[摘 要]文章以信號處理類課程為例,基于對研究生課程教學模式的分析,針對專業(yè)學位研究生培養(yǎng)中存在的“同質(zhì)化”“矮化”和“窄化”等問題,提出以產(chǎn)教融合和課程思政為雙驅(qū)動,通過重構(gòu)課程教學內(nèi)容、完善課程資源庫和改革課程考核評價機制,全面提高研究生的分類培養(yǎng)質(zhì)量,以期為相關專業(yè)學位研究生的課程教學改革提供參考。
[關鍵詞]產(chǎn)教融合;課程思政;信號處理類課程;專業(yè)學位研究生;教學改革
[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437(2024)24-0066-05
國務院學位委員會、教育部印發(fā)的《專業(yè)學位研究生教育發(fā)展方案(2020—2025)》(以下簡稱《方案》)指出,專業(yè)學位研究生教育發(fā)展目標是,到2025年,以國家重大戰(zhàn)略、關鍵領域和社會重大需求為重點,增設一批碩士、博士專業(yè)學位類別,將碩士專業(yè)學位研究生招生規(guī)模擴大到碩士研究生招生總規(guī)模的三分之二左右。《方案》還指出,發(fā)展專業(yè)學位研究生教育是經(jīng)濟社會進入高質(zhì)量發(fā)展階段的必然選擇,是主動服務創(chuàng)新型國家建設的重要路徑,是學位與研究生教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略重點。因此,如何利用好課程建設的“主戰(zhàn)場”、課堂教學的“主渠道”,將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一,避免專業(yè)學位研究生培養(yǎng)中出現(xiàn)“同質(zhì)化”“矮化”和“窄化”等問題,深入開展專業(yè)學位研究生課程體系教學改革與探索任重道遠。
高等數(shù)字信號處理、現(xiàn)代信號處理技術及信號分析與處理等實踐性強的信號處理類課程,作為控制工程與電子信息兩大專業(yè)領域研究生培養(yǎng)的學位基礎課程,緊密結(jié)合了國家“海陸空”戰(zhàn)略的實際需求,旨在為國家培養(yǎng)具備高水平信號處理技能和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才,滿足“海陸空”領域?qū)π盘柼幚砑夹g的迫切需求。教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐,推動產(chǎn)學研深度融合是落實教育、科技、人才“三位一體”的重要途徑。在此背景下,本文將探索信號處理類課程的創(chuàng)新教學模式,以強化專業(yè)學位研究生的實踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
一、基于教育知識圖譜的課程教學模式實施現(xiàn)狀
(一)教學設計重專業(yè)理論教學、輕課程思政實踐
在傳統(tǒng)的研究生課程教學中,教師更側(cè)重于基礎理論知識的傳授,而對課程思政的重視程度不夠。雖然在教學設計中有所提及思政方面的內(nèi)容,但具體實踐中往往缺乏深入融合與有效實施,導致思政教育與專業(yè)教學的結(jié)合不夠緊密,未能充分發(fā)揮其應有的育人價值。
通過中國知網(wǎng)搜索“研究生教育”和“思政教育”這2個關鍵詞,共檢索到931篇相關文章。使用VOSviewer工具進行文獻計量分析和知識圖譜可視化(見圖1)的結(jié)果顯示,“思政教育”與“思想政治教育”領域的相關研究文獻數(shù)量較多,相比之下,關于“教學改革”“人才培養(yǎng)”等方面的研究文獻則相對較少。同時通過中國知網(wǎng)搜索“研究生教育”“信號處理”以及“思政”這3個關鍵詞,結(jié)果僅檢索到1篇相關文章,說明目前針對研究生教育中信號處理類課程與思政教育相結(jié)合的相關研究尚顯不足,亟須加大研究力度。
(二)課程內(nèi)容重學術訓練、輕工程實踐案例
隨著人工智能的廣泛應用與快速發(fā)展,先進的信號處理方法和技術層出不窮,相關科研成果亦日新月異。然而,一些專業(yè)學位的信號處理類課程與學術學位課程內(nèi)容“同質(zhì)化”現(xiàn)象嚴重,且工程實踐案例教學不足,未能與實際應用場景緊密結(jié)合,難以滿足專業(yè)學位研究生在提升實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)方面的需求。同時,課程內(nèi)容多局限于經(jīng)典信號處理的講解,這在一定程度上限制了專業(yè)學位研究生在信號處理領域創(chuàng)新思維和解決實際問題能力的培養(yǎng)。
通過中國知網(wǎng)搜索“研究生課程”和“產(chǎn)教融合”這2個關鍵詞,僅檢索到6篇相關文章。使用VOSviewer工具進行文獻計量分析和知識圖譜可視化的結(jié)果顯示,自2019年起,關于將“產(chǎn)教融合”理念應用于研究生課程的研究逐步興起,其中,“人工智能課程”的教學改革尤為顯著,已成為一個新的研究熱點。然而,在將實際工程案例有效融入研究生信號處理類課程的產(chǎn)教融合實踐過程中,仍需進行更為深入的探索與研究。
(三)教學模式重線下課程講授、輕線上課程資源建設
在研究生教育教學中,教師逐漸開始嘗試采用線上線下混合式教學模式,然而,以線下教學為主的傳統(tǒng)方式依然占據(jù)主導地位,這在一定程度上限制了教學模式創(chuàng)新的廣度和深度。具體而言,線下教學往往過于依賴教師的講授,缺乏足夠的互動性和個性化,難以滿足研究生多元化和深層次的學習需求;同時,線上課程資源建設尚不完善,缺乏豐富多樣、系統(tǒng)性強且能夠激發(fā)學生學習興趣的學習資料,難以有效支撐線上線下混合式教學模式的全面實施和深化。
通過中國知網(wǎng)搜索近5年“研究生課程”和“信號處理”這2個關鍵詞,共檢索到26篇相關文章。使用VOSviewer工具進行文獻計量分析和知識圖譜可視化的結(jié)果顯示,當前研究主要聚集于課程的教學方式、教學環(huán)節(jié)及教學內(nèi)容,而對于混合式教學模式的研究尚處于初步探索階段。同時,當通過中國知網(wǎng)搜索“研究生課程”和“課程資源建設”這2個關鍵詞時,僅檢索到6篇相關文章,說明關于研究生課程資源建設的研究相對較少,該領域仍有待進一步深入探索和研究。因此,開發(fā)并整合各類工程案例、最新技術成果、學術前沿等優(yōu)質(zhì)教育教學資源,以豐富研究生信號處理類課程的資源庫,對于推動混合式教學模式的發(fā)展、提升教學質(zhì)量具有重要意義。
綜上所述,以信號處理類課程為例,以新理念為引領創(chuàng)新課程教學模式,開展產(chǎn)教融合與課程思政雙驅(qū)動的專業(yè)學位課程教學改革探索與實踐,對于激發(fā)研究生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的熱情和動力,提升其實踐創(chuàng)新能力和未來職業(yè)發(fā)展能力,以及引領和示范相關專業(yè)學位課程體系改革均具有重要的現(xiàn)實意義。
二、課程教學改革的實施
(一)教育知識圖譜賦能課程教學改革
知識圖譜作為人工智能從感知智能向認知智能變遷的基礎和核心,為自主學習領域的知識建模提供了新的技術手段。知識圖譜能夠利用可視化圖譜直觀展示某一特定領域的知識核心結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷史、前沿動態(tài)以及系統(tǒng)整體架構(gòu)。
教育知識圖譜作為知識圖譜賦能教育領域的人工智能技術,是一種以知識元為節(jié)點,根據(jù)其多維語義關系進行關聯(lián),在知識層面和認知層面上表示學科領域知識和學習者認知狀態(tài),可用于知識導航、資源聚合、學習路徑推薦的知識組織與認知表征工具。將教育知識圖譜應用于構(gòu)建語義網(wǎng)絡,該網(wǎng)絡旨在將碎片式、分散的教學資源與相關實體進行關聯(lián),從而形成一個龐大的知識體系。這一應用為區(qū)別于學術型的專業(yè)學位課程建設提供了智慧支撐。
具體而言,將教育知識圖譜應用于課程教學改革中,能夠利用知識圖譜的強大功能,將學科領域的知識進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化地組織和展示,為學習者提供更加精準、個性化的學習路徑和資源推薦,從而提升教學效果和學習效率,為專業(yè)學位課程建設提供智慧化的支撐和保障。
(二)課程教學改革實施方案
為解決專業(yè)學位研究生培養(yǎng)中存在的“同質(zhì)化”“矮化”和“窄化”等問題,本文提出了基于教育知識圖譜的課程教學改革方案(見圖2)。
首先,精心設計教學內(nèi)容,整合并優(yōu)化課程知識點,以構(gòu)建課程學科知識圖譜,形成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識框架,便于學生理解和掌握。其次,以課程思政為切入點,通過深入挖掘思政元素,引入實踐項目、工程案例等資源,構(gòu)建教學資源知識圖譜,確保各類資源實現(xiàn)有效整合與高效利用,促進理論與實踐的深度融合。最后,通過優(yōu)化知識表達方式,設置線上與線下學習任務,構(gòu)建融合式學習任務知識圖譜,以智能化、個性化的方式引導學生深入學習,提升學習效果與實踐能力。
此外,課程考核評價機制采用“線上+線下、理論+實踐、主觀+客觀”的多元形成性評價方式,以確保課程達成度。通過運用知識抽取和知識推薦的方式,實現(xiàn)教與學的新模式。每學期,學生的課程學業(yè)評價結(jié)果都會及時反饋給教學設計的前端,并以此為重要依據(jù),定期對課程教學知識圖譜進行完善和優(yōu)化,從而實現(xiàn)專業(yè)學位課程的持續(xù)改進。
(三)具體改革內(nèi)容
1.重構(gòu)課程教學內(nèi)容
首先,重構(gòu)“學術性”知識框架。在重構(gòu)的知識框架下,對知識體系進行模塊化處理,系統(tǒng)梳理信號處理基礎理論和技術的發(fā)展脈絡,并將其劃分為基礎(經(jīng)典)、現(xiàn)代、應用和展望4個模塊。研究生可以根據(jù)課程目標和個人興趣選擇相應的知識模塊,以豐富自己的專業(yè)知識儲備,并強化科學思維能力的學術訓練。
其次,強化“思政性”德育案例。在重構(gòu)的知識框架下,深入挖掘課程知識點中的思政元素,結(jié)合專業(yè)教學目標與課程德育目標,通過專題研討、交流互動等多種形式,將思政教育自然融入教學過程,旨在厚植研究生的家國情懷,提升研究生的思想道德素質(zhì),實現(xiàn)思政育人目標。
最后,注重“應用性”工程案例。在重構(gòu)的知識框架下,以應用性為導向,聚焦信號處理技術的工程應用及其發(fā)展前沿。通過產(chǎn)教融合,將教師的科研成果案例和企業(yè)的經(jīng)典工程案例融入課程教學內(nèi)容之中。在現(xiàn)實職業(yè)情景的模擬和具體項目實踐的操作中,著重培養(yǎng)研究生的專業(yè)能力和創(chuàng)新能力。
2.完善課程資源庫
除常規(guī)網(wǎng)絡教學平臺上提供的作業(yè)題、配套練習題、思考題及教學視頻等學習資料外,充分利用智慧教學技術,對課程教學資源進行智能化整合與動態(tài)更新,以滿足研究生多樣化的學習需求。
首先,構(gòu)建課程案例庫。按照重構(gòu)后的課程知識框架,分章節(jié)搜集、整理課程案例;深化產(chǎn)教融合,與企業(yè)專家合作,注重將理論知識與實際操作相結(jié)合,開發(fā)具有完整性和代表性的原創(chuàng)工程案例,并整合具有先進性和創(chuàng)新性的精品案例,以豐富教學資源,提升教學質(zhì)量。
其次,設計實踐訓練項目。按照基礎與提高兩個層級精心設計實踐訓練項目,確保學生在不同階段能夠獲得相應的技能提升和實踐經(jīng)驗。項目內(nèi)容涵蓋實驗項目、虛擬仿真實驗、經(jīng)典工程代碼分析及二次開發(fā)等多個方面。通過深化產(chǎn)教融合,將理論知識與實踐訓練相結(jié)合,進一步提升研究生的綜合應用能力,培養(yǎng)出既懂理論又擅長實踐的高素質(zhì)信號處理人才。
最后,緊跟學術前沿動態(tài)。瞄準國家與地方的重大戰(zhàn)略需求,引入產(chǎn)業(yè)和技術領域的新成果、新技術、新理論,鼓勵研究生積極參與創(chuàng)新實踐活動,深化其對專業(yè)知識的理解與應用,為國家和地方經(jīng)濟社會發(fā)展貢獻智慧與力量。
3.改革課程考核評價機制
在實施課程教學改革過程中,應將終結(jié)性評價與形成性評價相結(jié)合,構(gòu)建多元化的課程考核評價機制。通過線上線下全方位評估研究生的學習態(tài)度、能力、質(zhì)量及效果,以確保評價的全面性和準確性,進而促進研究生的全面發(fā)展,并提升課程的教學質(zhì)量和效果。
首先,評價主體多元。為全面評估研究生的學習成果,應構(gòu)建多元化的評價主體體系,如教師評價、生生互評以及企業(yè)導師評價。其次,評價內(nèi)容多元。除理論知識考核外,還應重視實踐項目的考核,包括對研究生創(chuàng)新思維、團隊協(xié)作等多方面能力的評估。最后,評價方式多樣。引入終結(jié)性評價與形成性評價相結(jié)合的方式,如課堂教學觀察、項目報告、口頭展示及在線測驗等多種手段。
三、結(jié)語
專業(yè)學位研究生信號處理類課程的教學改革是提升研究生實踐創(chuàng)新能力、滿足國家重大戰(zhàn)略需求的關鍵。通過教育知識圖譜賦能,以產(chǎn)教融合與課程思政為雙驅(qū)動,重構(gòu)課程教學內(nèi)容,完善課程資源庫,改革課程考核評價機制,可有效培養(yǎng)高素質(zhì)信號處理人才,為經(jīng)濟社會發(fā)展提供有力支撐。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 國務院學位委員會,教育部.國務院學位委員會、教育部關于印發(fā)《專業(yè)學位研究生教育發(fā)展方案(2020—2025)》的通知[EB/OL].(2020-09-25)[2024-05-11].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_826/202009/t20200930_492590.html.
[2] 陳友東.產(chǎn)教融合專業(yè)學位研究生教育課程模式及實踐:以工程碩士(機械工程學科)的課程設計為例[J].教育教學論壇,2024(5):149-152.
[3] 劉靜,連彥青.產(chǎn)教融合下行業(yè)專家如何參與專業(yè)學位研究生授課:兼論清華大學校友行業(yè)專家課程[J].研究生教育研究,2023(5):72-77.
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[5] 馮燕爾,劉娟意.OBE理念下“隨機過程及信號處理”課程教學實踐與探索[J].浙江海洋大學學報(人文科學版),2022,39(2):101-105.
[6] 曹玉東,周城旭,王冬霞,等.信息技術在線上線下混合教學中的應用探索:以數(shù)字信號處理課程為例[J].遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版),2021,23(3):113-115.
[7] 李振,周東岱.教育知識圖譜的概念模型與構(gòu)建方法研究[J].電化教育研究,2019,40(8):78-86.
[責任編輯:林志恒]