阵列信号处理课程教学改革研究

胡振涛 李胜斌 金勇 周林

摘  要：为了更好地提高各个阶段学生对阵列信号处理课程的理解能力，夯实相关专业理论基础，本文结合实际教学数据，从理论上分析梳理了阵列信号处理课程的教学近况及存在问题，进而提出相应的解决策略。从而激发学生学习的积极性，培养学生的创新意识与批判思维，为提升学生自身的综合素质提供合理化建议，更好地服务于高校信息学科的人才培养。

关键词：课程改革  阵列信号处理  创新研修课  人才培养

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：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  河南大學本科创新研究课程设置目的及起源

2018年全国高等学校本科教育工作会议，教育部党组书记、部长陈宝生明确指出人才培养是大学的本质职能，本科教育是大学的根和本，强调了本科教育在高等教育中的战略地位，要求将本科教育放在人才培养的核心地位、教育教学的基础地位、新时代教育发展的前沿地位[1]。河南大学于2017年入选“一流学科”建设高校，翻开了事业发展的崭新篇章，也对本科人才的培养提出了更高的要求。

课程设置和课程教学是本科教育最基础组成部分[2]。随着社会发展和人才培养模式的变化，国家也对本科课程设置和课堂教学改革提出了新的要求[3]。为呼应国家“以本为本”的要求，促进学校“双一流”建设，河南大学在2018年9月开始，尝试以教师的国家级科研项目为依托，以激发学生学习的积极性、培养学生的创新意识与批判思维为目的，结合人才培养的目标导向与科学研究的问题导向，从教师科研成果中提炼教学内容，将其设置特色课程——创新研修课。

经过教师申报、学院审核推荐，河南大学共遴选出74门本科生课程进行创新研究课程建设。并要求该类课程以10～20人小班授课形式开展，规划15学时，课程成绩由50%平时成绩和50%期末考试构成。

2  阵列信号处理课程近2年教学现状及存在问题

阵列信号处理课程于2018年入选河南大学创新研究课程建设项目，并在2018—2019学年第一学期、二学期作为1学分选修课，由本项目课程组成员尝试在计算机与信息工程学院的高年级本科生中开设，经不断探索教学方法，借鉴课程开设高校相关经验，矫正教学中存在的问题，通过板书、仿真、研讨、论文选讲等手段开展课程教学，取得较好教学效果，如表1所示。但在课程教学取得上述成绩的同时，也发现作为一门具有科研前沿背景的课程，阵列信号处理基本教学内容具有不同于普通本科课程的特点。

首先，该课程通常设置为信息与通信工程研究生的专业选修课，要求学生先修矩阵论和随机过程两门研究生阶段的数学课，进而才能在此基础进行严密而完整的论述，而河南大学选修该课程的本科生缺乏相应理解分析课程问题的数学手段。其次，该课程常规在研究生阶段开设时，其学时由额定的36学时修改为15学时，则必须在保持课程架构基本完整的同时，对课程内容进行裁剪。最后，该课程物理背景相对复杂，且多数高校缺乏与该课程物理背景明确相关的本科专业，造成学生一定程度的学习困难。特别是上述3个特点并未孤立存在，相互影响，互为因果，造成学生学习困难。因此，有必要对该课程的教学过程、教学设计及评价标准等进行综合改革，以期有效解决因数学基础缺乏、物理背景复杂及课程学时较短带来的学生学习困难，提高本科生的科技创新能力。

2.1  改革内容与改革目标

拟通过阵列信号处理教学设计改革，让学生掌握阵列信号处理的基本知识架构，培养学生学科领域的批判思维和创新思维，提升学生的学习方法及自学能力。基本改革路线及内容如图1所示。

2.2  拟解决的关键问题

（1）如何在数学基础缺乏的情况下让学生掌握基本物理过程。

（2）如何对课程知识体系进行修剪，使其适合本科教学需求。

（3）如何依据课程体系要求进行教学过程及评价体系设计。

2.3  实施方案与方法

课程改革实施方案和方法如图2所示。

2.4  具体实施计划

课程改革预期经过2年完成，具体实施细则，如表2所示。

2.5  可行性分析

从项目组人员构成及研究基础、依托学院和实验室研究条件及等两方面分析，本项目的研究内容及路线是可行的，具体如下。

项目主持人在教学方面长期从事本科生与研究生教学和管理工作，曾获入选河南省高校青年骨干教师称号资助计划，并曾任2013—2015年度河南省高校教师资格考试面试专家。截至目前主持校教改重点项目和一般项目各一项，发表教改论文多6篇，主讲本科生和研究生专业课程8门，学生评教连年优秀。科研工作方面，科研方面项目第一参与人长期从事，主要从事多源信息融合、阵列信号处理及非线性控制人工智能等领域的研究工作，获河南省科技进步二等奖1项（第三参与人），主持国家自然科学基金2项，中国博士后科学基金1项，河南省基础与前沿技术研究计划1项，河南省高等学校重点科研项目2项，获河南省科技进步二等奖1项，其他省厅级教学与科研奖励6项发表相关研究论文10余篇。项目主持人在其丰富的教学、科研和管理上的履历，有助于项目顺利开展和实施。

3  本项目的特色与创新之处

河南大学创新研修课设置于2018年，共有74门本科课程入选，其初衷是为了响应国家重视本科基础教育要求，依托教师的国家级科研项目，从该项目科研成果中提炼教学内容而设计，其设置目的为结合人才培养的目标导向与科学研究的问题导向，激发学生学习的积极性、培养学生的创新意识与批判思维。

参考文献

[1] 张艳超.生态视角下我国高等学历继续教育可持续发展研究[D].上海：华东师范大学，2019.

[2] 謝军.新建应用型本科高校“双师型”教师队伍建设研究[D].西安：陕西师范大学，2019.

[3] 刘洪翔.促进创造力培养的大学生学业评价研究[D].岳阳：湖南师范大学，2019.

[4] 李静海.国家自然科学基金支持我国基础研究的回顾与展望[J].中国科学院院刊，2018，33（4）：390-395.

[5] 杨珠.中文自然科学类造假论文的后期处理——以国家自然科学基金委员会查处的科研不端行为案件为例[J].编辑学报，2018，30（6）：600-603.

[6] 王新，张藜，唐靖.中国科学基金制的先行先试——中国科学院科学基金的历史考察[J].当代中国史研究，2018，25（5）：54-63，126.