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摘 要：适应三小时教学单元的要求,在研究生核心课程“统计信号处理”中引入研讨式教学方法.针对核心课程基础性强的特点,总结了“以教材例题和习题为引导、以知识理解和运用为目的、以小组发言为主要形式”的研讨课组织方法.教学实践表明,研讨课在调节三小时教学单元的节奏、帮助学生掌握知识点、提升研究生综合素质等方面效果明显.
关 键 词 ：研讨式教学；三小时教学单元；研究生核心课程
从2010年春季学期起,国防科技大学在研究生课程中统一推行三小时教学单元模式,以推进教育教学改革,协调教学科研的双重需求,激发教员的创造性和学员的主动性.在三小时教学单元模式中,课堂教学按3小时一个单元进行组织,每门课程每周安排1个教学单元.这种教学单元模式在国外高校被广泛采用,例如麻省理工大学公开课程资源网站上公布的2520门讲授课程中,有203门采用了这种模式[1].三小时教学单元有什么特点,如何开展?在本文中,笔者根据“统计信号处理”课程实行三小时教学单元的实践,谈谈体会.
与两小时教学单元模式（即每个教学单元2小时,每门课程每周安排2个教学单元）相比,采用三小时教学单元模式后,在总课时相同的情况下,每门课程的单元数减少,但每个单元的信息量增大.以信息与通信工程学科的研究生核心课程“统计信号处理”为例,总学时仍是54小时,但教学单元从27个压缩为18个,每个教学单元的时间延长了1小时.如何适应这种变化?如果简单地将原来三次课的内容放到一个教学单元里,由老师在台上讲授,不但老师难以一直保持良好的教学状态,学生也容易产生疲倦.因此,采用新的教学方法活跃课堂气氛,帮助学生消化大信息量的教学内容,成了教师的必然选择.正是在这个大趋势下,我们尝试将研讨式教学方法引入“统计信号处理”课堂.
研讨式教学以启发式教学思想为基础,在教师的引导下启发学生积极主动地思考问题,并在同学之间、师生之间进行相互交流和互动式思考和学习,从而使学生掌握教学知识点.在国外的许多著名大学,研讨式教学都被作为仅次于课堂讲授的第二教学手段向教师们推荐[2,3].我们根据“统计信号处理”的课程特点,摸索出了一套在三小时教学单元中运用的研讨式教学方法,并收到了良好的教学效果.
一、研讨式教学法在“统计信号处理”课程中的组织形式
“统计信号处理”是我校信息与通信工程学科的研究生核心课程,选课人数一般在100名以上.而且,这门课程的基础性大于前沿性,有成熟、系统的知识体系,其中的理论和方法是学生日后开展科研工作的重要工具.这些特点与前沿性较强的专业课程有很大区别,因此在研讨课的组织形式上,不能简单沿用后者常采用的开放式研讨模式.经过实践摸索,我们总结出了一套以教材例题和习题为引导、以知识理解和运用为目的、以小组发言为主要形式的研讨课组织方法.
（1）教学单元组织.根据教学单元数,对教材内容进行重新组织,力求在一个教学单元内完成一个完整知识点的教学.我们采用统计信号处理领域的经典教材——Steven M. Key所著的《统计信号处理基础》上、下卷本[4,5].全书共28章,选择其中21章作为讲授内容,每个教学单元完成1～2章.在教学单元中,前两个学时由老师讲授,后一个学时安排三个研讨小组发言,三个学时中间各休息十分钟.
采用三小时教学单元后,尽管讲授时间比以前缩短了1/3,教学内容并没有删减.老师讲授时着重于知识点的基本概念、基本方法和主要结论,而教材中的信号处理实例和习题则留到缩减出来的1/3教学时间由学生研讨.
（2）研讨主题选择.在研究生专业课中,研讨主题通常具有开放性和前沿性,教师鼓励学生查阅大量的文献形成研讨内容.但是,对“统计信号处理”这样涵盖面广、系统性强的课程,54学时非常宝贵；并且,对于信息与通信工程学科的研究生,这门课程的基础性非常突出,课本上的理论和方法在科研中有重要的应用.因此,通过解题学会灵活运用知识在这门课程的学习中是很必要的,而两学时的讲授时间能提及的例题非常有限.基于这样的考虑,在研讨选题上,我们没有采取开放性的思路,而是基于教材中的例题和习题形成研讨主题.
Key教授所著的这本经典教材也为选题提供了方便.Key教授有丰富的科研经验,教材中很多章都有“信号处理实例”一节,将通信、雷达等领域的应用模型经过一定的简化,形成与各章知识吻合的物理问题,并给出理论解答和仿真验证.另外,章后的习题大多都带有启发性或应用性,很少出现以熟练推导、熟悉结论为目的的练习题.因此,根据课程重点,将相关联的若干个例题或习题分为一组,就能形成一个既运用基本知识,又具有理论深度或实用价值的研讨主题.例如在“最大似然估计”的教学单元中,选择了三个研讨主题：自回归模型谱的最大似然估计、正弦信号参数的最大似然估计、最大似然估计的渐进性,涉及9个例题/习题,有很好的覆盖性.
（3）研讨小组形成.选课的同学自由组合,3人一组,形成了近40个研讨小组,在每个教学单元的第三学时,安排2～3组发言.这样的划分方式,一是为了在有限的研讨时间里让大家都有参与的机会、另一也是为了保证研讨发言的质量,通过团队协作高质量地完成指定的研讨选题,使所有听研讨课的同学有较大的收获.事实表明,各小组在准备时都采用了分工合作的方式,一起协商解题思路和讲解内容,然后分头完成理论推导、计算机编程仿真、多媒体课件制作三项具体工作.因此,研讨发言在对知识点的理解、对题目的解答和验证、课件的生动美观等各方面都完成得很出色.
（4）研讨内容准备.一个研讨主题由一个研讨小组完成,教师提前两周将选题通知小组联系人,提前3～4天与小组成员交流准备情况,并检查研讨课件的初稿.为了提升研讨的层次,我们向学生提出要求：研讨内容不能局限在解题层面,要通过知识点将各个题目串起来；而在解答上,也不能止步于理论推导,而要在计算机上仿真验证.这样的要求使同学们在准备研讨内容时从答题上升到梳理和运用知识的层次.
从实施的效果看,前几个研讨小组难以领会这个要求,课件初稿仍然采用逐个解题的结构,需要与老师反复磋商调整.但几轮研讨课以后,同学们都领会并认同这个思路,在组织课件时基本形成了问题提出知识梳理解题仿真验证总结与思考的模式.这样的选题和内容组织方式使研讨课既能与书本知识紧密关联,又不会退化成一堂习题课,对前两个学时的授课内容起到了很好的梳理知识、加深理解、联系应用的作用.