捐赠故事

姚铮:创新课堂“配方”,助力灵感翱翔

国将兴,必贵师而重傅。尊师重教是中华民族的优良传统,也是大学最珍惜的风尚。清华历来重视教师队伍建设,集中资源加大支持力度,促使更多人才脱颖而出,让清华成为国际学术大师荟萃、各国优秀学子向往的学术殿堂。

清华大学于1997年设立青年教师教学优秀奖,旨在建设一支教学水平和学术水平兼备,具有良好师德的青年教师队伍。1996428日,永新企业有限公司董事长曹光彪先生捐赠设立曹光彪高科技发展基金,一部分用于支持青年教师教学优秀奖获奖教师。

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姚铮,清华大学电子工程系副教授、博士生导师。2005年、2010年于清华大学电子工程系获得学士和博士学位。现为IEEE和美国导航学会(ION)会员、Springer GPS Solutions期刊编委、GNSS SDR Metadata Standard Working Group成员、北斗系统与应用出版工程编审委员会委员,曾任中国卫星导航学术年会(CSNC) 2013大会主席秘书、CSNC 2016/17/18分会主席、ION国际技术会议(ION ITM)2014/2019分会主席。

姚铮参与了我国自主建设的北斗三号卫星导航系统信号体制设计工作,多项科研成果已实际应用在北斗卫星导航系统中。获得美国导航学会早期成就奖、清华大学学术新人奖、军队科技进步二等奖、美国导航学会学生论文优胜奖、中国卫星导航学术年会(CSNC)2010年度和2013年度青年优秀论文一等奖、2013年度年会优秀论文奖、清华大学优秀博士论文奖、清华大学优秀博士毕业生等荣誉。

 

一直以来,姚铮承担着清华大学精品课《信号与系统》和《数字信号处理》这两门本科生课程的教学。这两门课程均是电子信息类专业必修的经典骨干课和核心课,具有知识点多、承上启下、基础理论和工程应用紧密结合等突出特点,教学质量对学生的培养质量起到非常重要的基础性作用。

《信号与系统》和《数字信号处理》这两门课具有一个突出的特点,就是需要综合运用各类数学工具,频繁切换看待同一问题的不同视角,解决工程问题。因此,同学们一贯反映其理论部分难学,而工程部分知识点多而杂。但清华的同学们又不满足于了解是什么?而同时更渴望了解为什么?特别是如果不这样做会怎样?等根本问题。所以如果回避信号处理背后的科学原理,只停留在几大变换的计算和工程系统的表象上,难以激发起同学们的学习探索热情。而另一方面,随着新时代下经济产业结构发生的变化,增长的知识量和有限的学习时间之间的矛盾愈加突出,对同学们的创新性和实践能力也有了更高的要求。

为了处理好这些矛盾,姚铮和同课组的老师们花大力度对《信号与系统》和《数字信号处理》这两门课程的教学内容和教学方法进行了较大的改进。

 

重构知识,打通任督二脉

在教学内容上,姚铮从认知心理学中的教育理论汲取营养,注重从同学们的先入之见出发重构知识,对知识点的组织方式、新思想方法的讲授、例子的选取等方面进行了较大创新。将两门课程知识点进行重新梳理,归纳为信号分析处理系统分析综合两大部分,每一部分打通连续离散的界限,将二者并行对照讲授,把教学的重点放在新知识与已有概念之间的差异上,概念型知识与案例型知识相互支撑。

这样,课程的设计不仅符合同学们的认知规律,而且将知识点的讲授建立在更高层次之上,显著提升了教学的效率和效果。

 

转变方法,培养研究人才

在教学方法上,姚铮突破传统的知识传授型的教学方法,将教学过程转变为引导同学们进行知识发现的过程。提出用社会热点激发专业责任感,用形象手段提升知识直观性,用学科前沿引导学习主动性的思路,引导同学形成独立思考、勇于质疑的学习态度,养成习惯创新、喜欢创新的治学精神。

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姚铮和同学们

课堂上,姚铮会选取一些典型素材,如拉普拉斯变换、快速傅里叶变换等,帮助学生熟悉新知识的创造过程,与学生共同重温相关知识的发现过程。姚铮还将研究成果和前沿技术带入课堂,转化为课堂教学案例,例如匹配滤波理论在北斗卫星定位系统中的应用,反馈控制在自动驾驶中的应用等,使学生掌握信号与系统基本理论在相关学科的应用,激发学生的科研兴趣。在《数字信号处理》课程中,姚铮布置了具有很强开放性和探索性的科研课题,这不仅可以在实践中加强学生对所学理论知识的理解,更能培养学生科研探索与实践的能力。

面对上学期线上教学的特殊情况,姚铮说:想让学生不容易走神,要把课程打散成合适的片段,还要根据线上授课特点重新组织课堂内容,把一部分内容放到课外去做,确保学生在课外能发生有效的学习行为。

 

学思并重,体悟家国情怀

在课程思政上,姚铮在课堂上不仅仅教授专业知识,还会结合课程知识点,穿插讲述我国信号处理领域做出重要贡献学者刻苦钻研、爱国奉献的故事。通过这些中国学者的事迹,姚铮激励学生以他们为榜样,热爱祖国,热爱科学事业。这也增强了学生的专业自豪感和自信心,促使学生思考个人成长发展同国家的发展之间的关系,把个人使命意识的教育和加强落实在其个人的择业上。

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