【踐行教育家精神系列報道之四】教書育人，他很“陶然”
發(fā)布日期：2023-11-16 供稿：黨委宣傳部 吳楠 攝影：本人提供
編輯：吳楠 審核：藺偉 閱讀次數(shù)：【編者按】習近平總書記指出，新征程上，希望全國廣大教師以教育家為榜樣，大力弘揚“心有大我、至誠報國的理想信念，言為士則、行為世范的道德情操，啟智潤心、因材施教的育人智慧，勤學篤行、求是創(chuàng)新的躬耕態(tài)度，樂教愛生、甘于奉獻的仁愛之心，胸懷天下、以文化人的弘道追求”的教育家精神，牢記為黨育人、為國育才初心使命，樹立“躬耕教壇、強國有我”的志向和抱負，自信自強、踔厲奮發(fā)，為強國建設(shè)、民族復興偉業(yè)作出新的更大貢獻。
為弘揚教育家精神，黨委宣傳部特別推出“踐行教育家精神系列報道”，展現(xiàn)北理工優(yōu)秀教師認真貫徹黨的教育方針，教書育人、培根鑄魂的生動事跡，激勵鼓舞全體教師為培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人，造就更多可堪大用、能擔重任的棟梁之才貢獻力量。
上午在中關(guān)村校區(qū)為碩士研究生上課，下午去良鄉(xiāng)校區(qū)為本科生上課，晚上回到實驗室與博士研究生討論科研問題，凌晨，他完成了一天的工作，緩緩起身，關(guān)掉辦公室的燈，走進漆黑的夜色中……這，就是長江學者特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者、國家級人才計劃入選者、國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體帶頭人、教育部創(chuàng)新團隊帶頭人、北京理工大學信息與電子學院陶然教授的一天。
自1996年博士后出站留校任教起，陶然就立下心愿，為我國的科技事業(yè)培養(yǎng)領(lǐng)軍人才。從教近30年，他始終面向國家重大戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，在教書育人時因材施教、啟智潤心，在科研攻關(guān)中鉆研探索、不斷創(chuàng)新，用實際行動踐行著北理工師者“為黨育人、為國育才”的使命擔當。
躬耕教壇，一定要把知識“講清楚”
“要做好領(lǐng)軍人才培養(yǎng)，教學是第一位的”，這是陶然一直堅持的工作理念。自留校任教，陶然連續(xù)多年承擔“數(shù)字信號處理”“現(xiàn)代譜估計”“雷達系統(tǒng)與技術(shù)”等本科課程的教學工作，以及“分數(shù)域信號處理及其應(yīng)用”“非平穩(wěn)信號處理”“多抽樣率信號處理”“信息安全工程學”“現(xiàn)代信號處理”等研究生課程的教學工作。
“講清楚”，是陶然課堂教學的明確目標。教學過程中，他更重視學生能否及時消化課堂上的知識，隨時調(diào)整教學模式、精準把控教學節(jié)奏，既不“超速”也不“慢吞吞”。
陶然為學生授課
在信息與電子類專業(yè)課程“信號處理理論與技術(shù)I、II、III”的課堂上，陶然會將每學期48學時中的9個學時設(shè)置為“研究型教學討論課”，實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”。3-4名學生為一組，每個小組獨立完成從選題到PPT制作再到課堂匯報的全過程。“讓學生站上講臺，有助于他們把知識掰開了、揉碎了、消化了、學會了。”陶然說。
學生“唱主角”，并不意味著老師就可以“休息了”。陶然在聽學生報告的同時，與學生們頻繁互動、熱烈討論。“‘翻轉(zhuǎn)課堂’是教學模式的創(chuàng)新，在此過程中，學生將所學課程知識與前沿科學內(nèi)容融會貫通，既增強了對科技前沿動態(tài)的了解，也鍛煉了獨立思考能力、自學能力與表達能力，實現(xiàn)課堂知識學習與實踐技能積累的雙重收獲。”陶然分享道。該課程先后被認定為校級精品課程和研究型課程，2020年入選首批國家級一流本科課程，2022年入選教育部“拓金計劃”課程。
陶然與學生交流討論
“學生不是死讀書本的機器，在教學過程中需要時刻關(guān)注公式背后的物理內(nèi)涵，如果學生僅僅是死記硬背、應(yīng)付考試、理論無法聯(lián)系實際，就會在今后的科學研究中毫無抓手、方向不明、難以自洽。”陶然說。為了讓學生學懂弄通，在教學中，陶然并不局限于一堂課或一本書，而是順序和倒敘穿插，點和面聯(lián)系，向內(nèi)深挖抓細節(jié)，向外拓展講應(yīng)用。以傅里葉變換為例，他有時在“點”上的分析非常之細，對其推導過程逐步演算；有時在“面”上講解非常之寬，對其在雷達、通信、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學乃至食品上的應(yīng)用介紹得面面俱到。
為了讓更多師生了解分數(shù)域信號處理領(lǐng)域的前沿理論與技術(shù)，陶然在2021年錄制了配套慕課“分數(shù)域信號與信息處理及其應(yīng)用”，課程內(nèi)容從基本知識原理延伸到具體應(yīng)用場景。課程在“學堂在線”上線后，報名人數(shù)已超23500人，并被列入由中央宣傳部、國家發(fā)展改革委、中央軍委政治工作部和北京市委市政府聯(lián)合主辦的“奮進新時代”主題成就展。此外，陶然還撰寫了課程配套教材《分數(shù)階傅里葉變換及其應(yīng)用》，教材出版后廣受好評，已成為多所高校相關(guān)課程的配套/輔助教材。
陶然錄制“信號處理理論與技術(shù)”系列課程
陶然用心、用情、用行動不斷詮釋著“傳道授業(yè)解惑”的師者使命，先后被評為北京市高等學校教學名師、首屆北京市優(yōu)秀研究生指導教師、北京市高校優(yōu)秀本科育人團隊帶頭人、北京市優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、北京高校優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、北京市師德先進個人，以及工業(yè)和信息化部“工信先鋒”；獲評國家級一流本科課程1門、北京市高等教育精品教材1部、教育部“拓金計劃”課程2門。不久前，在由北京市委教育工委、市教委主辦的第五屆北京市大中小幼教師講述我（我們）的育人故事展示交流活動中，陶然獲得特等獎。
育人為本，桃李天下綻芳華
“學習傅里葉變換，我們要學的不僅是知識本身，還要學習傅里葉先生板凳坐得十年冷的科學精神，更要深刻認識科學無國界，但科學家有祖國，要學習王越院士、毛二可院士這些老一輩科學家的愛國情懷……”陶然講道。他主講的“信號處理理論與技術(shù)”系列課程作為課程思政建設(shè)的優(yōu)秀案例被推薦至新華網(wǎng)“新華思政”線上展示。
陶然踐行“課程思政”理念，充分利用現(xiàn)代信息手段，結(jié)合多種教學模式，在課程中援引中外信息安全實例并融入“思政”要素，引導學生心懷“國之大者”，激發(fā)學生科技報國的內(nèi)生動力。
“陶老師經(jīng)常教導我們，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，必須把核心技術(shù)牢牢掌握在自己的手中。”博士生楊義校回憶道，“為了讓我們能夠緊跟時代步伐，掌握前沿知識，陶老師總是將最新的科研成果和經(jīng)典的教學內(nèi)容結(jié)合起來，充分發(fā)揮科研成果和科研平臺的育人作用。”
陶然與學生交流討論
“我們聚焦研究生培養(yǎng)中的項目、平臺、導師等核心要素資源，梳理打通由重大項目鏈、創(chuàng)新平臺鏈、導學育人鏈構(gòu)成的培養(yǎng)‘全鏈條’，將其與教學實踐、前沿探索、協(xié)作創(chuàng)新等培養(yǎng)‘全過程’銜接，構(gòu)建研究生成長空間并動態(tài)優(yōu)化、螺旋上升，形成面向研究生創(chuàng)新能力提升的資源聚合‘諧振腔’，實現(xiàn)研究生培養(yǎng)全鏈條與全過程的深度融合。”陶然介紹。
陶然不斷創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，構(gòu)建“基礎(chǔ)—技術(shù)—工程”項目鏈，實現(xiàn)重大項目鏈與教學實踐共振，結(jié)合科學新發(fā)現(xiàn)、技術(shù)新突破、產(chǎn)業(yè)新應(yīng)用，在突破行業(yè)真難題、技術(shù)真瓶頸中培養(yǎng)學生科學方法和批判思維。融合打通科技創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)創(chuàng)新平臺鏈與前沿探索共振，依托國家級、省部級重點實驗室和國家級實驗教學示范中心，構(gòu)建“采集—傳輸—處理”的“大信息”平臺鏈，利用高端平臺支撐學生前沿探索和科學發(fā)現(xiàn)。依托教育部創(chuàng)新團隊實現(xiàn)導學育人鏈與協(xié)作創(chuàng)新共振，在校內(nèi)組建跨學院、跨學科的“大團隊”，實現(xiàn)人才協(xié)同培養(yǎng)。與航天、電子、兵器等領(lǐng)域50余家科研院所、重點企業(yè)開展聯(lián)合培養(yǎng)，共建“產(chǎn)—學—研—用”導學鏈，實現(xiàn)人才和技術(shù)雙向賦能。
陶然指導學生科技創(chuàng)新
作為研究生導師，陶然非常注重學生的個性化發(fā)展、科學素養(yǎng)和實踐能力的培養(yǎng)。他根據(jù)每個學生的興趣和特長，制定個性化培養(yǎng)計劃，提供全方位的指導和支持。陶然鼓勵學生盡早參與科研項目，以大項目、大團隊和大平臺為支撐，幫助學生在理論、方法、裝備和應(yīng)用的全鏈條上確立自己的“坐標”。“科教融合、以教為先”，陶然的育人實踐結(jié)出了累累碩果。2012級信息工程專業(yè)的本碩博學生趙旭東成功將分數(shù)域信號處理理論應(yīng)用于高光譜觀測技術(shù)中，博士期間成果獲得2022年中國電子學會自然科學一等獎。本碩博學生李昂成功將分數(shù)域信號處理應(yīng)用于高價值飛行器中繼通信，博士期間成果獲得2021年中國電子學會技術(shù)發(fā)明一等獎。博士生黃展超成功將信號處理應(yīng)用于先進裝備的無源探測載荷中，博士期間成果獲得2023年中國指揮控制學會技術(shù)發(fā)明一等獎。
“通過參與這項研究，在陶老師指導下，我凝練研究成果，發(fā)表了高水平論文，體會到了將理論應(yīng)用于實踐的科研樂趣。”2018級本科生劉喆在陶然作為指導組核心成員的團隊帶領(lǐng)下，參與了一項創(chuàng)新設(shè)計觀測牛頓環(huán)實驗儀器的研究項目，2021年該項目獲得全國高等學校教師自制實驗教學儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽一等獎。
陶然與畢業(yè)生合影
作為“全國高校黃大年式教師團隊”的核心成員，陶然牽頭提出的“五學通達的信息類研究生高階學習模式探索與實踐”獲得2022年高等教育（研究生）國家級教學成果獎二等獎。作為導師和導師組成員，培養(yǎng)的4位博士獲全國優(yōu)秀博士論文提名獎，1位獲北京市優(yōu)秀博士論文獎，1位獲中國通信學會優(yōu)秀博士論文獎。他們博士期間的科研成果獲得省部/學會科學技術(shù)獎一等獎6項。
潛心攻關(guān)，讓技術(shù)難題不再難
將傅里葉變換精彩的表述用圖形繪制出來，二十幾歲的陶然從中領(lǐng)略到了科學無窮的美感與魅力。1981年，陶然考入解放軍電子工程學院（現(xiàn)國防科技大學電子對抗學院），穿著軍裝完成了大學學業(yè)。在南京軍區(qū)服役兩年后，進入哈爾濱工業(yè)大學繼續(xù)深造。1996年，博士后出站的陶然經(jīng)過大量調(diào)研，了解到分數(shù)域分析理論與方法為非平穩(wěn)信號處理和線性時變系統(tǒng)分析開辟了新途徑，敏銳捕捉到分數(shù)域信號與信息處理這一創(chuàng)新研究方向，并在此后的二十余年中，瞄準國家重大需求，潛心于分數(shù)域信號與信息處理的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。
受國家自然科學基金委杰出青年科學基金和創(chuàng)新研究群體等項目的支持，陶然系統(tǒng)性地建立了分數(shù)域信號處理理論體系，在全球范圍內(nèi)成為分數(shù)域信號處理理論和技術(shù)的主要開拓者，成果在導航測控、電子偵察、高光譜衛(wèi)星遙感探測等系統(tǒng)得到應(yīng)用，使其關(guān)鍵性能指標得到有效提升，攻克了一系列技術(shù)難題。
陶然團隊與王越院士合影
面向國家重大需求，陶然刻苦攻關(guān)，“板凳甘坐十年冷”，潛心研制了高性能系統(tǒng)并裝備應(yīng)用，他的名字和許多國家重大科技攻關(guān)及技術(shù)推廣項目緊緊連在一起。
針對空/天基無源感知與隱蔽通信等重大應(yīng)用場景中的非平穩(wěn)信號處理科學問題，陶然研究發(fā)現(xiàn)空/天基分數(shù)域電子偵察、中繼隱蔽通信新機理，突破單站高精度輻射源定位、最低限度隱蔽通信等關(guān)鍵技術(shù)，主持研制高精度合成孔徑輻射源定位系統(tǒng)與抗干擾隱蔽通信裝備，成功應(yīng)用于海面高價值目標電子偵察與戰(zhàn)略飛行器中繼通信，產(chǎn)生了重要的科學影響和經(jīng)濟社會效益。
分數(shù)域信號處理是信息領(lǐng)域的一個重要研究方向，可以解決諸多經(jīng)典傅里葉變換體系下難以處理的問題。以往研究工作主要圍繞在分數(shù)域信號處理理論體系及其在雷達、通信中的應(yīng)用。然而，隨著人工智能、深度學習的發(fā)展，傳統(tǒng)的信號處理如何和這些前沿技術(shù)相結(jié)合，成為陶然一直在思考的問題。他抱著“不解決問題不罷休”的決心，與時間賽跑，與困難角力，帶領(lǐng)學生從兩個具體的研究領(lǐng)域入手，開展了兩個新研究方向。
陶然指導學生實驗
一是分數(shù)域高光譜圖像處理。將分數(shù)傅里葉變換的核心與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，應(yīng)用到遙感領(lǐng)域，大幅提升了性能。二是分數(shù)域計算成像。將分數(shù)傅里葉變換和計算成像相結(jié)合，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重建能力和分數(shù)域光學信息編碼能力，突破了一些傳統(tǒng)方法的瓶頸。
陶然用自己的一言一行啟迪著學生，科學無國界，但科學家有祖國，要心懷“國之大者”，努力成為可堪大用、能擔重任的棟梁之才。
多年來，陶然主持國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體、杰出青年、重大科研儀器研制和重點項目等，獲得省部/學會自然科學獎一等獎2項、技術(shù)發(fā)明一等獎2項、科技進步一等獎2項。發(fā)表SCI論文200余篇，以第一作者出版信號處理領(lǐng)域著作、教材3部；授權(quán)發(fā)明專利100余項。
潛心科研三十載，躬耕教壇育英才。曾經(jīng)那個穿著軍裝的懵懂少年，早已褪去了青澀。如今的他，依然保持著飽滿的科研和教學熱情。他笑著說：“我還從未想過退休，我要活到老干到老。”就像他經(jīng)常勉勵自己的那樣：探尋真理，永不停步！傳道授業(yè)，永不停步！報效祖國，永不停步！
