“新工科”背景下高等院校研究生《阵列信号处理》课程教学改革探索

“新工科〞背景下高等院校研究生?阵列信号处理?课程教学改革探究〔〕:

摘要：在教育部推进"新工科";研究与理论的背景下，本文以高等院校研究生?阵列信号处理?课程为例，分析现阶段该课程在教学过程中存在的缺乏，通过整合理论教学内容、构建研究性与创新性的教学形式、改革课程考核内容与考核方式等详细措施，探究以"新工科";人才培养为导向的课程教学改革方法，以满足"新工科";专业的课程建立。改革后的课程有效进步了学生的学习积极性，可以提升学生的创新才能和工程理论才能，为电子信息类等其他工科专业的教育教学改革提供了借鉴。

关键词：阵列信号处理；教学改革；创新才能；新工科

本文引用格式：时晨光，等."新工科";背景下高等院校研究生?阵列信号处理?课程教学改革探究[J].教育现代化,2022,6(79):71-72,81.

一引言

"新工科";概念的提出对工程科技人才提出了更高的要求，迫切需要加快工程教育改革创新【1】。因此，在"新工科";建立背景下，我国高等院校工科专业的教育教学面临着一场深化的变革，既要培养一批工程理论才能强、创新才能强、具备国际竞争力的高素质复合型人才，又要对现有工科课程的教学大纲、教学内容、教学形式以及考核方式进展创新改革。

在通信与信息系统、信号与信息处理、微波和电磁场及水声等专业中，?阵列信号处理?是一门重要的研究生专业课程。阵列信号处理是信号处理领域的一个重要分支，用传感器阵列来接收空间信号，与传统的单个定向传感器相比，具有灵敏的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制才能和高的空间分辨力等优点，并已应用于雷达、声呐、通信、导航、地震勘探、射电天文与医学诊断等多种国民经济和军事领域。该课程内容繁多，涉及信号与信息系统、数字信号处理、随机信号处理、通信信号处理、矩阵论等多课程穿插交融知识，具有很强的应用性和理论性。

然而，由于该课程理论性较强，知识点较为抽象，对数学才能要求很高，分析中需要大量的公式推导，从而对课程的教学造成了一定的困难，当前的教学过程中还存在一些亟待解决的问题。首先，在课堂教学内容方面，侧重于根本概念的介绍和理论公式的推导，内容枯燥难懂，没有深化剖析知识点所隐含的物理意义与理论应用价值，学生学习积极性不高。其次，在教学形式方面，往往以教师课堂授课为主，这种单向性的知识传输形式不能充分激发学生的学习兴趣，造成学生创新才能不高，分析、解决问题的才能缺乏【2】。再次，该课程的考核采取课堂出勤与期末考试成绩相结合的形式，考核方式单一，缺乏对学生学习才能、理论应用才能和创新才能的综合评价。

综上所述，目前存在于研究生?阵列信号处理?课程中的问题不利于进步学生的学习才能、工程理论应用才能以及创新才能。笔者结合近两年的实际工作经历，整合理论教学内容，构建新的教学形式，改革课程考核方式，到达了良好的教学效果。

二解析课程框架，整合理论教学内容

当今的信号处理技术日新月异，知识迭代更新的速度越来越快。原有的研究生?阵列信号处理?课程主要讲解阵列信号处理根底知识、波束形成算法、到达角估计、二维到达角估计、阵列多参数估计以及声矢量传感器阵列的到达角估计等章节，课程内容具有一定的时效性，难以囊括当前的学术研究前沿【3】。因此，可通过学习国内外阵列信号处理方面的最新研究，紧跟国内外研究趋势，并结合阵列信号处理技术的最新开展与应用，在教学过程中引入相关前沿研究内容，不断迭代更新，与时俱进。例如，在讲解波束形成算法时，除介绍波束形成定义、常用的波束形成算法以外，可引入雷达通信一体化平台下的波束形成技术，并比拟雷达通信一体化对波束形成算法带来的影响。在讲述到达角估计时，可引入频控阵的概念和根本原理，梳理近年来频控阵技术及其应用的最新研究，在此根底上，将其与传统的传感器阵列进展比照，开拓学生的学术视野。

三结合MATLAB仿真软件辅助教学

MATLAB是Mathworks公司于1984年推出的一套高性能的数值计算软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，可方便地应用于数学计算、算法开发、数据分析和可视化、科学绘图等方面，在信号分析处理、通信工程、机械工程、语音处理、图像处理等领域有着广泛的应用。在?阵列信号处理?课程教学中，教师可以利用MATLAB软件对理论算法进展仿真。通过仿真与数值分析较好地辅助课堂教学，这样不仅可以加深学生对理论内容的认识和理解，而且增强了课程的理论性，对提升学生的动手才能和创新才能也能起到积极的作用。图1是基于MuSIC算法的目的到达角估计仿真结果，图2是基于LCMV准那么的波束形成算法仿真结果。

四构建研究性与创新性的教学形式

在"新工科";建立背景下，应有针对性的设计具有开放性与创新性的课题，系统性地锻炼学生的科研探究精神和创新才能。在课堂教学过程中，教师可结合某知识点发散地给定假设干探究性研究方向，学生自拟课题名称，分小组查阅相关文献资料，建立详细数学模型，编写程序代码并通过MATLAB仿真软件进展实验验证与分析，最后分小组进展汇报，并由教师点评、验收。通过这种形式，能让学生主动地参与到教学活动中去，贯彻"以学生为中心";的教学理念，启发学生的思维，促进"新工科";创新型人才培养【4】。

五结合教师科研工程，引导、培养学生创新思维形式

教师是课堂教学活动的详细施行者，教师自身的综合素质和才能将直接影响学生的培养质量与人才素质。传统的教师一般具有好的教学才能，可以将所承当的课程内容讲解清楚，使学生可以较好地理解所学知识。然而，在"新工科";背景下，教师仅仅具有这种才能是远远不够的。目前高校教师大都会从事一定的科学研究工作，教学与科研是相辅相成的，同时，科研要为教学效劳。在教学过程中，教师可以与学生分享自身在科研和工程理论过程中的心得体会，逐步引导学生进展自由探究和学术创新，从而进一步开拓学生思维、提升学生的创造力。

六改革课程考核内容与考核方式

传统的?阵列信号处理?课程考核内容侧重于对根本概念与公式的识记，考试试卷中的客观试题比例偏大，占试卷总分的80%以上，而发散性的主观试题比例偏少，难以综合评价学生的分析才能和创新才能【5】。另外，学生的课程考核由平时成绩〔课堂出勤〕和期末考试成绩两局部组成，分别占比30%和70%，考核形式过于单一。

新的课程考核内容将降低试卷中客观试题的比例，加大综合性的、开放性的主观试题比例，两者占比分别由原来的80%和20%调整为60%和40%，鼓励学生独立考虑，并发表独到的见解。同时，将课程考核贯穿于整个教学过程中，如采用专题讲座、小组课题探究、研究报告、小论文等形式，促使学生成为课堂教学活动的主体，逐步培养学生团队协作攻关、分析解决问题的才能，激发学生的探究精神和求知精神。

七完毕语

本文根据"新工科";人才培养的要求，对高等院校研究生阵列信号处理课程的教学内容、教学形式、考核内容及考核方式等进展了综合研究，提出了教学改革的思路和详细措施，构建了以培养研究生创新才能为目的的教学形式。此次研究生阵列信号处理课程教学改革符合"新工科";的建立要求，提升了学生的创新才能和工程理论才能，有效进步了学生的学习积极性。同时，也为电子信息类等其他工科专业的教育教学改革提供了应用范例。

参考文献

【1】刘瑶,吴涛,孟祥丽,等."新工科";背景下基于创新创业才能培养的教学改革探究以?通信原理?课程为例[J].教育现代化,2022,30:67-69,75.

【2】胡兵.新工科背景下地方应用型本科电气控制与PLC课程教学改革与探究[J].教育现代化,2022,6:70-72,81.

【3】徐伟.新工科建立背景下的计算机类专业改革浅谈[J].软件,2022,39(8):228-231.

【4】吕学鹏,张保森,巴