“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。1996年4月28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。

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”与“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。

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。
