馮鵬 魏彪 何鵬 黎蕾蕾 鄧明

摘要：《信號(hào)檢測(cè)理論》作為通信、測(cè)控、電子等相關(guān)專業(yè)的重點(diǎn)研究生專業(yè)課程，因其理論性較強(qiáng)、授課內(nèi)容較廣、學(xué)生存在畏難心理等原因?qū)е陆虒W(xué)效果不佳。針對(duì)這一情況，課題組在長(zhǎng)期教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方式等進(jìn)行了初步的改革和實(shí)踐，有效提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：信號(hào)檢測(cè)理論;教學(xué)改革;研究生;理論與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G643 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）36-0140-02

一、引言

信號(hào)檢測(cè)理論，通常又稱為信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)理論，該理論以信號(hào)與系統(tǒng)、隨機(jī)過程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自適應(yīng)濾波、矩陣論等知識(shí)為基礎(chǔ)，融信息傳輸與處理于一體，形成了一門極具專業(yè)特色、理論性較強(qiáng)的學(xué)科，并在通信、自動(dòng)控制、模式識(shí)別、生物醫(yī)藥、光電探測(cè)等領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。因此，以該理論為主要內(nèi)容的《信號(hào)檢測(cè)理論》課程也就成為了各高校相關(guān)專業(yè)中研究生的重點(diǎn)專業(yè)課程。較強(qiáng)的理論性既是本課程的特色，也是教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生們通常難以深刻理解某些理論的內(nèi)涵，遑論如何引申至實(shí)際應(yīng)用。而在實(shí)際授課過程中理論與應(yīng)用環(huán)節(jié)的脫節(jié)，更使得該課程的教學(xué)效果不盡如人意。進(jìn)而，豐富的內(nèi)容又與壓縮研究生課堂學(xué)時(shí)之間形成矛盾，如何改進(jìn)教學(xué)方法與手段，提高授課質(zhì)量，優(yōu)化課程內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，已成為本門課程亟待解決的問題。

二、存在的問題

目前，《信號(hào)檢測(cè)理論》課程是我院儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下精密儀器及機(jī)械、測(cè)控技術(shù)及儀器等專業(yè)的研究生學(xué)位課，也是微電子學(xué)與固體電子學(xué)專業(yè)的研究生學(xué)位課程，同時(shí)供光學(xué)工程專業(yè)作為專業(yè)選修課程。本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出如下幾點(diǎn)當(dāng)前本課程教學(xué)過程中所存在的問題。

1.教學(xué)內(nèi)容偏重理論，過于抽象，缺乏與工程、實(shí)踐的結(jié)合，學(xué)生往往知其然卻不知其所以然，更不知如何將理論學(xué)以致用，去解決實(shí)際工程中的問題。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，在學(xué)習(xí)本課程之前，需提前學(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》、《隨機(jī)過程》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》以及《矩陣論》等課程作為基礎(chǔ)，此類課程均偏重理論，學(xué)生對(duì)其消化和理解往往是一知半解。而本課程的主要內(nèi)容，則涵蓋了匹配濾波、信號(hào)檢測(cè)、參量估計(jì)及波形估計(jì)。以信號(hào)檢測(cè)為例，其基本概念中的判決準(zhǔn)則就包含了：最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則、貝葉斯準(zhǔn)則、最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則、聶曼—皮爾遜檢測(cè)準(zhǔn)則以及多元信號(hào)檢測(cè)的貝葉斯準(zhǔn)則等一系列準(zhǔn)則。實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)這些基本理論和準(zhǔn)則的理解，相當(dāng)一部分學(xué)生尚且存在問題，而無法對(duì)各種準(zhǔn)則進(jìn)行靈活運(yùn)用。教材中雖然有若干實(shí)例，然而缺乏配套實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的理解仍然是紙上談兵，教學(xué)效果可想而知。

2.授課內(nèi)容范圍較廣但陳舊，既缺乏重點(diǎn)，又無新穎性，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，開拓學(xué)生的思維。當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容主要依據(jù)教材，教學(xué)內(nèi)容幾十年如一日，不能及時(shí)根據(jù)信息科技領(lǐng)域的發(fā)展而更新，與科技發(fā)展聯(lián)系不足。陳舊的知識(shí)不僅使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的動(dòng)力，對(duì)研究生而言，更難以開拓其思維，調(diào)用其投身科研的積極性。因此，探索新的課程內(nèi)容和教學(xué)模式，將最新科研動(dòng)態(tài)和科研成果融于教學(xué)過程，提高學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力，是本課程教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

3.教學(xué)手段單一、枯燥，仍以課堂講授為主，缺乏實(shí)驗(yàn)、報(bào)告、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，學(xué)生的積極性較低，教學(xué)效果較差。在本科教學(xué)紛紛改革，引入多種教學(xué)模式，增加各類競(jìng)賽設(shè)計(jì)，提升本科教學(xué)水平之際，研究生的教學(xué)大多還是運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方式和手段，以課堂教學(xué)為主，輔以少量平時(shí)作業(yè)，最后一考定乾坤。顯而易見，由于培養(yǎng)目的的不同，不可能將本科生的教學(xué)模式和教學(xué)手段直接套用至研究生教學(xué)：前者注重基礎(chǔ)，而后者強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。如何創(chuàng)新研究生教學(xué)的教學(xué)手段、改革教學(xué)模式，培養(yǎng)研究生的研究興趣，則是本課程教學(xué)改革成功的關(guān)鍵。

4.教學(xué)目的不明確，本科生課程與研究生課程要求重合，并無區(qū)別。通觀現(xiàn)有各高校本課程的教學(xué)大綱，其間并未強(qiáng)調(diào)本科生與研究生的區(qū)別，背景知識(shí)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核方法均無二致，兩種教學(xué)大綱似可通用。然而，研究生是高校科研的主力軍，除強(qiáng)調(diào)厚基礎(chǔ)、寬口徑外，更應(yīng)該帶有“研究”的性質(zhì)，培養(yǎng)其科研的素養(yǎng)，發(fā)掘其科研的潛質(zhì)。

三、采取的措施及效果

重慶大學(xué)光電工程學(xué)院《信號(hào)檢測(cè)理論》教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多年實(shí)際教學(xué)的基礎(chǔ)上，針對(duì)上述問題，對(duì)本門課程的授課方式、授課內(nèi)容、考核手段等進(jìn)行了初步的改革和實(shí)踐，收到了一定的效果。

1.弱化理論，強(qiáng)化基礎(chǔ)。艱深的理論、繁復(fù)的公式，讓不少學(xué)生對(duì)本門課程“望而卻步”，產(chǎn)生畏難情緒。同時(shí)學(xué)生水平參差不齊，部分學(xué)生甚至沒有學(xué)過數(shù)字信號(hào)處理或者知之甚少，過分強(qiáng)調(diào)理論給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大阻力。在實(shí)際教學(xué)中，我們一方面加強(qiáng)對(duì)背景知識(shí)的復(fù)習(xí)，首先學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)信號(hào)處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等課程中的一些基礎(chǔ)知識(shí)，采用由淺入深的教學(xué)過程有助于學(xué)生對(duì)新知識(shí)的接受，緩解學(xué)生的畏難情緒，加強(qiáng)其信心。同時(shí)簡(jiǎn)單提及這些知識(shí)在信號(hào)檢測(cè)理論中的經(jīng)典應(yīng)用（如FFT在信號(hào)譜分析中的應(yīng)用、白噪聲在信號(hào)檢測(cè)中的作用等），溫故而知新，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)該課程的興趣。

2.精簡(jiǎn)內(nèi)容，有的放矢。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，本課程所應(yīng)教授的內(nèi)容，覆蓋了從信號(hào)檢測(cè)的基本判別準(zhǔn)則到信號(hào)的參量檢測(cè)、波形估計(jì)以及自適應(yīng)處理等一系列理論性較強(qiáng)的知識(shí)，內(nèi)容雖寬泛但卻缺乏重點(diǎn)。不同專業(yè)對(duì)于同一門課程應(yīng)該有所側(cè)重，精簡(jiǎn)部分內(nèi)容，突出專業(yè)特色。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)均系長(zhǎng)期從事光電檢測(cè)的研究人員，對(duì)信號(hào)檢測(cè)理論在光電檢測(cè)中的應(yīng)用較為熟悉，因此我們?cè)谑谡n內(nèi)容中適當(dāng)補(bǔ)充和強(qiáng)化該部分內(nèi)容，如光電檢測(cè)中常用的鎖相放大器的原理及其應(yīng)用、增加信號(hào)檢測(cè)理論在科研中的最新研究實(shí)例，如此不僅加深了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)，亦加強(qiáng)了他們對(duì)信號(hào)檢測(cè)理論的理解，同時(shí)減少了不必要的授課內(nèi)容，有效改善了教學(xué)效果。

3.多種考核，破除唯一。研究生課程考核方式的局限性一直為大家所詬病，但直接套用國外的方式卻往往水土不服，難以施行。以美國為例，其一門研究生課程=“50%的課堂教學(xué)”+“25%的課堂作業(yè)（多次小考）”+“兩次中期考試”+“一次大考”。課堂作業(yè)、中期考試和最終的大考均按權(quán)重納入最終的成績(jī)。此種模式，工作量較大，對(duì)學(xué)生的要求較高，學(xué)生必須全身心的投入課堂學(xué)習(xí)和課后的作業(yè)中，因此通常學(xué)生一個(gè)學(xué)期只有2～3門課程?，F(xiàn)有情況下，國內(nèi)各高校研究生一學(xué)期通常安排6～7門課程，若按上述方式進(jìn)行，學(xué)生恐難以承受。因此，我們借鑒其優(yōu)點(diǎn)，有所變通。采取“課堂作業(yè)（20%）+課后設(shè)計(jì)+考試”的方式進(jìn)行考核。課堂作業(yè)屬于鞏固理論環(huán)節(jié)，課后設(shè)計(jì)則屬于加強(qiáng)實(shí)踐，二者在最終成績(jī)中分別占20%和30%的權(quán)重，如此可有效降低最后的考試隨機(jī)性和局限性。

4.突出科研，自學(xué)為主。作為研究生課程，不僅需要為研究生以后從事科研打好基礎(chǔ)，更要能夠培養(yǎng)研究生的科研素養(yǎng)，激發(fā)其科研興趣。因此，我們以小型項(xiàng)目為著眼點(diǎn)，針對(duì)課程中的重點(diǎn)內(nèi)容，組織學(xué)生以研究小組的形式開展研究，作為課后設(shè)計(jì)并納入最終的考試成績(jī)。

四、結(jié)語

國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）中指出：“提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務(wù)，是建設(shè)高等教育強(qiáng)國的基本要求”，而“深化教學(xué)改革”正是提高質(zhì)量的手段之一。我們通過上述方法，對(duì)研究生課程《信號(hào)檢測(cè)理論》進(jìn)行了初步的教學(xué)改革和實(shí)踐，并獲得了一定的成效，得到了學(xué)生的肯定。我們將進(jìn)一步完善授課方式、課程設(shè)計(jì)、考核手段等環(huán)節(jié)，并建設(shè)針對(duì)本課程的網(wǎng)站，讓所有人共享本課程的改革成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文明，羅鵬飛.隨機(jī)信號(hào)分析與處理課程研究型教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（5）：19-20.

[2]張文明，羅鵬飛.隨機(jī)信號(hào)分析與處理課程設(shè)計(jì)案例[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（4）：88-90.

[3]景小榮，李強(qiáng)，陳前斌，等.基于Matlab的《信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)》課程教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（2）：55-57.

[4]趙新彥.光電信息類專業(yè)課程研究型教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].中國科技信息，2010，（3）：246-248.

[5]叢玉良，趙曉暉，周求湛.信號(hào)檢測(cè)與處理系列課程的建設(shè)與改革實(shí)踐研究[J].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2013，（3）：81-82.

[6]代少升，杜智慧.對(duì)《信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)》課程設(shè)置的構(gòu)想[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，（6）：318-320.

[7]張文明，羅鵬飛.“隨機(jī)信號(hào)分析與處理”課程研究型教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（5）：21-22，26.

[8]董莉霞.本科教學(xué)中開設(shè)隨機(jī)信號(hào)分析課程的教學(xué)實(shí)踐與思考[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013，（23）：93-96.