一、课程建设背景
专业学位研究生教育旨在培养具备宽广领域知识、较强实践能力、优良职业素养的高层次应用型专门人才，因此在专业课程教学中需以实践应用为导向，以培养工程应用人才为目标，以“建立实践性教学体系，突出逻辑解题能力培养”为方法，全面构建实践性课堂。
随机信号处理课程是空军工程大学立项建设的专业学位研究生课程，课题组在年承担了电子与通信工程专业学位研究生60个学时的该课程教学任务，依据前期对专业学位人才培养目标与定位的初步认识，以及前期课程建设中积累的一些素材和经验，着重从更新教学理念、优化重构教学内容、分层实践教学、创新教学方法、课程综合考核等多方面开展有益尝试，取得较好的教学效果。
二、课程教学现状分析
随机信号处理课程是信号与信息处理专业通信处理理论与技术方向，以及电子与信息系统专业雷达与通信信号处理方向硕士研究生的一门核心专业基础课程，也是一门学时较多的学位课。
现有课程教学资源与学员创新能力的提高，以及创新性实践教育模式的运行之间还存在一定的差距，主要表现如下。
1.新型信息化武器装备技术在课程内容的前沿性中体现不足通常课程前沿性是指研究生课程内容体现学术上的先进性、高端性、创新性，是科学或学科最新成果在课程内容上的体现。对于电子与通信工程专业方向的专业学位研究生而言，毕业后主要担负高度信息化的航空电子装备保障任务。
近年来，院校教育改革的主要方向是培养岗位指向明确的高层次应用型人才，在专业学位研究生培养目标上，如何在追求学术创新的同时，更要针对部队的任职需求，加强岗位任职能力的培养，实现专业学位研究生教育与任职教育的融合发展，仍是值得深入研究的问题。
因此，在航空电子信息化装备平台和技术日新月异的今天，新装备新技术在教学内容中的有效嵌入需要精心的教学设计与准备。
2.课程的教学实践内容与实战化教学贴得不紧密通常随机信号处理算法的计算机仿真实现主要基于MATLAB软件仿真工具来完成，其目的有三：1）编程实现某一具体算法；2）对影响算法效果的各种因素进行分析；3）对同一种用途下的不同算法进行对比分析，归纳各种算法的适用环境。
目前，现有的一些实验内容大多为验证性实验，难度设置上偏低，没有充分考虑信息化电子系统所处的真实战场环境与信号处理过程；
其次，大多数学员仅掌握了MATLAB基本的编程技巧，对基于GUI和Simulink的可视化仿真技术仍显生疏，无法有效搭建实时的、可视化仿真系统，难以支持基于Simulink仿真建模的探究性实验和基于DSP开发平台的开放性实验的开展。
3.教学方法手段较为落后，学员主动参与意识不强目前普遍采用的“一言堂”式教学方法仅仅让学员知其“理”，很少让学员知道“怎么做”。以情景认知理论、建构主义、实用主义为指导，将课程教学从知识传授为主向知识应用与职业体验为主转变，用实践训练和研讨互动等多种形式突出实践性的教学手段明显不足，抑制了学员创新思维能力的发展。
4.专业学位研究生课程的多样化考核机制有待完善在课程教学中应使研究生巩固专业基础，接触学科前沿，学习科研方法，接受实践训练，培养创新能力。课程考核如何区别于学术学位的论文导向型评价体制，特别是实践能力的考核如何体现，怎样科学合理地设置权重，也是一个值得探讨的问题。
三、以实践应用为导向的教学改革路线
1.充分利用信息化教学资源，优化重构教学内容体系为搭建宽广、复合、动态、实用的教学内容体系，基于信号在不同维度空间（时域、频域、时频结合）处理方法手段的诸多不同，以及将原理讲授与算法仿真实现和学术科研实践有机融合的思路，对教学内容进行优化和重构，实行“一纵三横”的模块化教学。
以时域离散随机信号的分析为理论基础，以时域处理→频域处理→时频域的联合处理为主线，分解为四大教学模块（信号分析、时域滤波算法、功率谱估计、时频分析与小波变换）组织实施。
利用中国大学MOOC、学堂在线、优酷视频、微课网等网络平台上校外专家的教学视频和优质教学资源，如西安电子科技大学的数字信号处理MOOC，国防科技大学的随机信号处理教学视频等，借助MATLAB仿真软件、DSP软件开发系统等多种信息化实践手段，利用装备半实物仿真任务电子训练系统平台搭建的信息化仿真训练环境，将传统课堂教学扩展为课前理论自学、课堂知识导学和课后实践拓展的分布式教学体系，构建校内与校外、课内与课外、理论与实践有机融合的实践性课堂。
基于信号处理维度主线划分的“一纵三横”教学模块如图1所示。
2.合理设计验证性、探究性和开放性实验，实现分层实践教学精心设计基于MATLAB仿真的原理验证性实验、基于Simulink仿真建模的探究性实验，以及基于通用DSP开发系统平台的开放性实验等三个层级的实践项目。
考虑系统仿真的直观性、实时性需求，实践项目难度亦逐步提升，对原理验证性实验要求是学员普遍掌握，对探究性和开放性实验根据学员专业方向的不同与动手实践能力的不同，在成果形式上没有统一要求。
1）原理验证性实践。
该类实验的主要目的是：计算机编程实现相关算法，分析影响算法性能的各种因素;对解决同一问题的不同算法，比较其性能，归纳出算法的适用环境和优缺点;把抽象的信号处理形象化，通过信号处理前后的图像对比，使学员对滤波、谱估计等理论有直观感性的认识;提升学员的编程技巧（如多维输入输出下的卡尔曼滤波、自相关矩阵的编程实现等）。最终达到对随机信号处理基本经典理论的巩固和深入理解。
2）基于Simulink仿真建模的探究性实验。
该实践项目主要依托Simulink图形软件开展信号处理系统的模拟与设计研究，由学员在课外自主进行。Simulink是一款与MATLAB融为一体，对动态系统进行模拟、仿真和分析的应用软件，该软件带有丰富的工程应用方面的工具箱，其中包括用于通信系统仿真、数字信号处理的工具箱。
该工具采用框图形式语言，对于搭建动态模型非常直观、方便，且可以进行交互式系统仿真，可随时修改系统模型和调整仿真参数。此类实验的主要目的是：掌握设计随机数字信号处理相关算法的原理和方法；熟悉算法实现的特性；了解各种参数对算法性能的影响，获得最优策略选择。
实验内容包括维纳线性预测、自适应滤波器、自回归过程的参数估计和功率谱估计等，根据个人的专业方向选择其中一个任务，搭建相应信号处理系统模型，从MATLAB程序中自动生成C程序，对模型进行编译，选择合适的模型参数，实现复杂数字信号处理系统的模拟与仿真。
在运行过程中调整模型参数，观测不同信号算法及参数变化对示波器、频谱仪等测量仪器输出波形的影响，研判系统仿真性能及精度的改善情况，实现理论与实践的紧密结合。
3）基于通用DSP开发平台的开放性实验。
该实践项目主要依托一套通用DSP开发系统（ICETEK-VC-A型实验箱）和配备CodeComposerStudio3.1软件的计算机，开展自适应滤波器的算法研究和DSP仿真实现。
自适应滤波器是一种复杂的算法，设计它是为了在信道均衡、抵消回波、增强谱线、抑制噪声等方面有所应用。
在掌握算法工作原理的基础上，该开放性实践项目的难点主要体现在建立程序设计思路和流程图，通过CCS软件环境进行程序编写，把滤波程序烧录到DSP芯片中;还需进行程序的调试与运行，最后在CCS环境下查看仿真结果，可与MATLAB仿真结果进行比较。
通过硬件产品设计、调试、开发，体验模拟仿真实现与实时系统应用间的差别，使学员得到创新能力的培养。在整个实践过程中还可逐步引入在研基金项目和科研训练项目等多样实践环节，培养学员的实践创新意识与能力。
3.针对不同教学模块的教学特点，创新教法形式以“紧贴装备发展、探索学科前沿，创设应用语境、增强实践技能”为指导原则，在课前、课中和课后不同时间段，合理采用精讲课、专题研讨课、自主研究课、文献课、实验报告课和嘉宾论坛课等多种课堂组织形式，适当选取基于问题牵引式、案例式、对比式、Seminar等多种符合现代教育理念的教学方法，尤其是Seminar教学法实现了传统教学的单向传导模式向双向互动模式的转化，以利于激发学员的自主学习能力和实践创新能力。下面以自适应滤波算法研讨课为例，介绍Seminar教学法的组织实施过程。
1）教学内容：自适应滤波算法改进的可能途径、应用条件及其优缺点，主要从自适应权值最优点搜索方法、步长的选择最优策略、滤波器结构选取对滤波性能的影响等三个方面入手。
2）教学目标：要求学员深刻理解自适应滤波算法优化的途径，在追踪前沿、问题求解、总结归纳的基础上，敢于质疑，提出自主创新的新思路。
3）组织方法：采用Seminar教学法，组织方法和实施步骤如图2所示，分课前自学、课堂研讨、课后深化三个教学阶段进行。
①组织实施与课前自学阶段。
教员课前确定“自适应滤波算法的优化策略”研讨主题，给出六篇主要参考文献，以最优权值选择、步长参数最优策略、滤波器结构优选为研讨内容，确定研讨目标要求和时间分配。
学员分组选定题目后，以指定文献阅读为主，通过中国知网等平台自主查阅相关辅助资料，组内讨论后形成独立的观点，制作成PPT用于课堂展示和讨论。该阶段以学员课外自主学习为主，教员提供必要的指导，根据学员的问题通过院研究生课程教学网站平台进行分类指导。
②协助引导与课堂研讨阶段。
这一阶段，首先由教员简单介绍本次所要讨论的主題和相关知识点，以及分组自主研究情况等;然后各小组分别做汇报和陈述;随后围绕主题，课程参与者向报告小组提问或给出意见和建议，并积极讨论，最后由教员点评总结。
在课内的整个过程中，教员需要维持好课堂研讨气氛的活跃度，控制发言时间，引导讨论的进程和方向，及时指正学员汇报讨论中可能出现的错误，保证Seminar的顺利进行。本次课学员的课堂研讨评价结果计入最终的文献报告研讨总分。
③实践运用与课后深化阶段。
课后教员仍继续引导学员积极