“信息融合技术”课题研究式教学探索

“信息融合技术”课题研究式教学探索

作者：胡建旺 吉兵

来源：《中国电力教育》2013年第29期

摘要：信息融合技术贴近前沿，发展迅速，算法众多，应用广泛，适合采用课题研究式教学模式。从目的意义、基本原则、实施过程三个方面对“信息融合技术”的课题研究式教学方法进行了梳理和总结，对于创新教学模式、改善教学效果具有重要作用，对同类课程教学具有借鉴意义。

关键词：课题研究式教学；信息融合技术；实验

作者简介：胡建旺（1967-），男，山西灵石人，军械工程学院信息工程系，副教授；吉兵（1981-），男，湖北宜昌人，军械工程学院信息工程系，讲师。（河北 石家庄 050003） 中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0070-02 “信息融合技术”是为军械工程学院硕士、博士研究生开设的一门选修考试课，共32学时。本课程以最优估计与滤波、不确定性推理、多目标决策等理论为基础，研究多传感器信息融合的理论与方法及其在指挥信息系统中的应用，主要教学内容包括信息融合的基本概念、功能结构模型、数学基础、运动目标的状态估计和数据关联、机动目标跟踪、图像融合、态势评估、威胁估计、身份识别与融合、多目标决策、多传感器管理等等。

信息融合技术交叉技术多，理论发展快，应用范围广，使该课程成为很多研究生的首选课程。近三年来选课人数都在20人以上，这就对授课质量和方式提出了更高的要求，既要具备一定的理论深度，又要满足不同专业研究生的研究广度。

信息融合技术的抽象性、复杂性和交叉性使得传统教学存在着理论深度难以把握、应用领域过于单一和研究生学习积极性不高等问题，严重制约了授课质量的提高。为此，教学组在总结多年授课经验的基础上，根据课程特点引入了课题研究式授课模式，并将其与传统的讲授和实验教学结合起来，取得了较好的教学效果。 一、课题研究式教学的目的意义

课题研究式教学是指教员根据课程内容和研究生专业方向设计专题性研究课题，引导研究生分析课题、研究课题、解决课题、分享课题，使研究生通过研究掌握课题相关理论知识，并提高分析问题和解决问题的能力。

课题研究式教学的主要目的是以课题为目标，引导研究生完成课题研究的全过程，充分发挥研究生的自主性、协作性和创新性，通过研究过程提升研究能力。考虑到信息融合技术贴近前沿，发展迅速，算法众多，应用广泛，适合采用课题研究式教学模式。

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课题研究式教学的意义主要体现在以下三个方面： 1.增强自主学习能力

研究生必须具备一定的自学能力，包括检索资料、阅读文献、理解原理、推导公式、仿真实验、分析总结等能力，将这些能力的培养融会到一个小型课题的研究过程中，将提高培养的质量和效率，为将来的学位论文研究打下良好基础。 2.提升问题分析能力

科研能力的一个重要方面是问题分析能力，这是一种研究的思路和方法论，从发现问题、理解问题、描述问题，到分析问题、解决问题、归纳问题，问题牵引式的研究实践可以塑造这种能力，而传统的讲授和实验则很难达到效果。 3.培养科研创新能力

创新是科研的灵魂，为了学而学达不到培养创新能力的目的，只有在充分掌握现有理论方法的基础上，反复试验，推陈出新，才能实现一定的创新，这也是课题研究的重要意义之一。 二、课题研究式教学的基本原则

相对于传统的讲授式教学，课题研究式教学优势明显，但要达到预期效果，需要授课教员具有更深厚的功底，并进行更充分的准备。在准备过程中应把握以下几个基本原则： 1.教学与科研相结合

该原则包括两个方面的含义，一是对授课教员来讲，要尽量将课程内容与自身的研究方向结合起来，通过科研实践对信息融合理论进行诠释和印证；二是对研究生来讲，尽量将课题研究内容与自身科研方向结合起来，利用科研基础提高课题研究的可行性和深入性。 2.自学与引导相结合

课题研究式教学以研究生自学自研为主，但教员必须对关键环节进行讲授和指导。课题研究之初，教员应对研究中可能用到的信息融合基础知识和理论进行集中讲解；课题研究过程中，教员应对研究生的研究思路、研究方法以及一些具体问题进行辅导；研究结束应组织研究生进行总结交流。 3.验证与创新相结合

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“信息融合技术”课程中的研究课题与研究生学位论文研究课题有所区别，除难度较低外，选题上也更强调对现有理论和方法的总结和吸收，在此基础上，鼓励研究生勇于创新，善于创新，可用新理论新方法解决老问题，可挖掘现有方法存在的问题并予以改进等。 三、课题研究式教学的实施过程

“信息融合技术”课题研究式教学的实施过程主要包括6个步骤，如图1所示。 1.课题设计

课题设计主要是指授课教员根据研究生基本情况和自身研究领域设置一定数量的研究性题目，这是课题研究式教学的基础。常见课题类型主要包括理论验证型、解决问题型、经验总结型、探究新知型等。理论验证型主要是对于某些理论和方法，采用证明、仿真、实验等方法予以检验论证；解决问题型主要从拟解决的问题出发，通过广泛阅读、深入分析、小心求证，找到一种适合该问题的方法，并利用这种方法来解决实际问题；经验总结型主要是对现有理论和方法进行分析比较和总结归纳，给出指导性的建议和结论；探究新知型在现有理论和方法基础上，通过改进、综合、融合等手段，形成新的更有意义的理论和方法。课题设计完后，教员要指导研究生选择合适的课题。

教学组通过仔细研究和经验总结，将信息融合技术的研究课题大致划分为六个方向，如表1所示。研究生可从中选题，每个方向的选题可作为一组，组内成员可相互交流共同提高。 2.方案制订

研究生选题之后，首先要制订科学合理的研究方案，保证后续研究过程的顺利进行。研究方案要指明课题研究目标、研究内容、实施方案、拟采用的关键技术、初步时间节点、预期研究成果，以及可能遇到的困难等等。教员应对研究生的研究方案进行审查，确保切实可行。 3.基础准备

基础准备阶段主要由教员讲授信息融合的基本知识、各个研究方向的基本问题和解决思路以及实验验证和仿真编程的基本方法，为学员后期研究打下基础。课题研究式教学并非完全没有讲授内容，而是少讲、精讲，讲基础内容和共性内容。 4.理论研究

理论研究课题研究的关键环节，也是提高研究生能力水平的重要环节。这一阶段，研究生要根据具体问题，检索相关资料文献，广泛阅读深入分析，充分掌握课题的研究现状，选择适合的研究方法来解决课题中的相关问题，必要时还需对原有的方法进行改进。研究过程中要积极思考，对于每一个结论，都应找到充分的论据。理论研究是一个循环往复的过程，必须大胆设想，小心求证。

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理论研究阶段，教员应对研究生提供全局指导和方法建议，引导研究生找到最佳方法和最优途径，并对阶段性成果予以检查，确保课题研究的稳步推进。教员可安排同组成员集中答疑和交流讨论，促使研究生相互借鉴，提高效率。 5.实验验证

实验是理论研究的延续和补充，是检验方法正确性和合理性的重要手段。信息融合技术涉及到很多算法，如滤波算法、关联算法、不确定性融合算法等，非常有必要也很适合采用仿真实验的方法予以验证。实验可以对实际问题进行建模仿真，也可以利用实际系统数据来检验理论方法。这一阶段的主要任务是培养研究生的问题建模能力、实验环境搭建能力、实验程序设计能力和实验数据分析能力，教员可以集中介绍一些典型的实验方法和仿真工具，为课题研究建立一定基础。 6.总结交流

总结交流是全方位多层次的，也是容易被忽略的一个环节。通过总结，可以归纳课题研究的基本流程和方法，还可以梳理存在的问题，对以后的课题研究具有很好的指导作用。通过师生之间的交流、课题组成员之间的交流，以及学过的和没学过的学生之间的交流，可以进一步激发灵感，开阔思路。总结交流之后，形成较完善的学术论文形式的研究成果，作为课程完成的依据。 四、结语

采用课题研究式教学可以充分调动研究生的主动性和创造性，改善授课效果，提升科研素质，但在实施工程中必须精心准备，认真钻研，分工协作，灵活应对，保证授课秩序和效果。 参考文献：

[1]潘泉.多源信息融合理论及应用[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2]高小玲，刘力天，闫冰.课题研究式教学方法在军队中级任职教育中的应用研究[J].高等教育研究学报，2012，（3）：65-68.

[3]杨怡，李永成.在电力企业后备干部中开展课题研究式培训初探[J].中国电力教育，2006，（5）.

[4]王建伟.高校理工实践教学课题研究式方法探讨[J].实验技术与管理，2010，（5）：119-121.

（责任编辑：王意琴）

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