar-CBL教学模式的体会与思考

通过在现代信号处理课程中开展Seminar-CBL教学，一方面丰富了该课程的考核形式，另一方面使得研究生的综合能力得以提升。在整个教学过程实施中，师生会根据小组成员在课堂互动参与度、平台报告等各方面的表现对他们进行评价，并纳入学生最终的课程综合成绩评定中，使得小组成员有了更好的表现。同时，在具有研究性与互动性特点的Seminar-CBL教学模式中，学生是学习的主导者，教师是帮助者与促进者，符合了构建主义学习理论，学生以小组为单位，有针对性的去学习相关理论并解决对应的问题，从而激发了学生的学习兴趣，增强了学生的自学能力、合作能力，提升了学生的批判思维和创新思维，从真正意思上实践了“以教师为主导，以学生为主体”的教学理念，达到教学相长的目的。

同时，通过与传统教学方法比较，Seminar-CBL教学模式对教师也提出了更高的要求。首先，需要教师课前调研大量相关文献资料，才能准备出优秀的研讨案例并能够提供给学生相应的参考资料。其次，在实施过程中为了调动学生的参与度，需要教师积极引导整个研讨过程，对教师的学术水平和职业素养有较高的要求，这需要教师在教学实践中不断提升自身教学艺术与教学水平。

3 结语

针对研究生培养目标与本科生的不同，在研究生现代信号处理课程中引入了Seminar-CBL教学模式，其更加符合研究生培养方案中要求的培养研究生具备从事科学研究的能力。通过在本课程中实施Seminar-CBL教学模式，从而形成了一种开放、民主、自由的课程教学形式，研究生可以自由的表达各自见解，更好地促进了研究生主动学习、思辨、探索与创新能力的培养和提升。因此，与传统的课堂讲授式教学方法相比，Seminar-CBL教学模式更适合电子信息类研究生专业课程的教学，值得进一步推广应用。