數字信號處理課程思政設計與實踐

芮賢義 胡劍凌 俞一彪 孫兵

摘 ?要：課程思政是習近平總書記提出的偉大構想，是國家教育大勢與現實需求的綜合體現，已逐步成為高校以課堂教學為主陣營，落實立德樹人的重要舉措。作者以專業課數字信號處理為例，分析了專業課程思政的現狀與存在問題，研究了課程思政的分類設計方案，分別從課程導入、理論教學和實驗教學等三個環節設計了思政元素的嵌入方案，將課程思政融入專業課堂教學建設的全過程，最后探討了課程思政教學實踐與教學效果評估。

關鍵詞：課程思政;數字信號處理;理論教學;實驗教學;教學實踐

中圖分類號：G641 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）34-0100-04

Abstract： Curriculum thinking and politics is a great idea put forward by general secretary Xi Jinping. It is a comprehensive embodiment of the general trend of education and the actual needs of the country. It has gradually become an important measure for colleges and universities to focus on classroom teaching and implement moral education. Taking the professional course "Digital Signal Processing" as an example， this paper analyzes the current situation and existing problems of the ideological and political course， studies the classification design scheme of the ideological and political course， designs the embedding scheme of the ideological and political elements from the three links of the course introduction， theoretical teaching and experimental teaching， integrates the ideological and political course into the whole process of the professional classroom teaching construction， and finally probes into the evaluation of teaching practice and teaching effect of the ideological and political course.

Keywords： the ideological and political education in all courses; digital signal processing; theoretial teaching; experimental teaching; teaching practice

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上重點強調：“高校立身之本在于立德樹人”“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。[1]”2020年教育部印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》。該綱要為高校全面推進課程思政建設指明了方向，提供了根本遵循，并且明確指出：培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題，立德樹人成效是檢驗高校一切工作的根本標準;高等學校人才培養是育人和育才相統一的過程;要提升高校教師課程思政建設的意識和能力，科學設計課程思政教學體系，將課程思政融入專業課堂教學建設的全過程[2]。

與思政課程不同，課程思政是以立德樹人為任務，以潤物細無聲為原則，在專業課程教學中進行思想政治教育資源的深度融合，與高校思想政治理論課同向同行[3-4]。將相關思政元素巧妙地融入專業課堂的教學中，實現顯性專業教育與隱性思政教育的有機結合，充分發揮專業課程的隱性教育功能，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀和榮辱觀，完成大學專業課程傳授知識培養能力和思想政治教育的雙重功能。

以課程思政為引領，探索知識傳授與價值引領相結合的有效路徑，構建中國特色社會主義大學課程體系[5-6]。推進課程思政改革，不是簡單地增開幾門課程或幾個活動，而是把價值觀培養與塑造，有機融入所有專業課程，將思政教育貫穿于高等教育教學的全過程，讓專業課程自然散發出思政的“氣味”。本文根據數字信號處理課程特點，深入挖掘與運用教學過程中蘊含的思想政治教育元素，在傳授專業知識和培養技能的同時，通過潤物細無聲、滴水穿石的方式，充分發揮專業課程育人價值。

一、課程定位與存在的問題分析

數字信號處理是電子信息工程、通信工程、信息工程等電子信息類本科生的一門專業必修課程，它是信號與線性系統課程的后續課程，為后續的圖像信號處理、多媒體信息處理等課程打基礎，一般在大學三年級第一學期開設。它是理論分析與實踐操作相結合的重要專業課程，以離散時間信號與系統作為對象，對離散時間信號進行各種分析與處理，包括頻譜分析和濾波處理[7]。

全國各類高校的專業課程思政教學仍然處于起步階段。目前，數字信號處理課程思政教學過程中存在一些問題：（1）對課程思政的認識不足，將專業課教學與思想政治教育課割裂現象仍普遍存在，對于數字信號處理這樣的理工類專業課的教學尤為突出;（2）專業課教師的自身思想政治理論儲備不足，或者過于注重專業知識和技能的培養而忽視對學生進行價值觀的引領和塑造，因而造成對教學過程中的思政元素切入點把握不夠準確的狀況，且實際課堂中教學形式單一，最后課堂效果不佳，學生認可度不高;（3）專業課教師因專業背景的制約導致人文素養參差不齊，受自身經歷或專業背景影響思政元素融入的溫度與深度，比如部分教師過度重視與國際學術接軌，在課堂中過度使用國外原版教材，而忽視與中國國情的結合，不知不覺受到了西方某些不良思想或者觀點的影響;（4）對專業課的教學大綱、教學評價中往往重視專業知識、專業技能的考核，強調的是學生專業知識技能方面的能力，而對學生的精神世界、政治思想教育重視不夠，長期以來，專業課教師往往對如何實現課程思政的方法與技巧比較陌生或疏于相關訓練，且缺乏切實的制度規定和保障措施，阻礙了專業課教師在專業課堂教學中進行課堂思政教育的積極性。

二、數字信號處理課程思政教學設計

（一）總體設計

結合所在學科專業的育人要求和課程特點，深入挖掘蘊含的思想政治教育資源，優化課程思政內容的供給。堅持以學生為主體，在本課程專業知識與技能的傳授過程中，科學地融入思想政治教育的相關內容，在潛移默化中讓學生接受主流價值觀的熏陶，達到思想政治教育的目的，通過價值引領，達到專業課程育人的目標。

依據這個總目標，我們設計了數字信號處理課程思政方案，如圖1所示。具體來說包括三個層次的教學設計：（1）在課程導入環節中，總概專業發展和課程地位，引導學生樹立合適的專業目標，提升電子信息類專業素養，增強科技自信;（2）在理論教學環節中，營造輕松的氛圍，將思政元素滲透進專業知識的講解，完成專業課程傳授知識培養能力及思想政治教育的雙重功能;（3）在實驗教學環節中，鍛煉學生實驗動手能力的同時，堅持實事求是和嚴謹認真的態度，引導學生樂于觀察，善于思考，在不斷分析問題解決問題中培養嚴謹專注和精益求精的大國工匠精神。

（二）導入環節

數字信號處理課程的導入環節包括兩大部分，即緒論和實驗準備課。其中緒論的內容主要包括：數字信號的概念、和模擬信號與離散信號的對比;數字信號處理系統的基本構成及各模塊功能;數字信號處理的優越性及其應用領域;采樣與量化、奈奎斯特采樣定理、采樣恢復與內插函數。在緒論課中引入思想政治教育的相關內容，介紹所屬學科專業的發展和課程地位，引導學生培養和提升他們的專業素養，同時，讓學生了解我國電子信息領域的現狀，以及近年來的華為事件和芯片風波，鼓勵學生樹立正確的專業學習目標，激發學生的家國情懷和科技自信。實驗準備課主要包括實驗所需儀器設備與軟件的使用、實驗室規范與安全知識、實驗目標與內容，以及注意事項，強化學生的誠信務實、團隊合作、實驗安全等意識。

（三）理論教學環節

在理論教學課堂中，深挖專業知識點的思想政治教育價值與內在聯系，通過將一些思政教育資源（如矛盾論、實踐觀、科學思維等）與專業知識點進行有機融合，樹立正確的三觀（世界觀、人生觀、價值觀）和社會主義核心價值觀。專業課數字信號處理的理論環節主要包括五大內容，即離散時間信號與系統;離散時間傅里葉變換（DTFT）和頻譜分析;離散傅里葉變換和快速算法;無限脈沖響應（IIR）數字濾波器的設計與實現;有限脈沖響應（FIR）數字濾波器的設計與實現。表1給出了理論教學環節中課程思政元素的挖掘示例。例如，對于知識點“DTFT的定義與特點”，融入多角度全面看待問題的哲學原理，掌握信號時域和頻域的分析方法，引導學生領悟只有全面甚至是動態地分析問題或看待事物，才能看清問題或事物的本質。再如，對于知識點“數字濾波器的概念、原理與分類”，引入真誠地待人接物和去偽存真的哲理，通過濾波原理的推導與分析，充分理解“你怎么對待這個世界，這個世界就怎么對待你”的處事哲理。

（四）實驗教學環節

對于工科專業課程來說，實驗教學專業實驗是專業課程教學的一個重要組成部分，同時又是大學階段接受系統實驗方法和科學實驗技能訓練的重要基礎。在實驗教學過程中，始終堅持實事求是，尊重客觀規律，在培養學生動手實踐能力的同時，著重引導學生獨立分析問題和解決問題，培養追求卓越的大國工匠精神。

數字信號處理課程的實驗教學環節包括實驗準備課和兩個信號處理實驗，即基于離散傅里葉變換（DFT）的信號識別實驗、FIR數字濾波器的設計與信號去噪實驗。表2給出了實驗教學環節中課程思政元素的挖掘示例。對于基于DFT的信號識別實驗，通過信號的頻域分析與識別算法設計及軟件實現，培養學生的科學思維能力，引導學生善于透過現象看本質，同時樹立團隊合作精神;對于FIR數字濾波器的設計與信號去噪實驗，通過實驗過程，引導學生正確認識科學規律，認識和培養大國工匠精神，理解去偽存真的哲學思想。

此外，在專業教學過程中，結合專業的特點與發展特色深入挖掘思政資源，通過專業領域名人事跡，尤其是我國科技領域的前輩事跡，培養鉆研精神，樹立科技自信，追求遠大理想目標;也可以選擇知名校友的創新創業優秀事跡，甚至是優秀學生在校期間的事跡來作為身邊典型案例進行教學，激勵學生刻苦學習，不斷進取，立志報效國家。

三、課程思政教學實踐

課程思政建設是一個情況復雜、涉及面寬廣的系統工程，高校教育工作者應該針對數字信號處理課程思政實施過程中現有存在的問題，堅持以“立德樹人”為原則，積極探索，大膽創新，從教師素養、教學目標、考核評價、總結推廣等方面對課程思政改革進行了思考與探索。

（一）提升專業教師的課程思政建設能力

全面推進課程思政建設的過程中教師是關鍵。課程思政的實施不僅需要解放思想與勇于創新，還要保持善于學習的態度，并深刻理解學生的心理與行為規律，提升教師課程思政建設的意識和能力。我們教學團隊邀請校內外優秀教師和行業專家，以專題輔導、教學觀摩等形式，加強專業教師對課程思政的內涵、目標及原則的理解，提升課程思政建設能力。專業教師需要提升課程思政元素挖掘能力。每一門課程都蘊含著豐富的思政元素，但這些思政資源不是直接顯露在課程內容之中，而是蘊含在各個知識點背后，隱含在科學理論的深處，需要教師主動去發掘、加工和利用。

（二）明確課程思政教學目標和內容

明確教學目標和內容重點是推進課程思政教學實踐的重要保障。根據數字信號處理課程特點，我們確定了以愛國為主線，圍繞踐行社會主義核心價值觀和培養職業素養等重點優化課程思政內容供給，堅持實事求是、注重實效、創新思維等原則，按照專業理論課堂和實踐教學環節分類推進課程思政的教學實踐。在專業課堂上，以專業知識為載體，重視與思政教育的有機融合，杜絕說教和生搬硬套，通過隱性滲透、寓思想政治教育于專業課程之中，實現顯性教育與隱性教育的有機結合。

（三）課程思政評價的探索與實施

如何評價專業課程思政教育的效果，更需要高校教師不斷思考與探索[8]。我們選取2018級電子信息類兩個專業（電子信息工程、通信工程），采用多元化教學模式開展數字信號處理課程思政教育。為了評估課程思政教學效果，我們借鑒《大學教師教學效果評價問卷（SEEQ）》，設計了思政教學效果調查問卷，對182名學生進行了問卷調查。調查結果顯示，學生們普遍認為通過此次學習，對數字信號處理的內容有了更廣泛、更深刻的了解，民族自豪感得到升華，對社會主義核心價值觀的內涵有了更深刻的理解。專業知識與技能得到進一步提升的同時，對服務國家和社會的信念更加堅定。

（四）推廣課程思政經驗與成果

以專業課程思政示范課程為抓手，及時總結實際教學經驗和成果，編寫一些可復制、可推廣的課程思政案例，在全院全校乃至更廣的范圍內推廣典型經驗及做法。以榜樣的力量去帶動更多的教師和學生加入到課程思政建設之中，推動形成社會關注課程思政、師生享受課程思政的良好氛圍，真正落實全員、全方位、全過程立體化育人。

四、結束語

綜上所述，通過立德樹人的課堂教學目標，將數字信號處理的專業知識與思想政治教育內容進行有效滲透與有機融合，不僅傳授了學生的數字信號處理課堂專業知識與技能，還引導學生深刻理解社會主義核心價值觀，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，完成專業課程育人的功能。

參考文獻：

[1]習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程[Z].新華網，2016-12-08.

[2]教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3]李駿揚.理工科課程中的思政與情感[J].中國大學教學，2019（12）：20-23.

[4]賀山明，王曉明，廖春發，等.新時代工科專業課程思政引入元素探討[J].高教學刊，2021（9）：16-19.

[5]溫潘亞.思政課程與課程思政同向同行的前提、反思和路徑[J].中國高等教育，2020（8）：25-31.

[6]虞麗娟.從“思政課程”走向“課程思政”[N].光明日報，2017-07-20.

[7]俞一彪，孫兵.數字信號處理——理論與應用[M].南京：東南大學出版社，2017.

[8]陸道坤.課程思政評價的設計與實施[J].思想理論教育，2021（3）： 12-14.