信息与通信工程研究生教育教学改革模式探索

   李永哲，陶然，吴莎莎，曾思民   4版

（北京理工大学 信息与电子学院 北京 100081）

[摘  要] 研究生教育关乎国家教育、科研、生产等多方面的发展，研究生教育教学改革更是我国教育振兴的重要一环。社会发展日新月异，这也对高校研究生教育教学改革提出了新的要求，在此背景下，本文结合国内外高校的研究生教学改革经验，从研究生教育模式与定位、开设课程及教学以及教育教学水平评价三个方面具体展开，具体研究了新形势下学校信息与通信工程相关研究生教育教学改革创新的策略与方法，为新形势下的研究生教学改革提供了思路与方向。

[关键词] 信息与通信工程；研究生教育；改革创新

[基金项目] 2021年12月北京理工大学研究生教育教学重大培育项目“新形势下信息与通信工程研究生教育教学及国际化人才培养的改革探索”【编号：2020ZDA3】；2021年6月】北京理工大学研究生“一流课程”建设项目“分数域信号处理及其应用”【编号：2021YLKC004】；2021年度北京理工大学研究生教育教学一般项目“信息与通信工程研究生教育教学改革新探索”【编号：2021YBJG007】。

[作者简介] 李永哲，（1985-），男，河北承德人，博士，北京理工大学信息与电子学院助理教授，硕士生导师，研究方向为波形设计、大规模优化算法；陶然，（1964-），男，安徽南陵人，博士，北京理工大学信息与电子学院教授（通信作者），博士生导师，研究方向为分数域信号与信息处理及其应用;吴莎莎，（1979-），女，河南新乡人，博士，北京理工大学信息与电子学院助理研究员，硕士生导师，研究方向为信号与信息处理.

[中图分类号] G 642  [文献标识码] A   [收稿日期] 2021-8-11

一、 研究背景

教育部在其制定的《面向二十一世纪教育振兴行动计划》一文中指出^[1,2]，要积极稳步发展高等教育，瞄准国家创新体系的目标，培养和造就一批高水平的具有创新能力的人才，同时，扩展高等教育规模，实现若干所高校和一批重点学科进入或接近世界一流水平。在此背景下，研究生群体作为我们国家科研创新的主力军，其所接受的基础教育的水平与质量就有待评估以及提升，这就需要敢于去打破旧的、传统模式下的研究生教育的一些枷锁。因此，新形势下若想提升研究生群体的整体质量，便需要对研究生的教育教学实施科学的改革与创新措施，从而起到服务国家相关战略目标的作用。

同时，信息与通信工程作为一门对接若干国家重大科研项目、为国家重大战略需求方向输送人才的关键学科，本文就围绕该学科，在对欧美大学研究生教育教学体系进行全面对比调研和剖析的基础上，结合项目成员在欧洲及北美大学从事科研和教学的相关经验，来研究在新型复杂国际形势下学校在建设“双一流”过程中的可行研究生教育教学改革策略和方法。此外，专业课程的学习作为研究生教育教学的关键环节，其重要性不言而喻。接下来，本文从研究生教育模式与定位、开设课程及教学、教育教学水平评价三个方面入手，对新形势下的学校信息与通信工程这一学科的研究生教育教学的改革与创新的相关举措的推行，具体展开论述。

二、 研究生教育模式与定位

研究生课程如何设置，这就需要思考研究生的教育模式与定位的问题。以美国高校为例，一方面，研究生课程的设计就和当下的经济、社会以及科技的发展需求紧紧贴合在一起，并在课程中不断地引入最新的科研进展，如此一来，研究生课程的教学内容就得到了持续的更新，也就为研究生群体提供了源源不断的新思想、新理念、新方法，也就能够更有效地帮助研究生拓展科研视野。在另一方面，美国高校也十分重视当下市场对所培养研究生的需求^[3]，重视与企业之间的沟通与合作。有些教师不但将自己的科研工作与外部企业建立合作关系，还会邀请相关企业界的知名人士分享经验，并开设相关课程，使得学生最大程度地了解企业需要什么样的人才，需要储备哪些方面的知识，同时也了解了自己所处行业的目前发展的最新动向^[4]。此外，美国政府还给予了高校在发展规划方面的充分的自由，这就使得高校可以根据社会的需求及时调整育人模式，改革教学设计，紧跟时代步伐，培养出社会需要的人才。相比之下，国内大部分高校的研究生教育更偏向传统化，即授课方式大多以面授为主，通常一讲到底，在这种情况，便对授课老师的水平提出了极高的要求，课堂环境也往往容易变的枯燥乏味，这也就更不利于学生去接纳老师所讲授的专业课知识。如此一来，对比国外高校的课堂教学模式，国内这种教学方式就缺少了一定的灵活性，而这也会导致上课的学生自身自主学习的积极性大打折扣。

此外，与大多数国内高校不同，欧美高校对于本科生以及研究生通常会有跨学科或跨学院选课的强制要求，也就是说，学生只有在满足选择其他学科或学院开设课程的学分占到总学分的四分之一到三分之一时，才可以达到最终的毕业要求。特别的，英国很多高校为此专门设置了很多学科交叉型课程，如航空航天、电子信息、计算机等与生物、医学、化学等的交叉融合类课程，这样也就极大地便利了学生的选课工作，同时也达到了相关的目的。相比之下，国内大部分高校在交叉学科的规划设置方面都比较薄弱，研究生跨学科选课的比例普遍较低。究其原因，虽然现在国内高校的交叉学科课程的开设越来越普遍，但是一般都没有对跨学科选课的比例有硬性要求，而是将这些跨学科课程同本学科课程共同纳入到专业选修课的范围，甚至有的还不允许学生跨学科选课，相关调研结果显示，“仅有26.4%的研究生认为开设的选修课比例合适。在校期间，有过跨校选修课程经历及参加过全国研究生暑期学校的研究生比例均不到20%。”这就在一定程度上限制了研究生的科研视野，也就会导致研究生在科研过程当中常常遇到超出个人知识储备的问题，从而带来诸多的不便。

综合以上分析，研究生的教学模式应当向学科交叉的方向继续更深入的发展，而不是仅仅流于表面；同时，对于研究生教学的定位问题，研究生课程设置应当瞄准当下国家和社会发展的需求，紧跟最新科研进展，实现为研究生量身定制的教学效果，最终能够培养出符合国家发展需求的创新型人才^[5]。

三、 开设课程及教学

在上个小节所作总结的基础上，在这一部分，本文重点以《分数域信号处理及应用》研究型课程及其前置基础课程《信号处理理论与技术》为分析和改革突破口，探索新形势下的信息与通信工程的研究生教育教学的课程改革方向。需要注意的是，在传统的授课模式下，课程的最终成绩一般由平时的课堂作业以及最终的期末考试两部分的成绩构成，而且往往平时作业所占的比重较大，这也就会导致最终期末考试有些学生临时突击，最终期末考试的成绩不是很高也能够最终取得及格的成绩^[6]。这种临时突击的学习方式除了不能够有效检验学生的学习效果之外，还会导致学生往往一考就忘，考完试后一周的时间就可以把所学知识忘得所剩无几，这对学生未来的科研学习生活是百害而无一利的。基于以上分析，本文接下来便从课程教学理念与定位、教学内容、教学/研讨方法以及课堂作业/成果展示这几个方面，具体展开进行分析。

(一) 课程教学理念与定位

《分数域信号处理及应用》作为一门硕博贯通课程，着眼于国家重大战略需求，致力于培养具有科研创新能力的博士生。同时，课程结合实验室课题组自身独到的研究基础与科研优势，围绕信号与信息处理领域的关键科学问题具体展开相关教学。在课堂教学中，授课老师应当既要注意该课程与本科阶段先修课程的衔接问题，又要做到对这些先修知识加以拓展与应用。

信号与信息处理理论则作为信息科学的基石，同时《信号处理理论与技术》则作为一门本科阶段的信息与通信工程的专业课群，其重要性不言而喻。它既是信息类本科生一门重要的专业课，又是研究生需要进一步深入学习的理论课程。

(二) 教学内容

对于《分数域信号处理及应用》课程，在基础理论方面，主要讲授并研讨分数域采样机理、分数域滤波特性、多分数域联合分析方法等基本理论问题；在应用基础方面，则充分结合当前最新科研进展，主要围绕分数域雷达信号处理、分数域通信信号处理、分数域信息系统与技术、分数域交叉学科等前沿课题展开教学工作。

对于《信号处理理论与技术》课群，它涵盖了《信号与系统》、《数字信号处理》以及《随机信号分析》三门课程^[6]。其中《信号与系统》课程主要讲述了信号与系统的概念、性质与分类，并在此基础上着重介绍了信号通过各种线性系统的分析与计算方法。《数字信号处理》课程则主要通过引入各种滤波器，介绍以经典傅里叶变换为基础的频域分析方法。《随机信号分析》在前门课程的基础上，介绍随机过程的基本概念和性质，以及对随机过程通过各种线性系统的特性进行分析。

此外，鉴于信息与通信工程学科自身特殊的性质，几乎所有专业课都会需要学生自身具有较好的数学知识储备，再加上现在科研过程中对理论算法的研究也显得越来越重要，因此，在开设相关的研究生课程的同时，也需要注意对相关的数学知识点的补充，对于一些重要的涉及数学知识的推导过程，授课老师也应当尽量采取板书的形式来呈现给学生，如此一来，可以进一步加深学生对相关数学知识的接受程度。同时还需要注意的是，课堂讲授需要灵活的将专业知识所涉及的数学知识点加以呈现，要避免生搬硬套，授课老师需要注意对数学难点加以转化，进而方便学生的理解与接受。

(三) 教学/研讨方法

学科专业课程的教学开展，不能仅仅抓住教材书本上的内容，授课老师还应当注意要将课堂所学与学生所处的研究领域充分而紧密地结合。对于《信号处理理论与技术》课群，课堂会邀请实验室不同研究方向的老师做与课堂所学知识有结合性、针对性的专题讲座，如此一来既保证了学生对基础知识的学习，又增进了本科生对日后可能的研究方向的了解与兴趣。对于《分数域信号处理及应用》课程，应该通过不同专业、不同实 验室和研究团队学生的交流和研讨，促进学科交叉。信息与电子学院研究生们的研究方向涉及雷达信号处理、通信信号处理、多媒体和图像处理、电磁场与微波等众多高新技术领域，通过研讨可以使研究生新生了解各个方向的研究内容和方法的异同，找到不同方向之间的融合点，进而进行学科交叉式研究，促进学生的全面发展。

此外，以上课程在课堂风格上应不拘泥于形式，要采取开放式的教学方法，通过PPT、口头报告等形式，加强教师和学生之间的交流与沟通，从而达到在相应教学进度下增加老师与学生之间互动地目的。PPT展示、口头报告等环节可以在提升学生自主学习能力的同时，锻炼学生的语言表达能力以及展示能力，从而起到多方位提升学生科研水平的作用。此外，通过以上几种形式，授课老师可以最大程度的去及时解决学生在学习过程中所遇到的问题，并帮助学生去发现一些自身可能难以发现的疏漏以及错误，并加以解决，从而在提升课堂本身趣味性的同时，充分提高课堂学习的有效性。

(四) 课程作业/成果展示

前面分析中提出，课堂作业所占比重过高往往会导致大量学生通过考前突击的方式获得不错的成绩，从而削弱课程本身应该给学生带来的在学术方面的提升作用。但与此同时，课堂作业作为巩固课上所学知识的重要环节也不能忽视其作用，更不能完全忽视该环节，只重视最后的考试部分。那么为了克服以上困难，就应当提出针对课堂作业/成果展示的相关改革措施。

在保持合理的成绩分配的比重的前提下，课堂作业/成果展示部分作为提高学生课堂积极性、课后学习效率的重要环节，应结合当下互联网发展的大趋势，不拘泥于传统课堂的形式，两门课程都可以通过线上（MOOC平台等）+线下（随堂练习、课堂讨论、个人或小组汇报等）相结合的方式，来进行课堂作业以及成果展示的环节。这样相比于传统课堂的作业布置的形式，就能够在一定程度上提升课堂作业部分的趣味性，既可以帮助学生对所学知识进行及时的巩固，又可以增强学生对专业课程的知识的学习能力，同时锻炼学生的自主学习意识，从而起到提升其科研水平的作用。

四、 教育教学水平评价

作为研究生教育教学的重要一环，课程教学水平评价对于推进教育教学改革有着重要作用。真实、准确的教学水平评价不但可以有效反应授课老师的教学水平，还可以为老师们提供及时的反馈，从而方便了之后教学计划的改进，为下一届学生营造更好的教学环境。同时，通过透明化、公开化课堂教学水平评价环节的举措，还可以帮助学生在选课时更加直观、方便地做出选择，同时也能起到督促教师务实课堂教学的作用。

此外，在国内，高校尽管会对课堂教学效果进行评价并对开课教师进行反馈，但是一般不会将其纳入教师奖惩的考核范围，这也就不能够引起教师的足够重视，同时，高校会对教师科研成果提出要求，这样一来就会导致越来越多的教师出现轻教学而重科研的现象。

五、 结论

信息与通信工程相关技术是我国信息化建设的核心，更是保障国防工业建设、保卫国家安全的关键。新形势下，信息与通信工程技术还承担了信息化带动工业化发展、推进传统制造业加速转型升级等一系列重要任务。

[参考文献]

[1] 教育部．教育部关于改进和加强研究生课程建设的意见[EB/OL]．（2015-6-30）．http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7065/201501/182992.html．

[2] 教育部，国家发展改革委，财政部．教育部国家发展改革委财政部关于深化研究生教育改革的意见[EB/OL]．(2015-7-10）．http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/A22_zcwj/201307/154118.html．

[3] 魏航．美国研究生课程设置的特点及对我国的启示[J]．教育探索，2012（2）：158-159．

[4] 李宇杰，李俭川，郑春满，等．美国一流高校研究生课程设置特点[J]．教育教学论坛，2017（5）：5-11．

[5] 黄峰．高校研究生课程体系改革的探索与实践—以南京师范大学为例 [J]．教育现代化，2017（22）：35-36．

[6]张峰,陶然.信号分析和处理类核心课程教学研究[J].教育教学论坛,2020(49):222-224.

Reform and innovation strategies and methods for postgraduate education and teaching related to school information and communication engineering under the new situation

Li Yongzhe, Tao Ran, Zeng Simin

(School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081)

Abstract：Postgraduate education is related to the development of national education, scientific research, production, etc.. The reform of postgraduate education and teaching is an important part of the revitalization of our country's education. Social development is changing with each passing day, which also puts forward new requirements for postgraduate education and teaching reform in colleges and universities. Under this background, this article combines the experience of postgraduate teaching reform in domestic and foreign universities, from the postgraduate education model and positioning, courses and teaching, and evaluation of education and teaching level The three aspects are specifically developed, and the strategies and methods for the reform and innovation of postgraduate education and teaching related to information and communication engineering in the school under the new situation are specifically studied, which provides ideas and directions for the postgraduate education reform under the new situation.

Key words: Information and communication engineering; graduate education; reform and innovation;