改革视点

　　在2024年中国国际大学生创新创业大赛国赛现场，电子科技大学“菁汇电测”项目团队凭借国产电子测量仪器技术突破斩获银奖。赛后，项目负责人、研究生赵禹的一句话引人关注：“我们能实现采样速率、带宽等关键指标突破，与“现代信号处理”课程教给我们的‘算法思维’和‘系统观’有紧密关系。”

“现代信号处理”课程负责人、自动化学院杨扩军教授

　　该课程由由自动化工程学院杨扩军教授主讲，是教育部“科学试验用仪器设备”关键领域工程硕博士核心课程之一，入选校级研究生精品课程，并在国家智慧教育公共服务平台上线。近日，记者走进课程组，揭秘其如何以其特色化建设培育拔尖创新人才。

科教融合：抽象知识的“落地生根”

　　在信息科学的广阔版图中，现代信号处理是一门既深且广的核心课程。它既属于数学的延伸，又紧扣工程实践；既是科研的基础，又直接服务于产业前沿。随着人工智能、通信网络、智能仪器和生物医学工程的飞速发展，信号处理早已不仅仅是课堂上的推导，而是与国家战略需求、社会民生保障紧密相关的关键技术。

　　“现代信号处理”课程，正是在这一背景下开设。课程以复杂数字信号处理与数字系统设计为主线，全方位覆盖时频分析与系统实现的前沿方法。它不仅是一门学科基础课，更是仪器科学与技术专业人才培养体系中的关键环节，为研究生夯实数学基础、增强工程素养、激发科研潜力提供了坚实支撑。“信号虽微，却能支撑国之大器。”这既是课程组的共识，也是学生在学习过程中的共同感悟。

　　科研与课堂的结合，是“现代信号处理”课程最显著的特色。教师们深知，如果单纯从数学公式讲起，学生很容易觉得枯燥；但如果把这些公式与真实的科研问题挂钩，学习就会立刻“有了真实的温度”。

　　为了实现课程内容与具体的科研结合，杨扩军带领课程组实施了两大创新方案。一是摒弃传统将信号处理课程简单当作数学课讲授的做法，不深究公式细节推导，而是聚焦于引导学生理解公式的物理含义及其在电子系统中的实际意义，明确其解决的问题；二是将科研案例与工程实践深度融合进课堂教学，带领学生进入真实应用场景，着重培养学生独立探索与创新能力，有效弥补了信号处理课程教材在实践应用层面的不足。

　　在“高阶谱分析”这一章节，课程从高阶矩和高阶累积量这些看似晦涩难懂的概念讲起。为了让学生体会这些抽象量的意义，课程组张朋引用了雷达信号检测中的实例：在低信噪比背景下，目标的存在极难识别，而高阶累积量能有效刻画信号偏离高斯性的程度，从而帮助提取有用目标。这一例子直接把公式与工程应用结合起来，让学生明白研究高阶谱不只是为了写论文，更是研究雷达能不能看清目标的关键。“我以前觉得高阶矩就是一堆符号，但听到它能用来识别目标，我就突然懂了它存在的意义。”研究生在课后反馈中这样写道。

　　在杨扩军看来，科研案例走进课堂，不只是“装点门面”，而是在一定程度上影响着学生的学习方式。最终让学生不再是被动接受公式，而是主动思考公式能如何解决问题；不再是死记硬背，而是带着“这能解决什么科研问题”的意识去学习。“人才培养的第一道工序是课堂，第二道工序是科研。我们希望将科研实践的第二工序前置到课堂的第一道工序，使学生在研究生阶段通过科研实践培养动手能力，真正培养出创新型人才。”

产教融合：课堂之外的真实挑战

　　“现代信号处理”并不是一门“关起门来”的课程。课程组有意识地引入行业专家的视角，把实验室与产业前沿打通，让学生看到“知识如何变成产品”。

　　为了将工程场景与教学知识有效融合，杨扩军提出了“三步走”的案例教学法，通过三个步骤实现产教融合这一目标。首先，梳理核心知识点，明确学生需要学以致用的关键内容；其次，根据这些知识点找到在电子测量仪器研发过程中的实际应用场景，结合科研团队的实践经验进行案例引入；最后，对复杂场景进行适当简化和抽象，使其更易于课堂讲解，并清晰介绍背景和必要性，帮助学生理解信号处理方法的应用价值及其实践中的难点。

　　在“信号多分辨率分析”部分，课程组结合传感与检测的应用，详细讲解了抽取和插值在示波器设计中的作用。学生不仅学习了滤波器组的原理，还通过课堂实例理解了两通道滤波器组如何支撑示波器信号的实时处理。“我以前只知道抽取和插值是数学运算，现在才明白它和示波器硬件效率直接挂钩。课堂案例让我第一次感觉到，信号处理的每一步都能变成真实产品的功能。”

　　更重要的是，课程组推动学生走出课堂、走向项目。一些学生利用课堂所学，在中国研究生电子设计竞赛、中国国际大学生创新大赛中脱颖而出、取得佳绩。学生们将课程内容运用到项目设计的经历，把课堂所学转化为切实成果，也加深了对课程的理解。“在实验室做推导和在外场跑项目，完全是两种体验。但我发现，没有课堂上的具体工程案例讲解，我根本无从下手。”2023级仪器科学与技术专业研究生刘环潮对课程的产教融合设计表示赞同。

　　为了培养学生解决复杂工程问题的核心能力，课程组还邀请中国电科29所及优利德科技等公司的行业代表进行专题讲座，将真实工程案例深度融入教学实践。“产教融合的意义就在于此：它让学生不仅掌握‘怎么做’，还要理解‘为什么这样做’；不仅能在学术上给出漂亮的公式，还能在工程上提出可行的方案。”

思政建设：润物无声的价值引领

　　除了有效实现课程内容的科教融合与产教融合，“现代信号处理”也把课程思政建设作为核心目标之一，将思政教学内容与知识点深度结合、自然渗透。

　　为了使学生真正具有爱党报国的工程师素养，避免成为闭门造车的“书呆子”，杨扩军通过专业知识点的精准延伸，引导学生感悟人生智慧与家国情怀。在讲解信号处理中“信号抽取”环节的“舍弃部分冗余信息”原理时，巧妙类比到学习与工作中“有舍有得”的取舍哲学，强调合理规划方能高效推进。同时，课程还通过“资源智能调用”知识点，引导学生思考如何统筹利用导师、同学等资源，类比到工作学习中的协作策略，培养团队意识与问题解决能力。

　　在课程的实践环节，杨扩军在对比国内外仪器技术差距时，以“路途遥远，任重道远”为切入点，结合我国仪器性能逐步追赶国际先进水平的实例，激励学生树立科技自立自强的信念，将专业学习与国家发展使命紧密相连。“我们的仪器领域发展跟国际最领先水平还是有一定差距，但是现在通过我们这些技术手段，能够实现芯片前进一小步，仪器整体性能前进一大步，最后终有一天就能追赶甚至赶超。”杨扩军常常鼓励学生思考如何将自身所学用于造福社会报效国家。对学生们来说，这既是学术的启示，也是价值观的引导。

　　“以前我觉得科研只是个人的事，现在我明白，背后还有国家和社会的需要。”这种润物无声的思政融入，让学生在学习方法的同时，悄然种下了责任与担当的种子，有效避免了思政教育与专业教学“两张皮”的问题，真正实现了知识传授与价值塑造的同频共振。“课程思政的融入不仅强化了学生的专业认同感和使命感，更在潜移默化中塑造了新时代工程师应有的责任担当与创新精神。”杨扩军说道。

未来展望：厚植基础并开拓创新

　　面对信号处理技术日新月异的发展态势，以及人工智能技术对工程领域的深刻重塑，“现代信号处理”课程教学团队正积极谋划新一轮教学改革，着力提升课程的前沿性、实践性与时代适应性。

　　杨扩军认为，尽管信号处理的基础理论体系相对稳定，但其应用场景与方法论正不断演进，尤其在人工智能深度赋能的背景下，传统信号处理与智能算法的融合已成为技术发展的主流方向。为此，团队计划在未来系统性地将人工智能技术引入课程内容，构建“传统方法+AI赋能”的交叉教学模块。“这些内容将基于团队在智能测试仪器研发中的真实科研成果进行提炼与转化，确保教学内容既具理论深度，又体现技术前沿，使学生在掌握经典理论的同时，具备应对未来复杂工程挑战的能力。”

　　在教学资源更新方面，课程团队建立了动态知识迭代机制。一方面，依托承担的国家重大科研项目，持续挖掘仪器研发中的新型信号处理场景，并将其转化为教学案例，确保课程始终接轨科研前沿；另一方面，团队跟踪IEEE Transactions等国际顶级期刊的最新研究成果，将具有广泛应用前景的先进算法融入教学内容，弥补传统教材更新滞后的问题。这一“科研反哺教学、前沿引领课堂”的模式，有效保障了课程内容的先进性与前瞻性，为培养具备持续学习能力的高素质工程人才提供了坚实支撑。

　　“现代信号处理”课程致力于打造成为兼具学术深度、技术前沿与实践厚度的标杆课程。它让学生在抽象符号中看到现实价值，在复杂推导中找到解决问题的方法，在知识学习中树立家国情怀。科研案例让理论落地，产业实践让课堂鲜活，课程思政让精神升华。课程培养的不仅是会做题的研究生，更是敢于走进实验室、迎接挑战、把个人理想与国家需求结合的新一代科技人才。