基于思政與OBE理念融合的數字信號處理課程建設

摘"要：數字信號處理是電子信息類專業本科生課程體系中的一門重要的專業基礎課。在傳統的教與學的過程中，往往注重大量的數學公式推導證明，而忽視了公式和定理背后的物理意義，導致學生總是對知識吃不透、嚼不爛，教學過程難以實現閉環。課程本身所蘊含的知識以外的育人元素也未得到充分地挖掘和利用。為探索新時代電子信息類專業課程建設方法，該文從課程思政的視域出發，結合成果導向教育（OutcomeBasedEducation，OBE）理念，以數字信號處理課程為研究對象，深入剖析現有專業課程建設中存在的問題，并結合南京郵電大學校情特色和專業背景，對課程的教學目標、教學內容、教學方法、評價考核機制等各環節進行重新設計，并將其融入課程教學實踐，探索一條“春風化雨、潤物無聲”的課程建設之路。

關鍵詞：課程思政；OBE理念；課程建設；教學設計；數字信號處理

中圖分類號：G640"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2024）36-0036-04

Abstract：\"DigitalSignalProcessing\"isanimportantfoundationalcourseforundergraduatestudentsmajoringinelectronicinformation.Inthetraditionalteachingandlearningprocess，thereisoftenafocusonderivingandprovingalargenumberofmathematicalformulas，whileneglectingthephysicalmeaningsbehindformulasandtheorems.Theeducationalelementsbeyondtheknowledgecontainedinthecurriculumitselfhavenotbeenfullyexploredandutilized.Inordertoexploretheconstructionmethodsofelectronicinformationprofessionalcoursesinthenewera，thispaperstartsfromtheperspectiveofideologicalandpoliticaleducationincourses，combinestheOBEconcept，andtakesthe\"DigitalSignalProcessing\"courseastheresearchobject.Thispaperdeeplyanalyzestheproblemsexistingintheconstructionofprofessionalcourses，takesthecharacteristicsofNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsandtheprofessionalbackgroundintoconsiderationandredesignstheteachingobjectives，teachingcontent，teachingmethods，evaluationandassessmentmechanisms，andintegratesthemintotheteachingpracticeofcourses，exploringapathof\"springwindandrain，moisteningthingssilently\"incourseconstruction.

Keywords：curriculum-basedideologyandpolitics;OBEconcepts;courseconstruction;teachingdesign;DigitalSignalProcessing

2013年6月，我國正式成為《華盛頓協議》簽約成員，從此具有國際實質等效的工程教育專業認證在我國拉開了帷幕。工程教育專業認證遵循成果導向教育（Outcome-BasedEducation，OBE），包括三個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續改進。OBE理念的提出大大促進了專業建設和教學改革、保障和提高了工程教育人才培養質量[1]。培養什么人、怎樣培養人以及為誰培養人是人才培養的根本問題[2]，國外的有益做法可以借鑒，但是從根本上講必須扎根中國大地辦教育，堅持社會主義辦學方向。2020年6月，教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》中明確指出：“落實立德樹人根本任務，必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂。”全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措[2]。在課程思政和OBE理念的指引下，我們不得不重新審視現有專業課程的教學理念和課程體系。

數字信號處理是電子信息類專業本科生課程體系中的一門重要的專業基礎課。作為信息技術與現代通信的基礎，數字信號處理對信息學科的發展和國家信息科技的強盛起著至關重要的作用[3]。數字信號處理課程的內容通常涉及離散時間信號的常用變換，離散時間系統的分析、設計和實現等，課程理論性較強，對學生的數學功底有較高要求。傅里葉變換、拉普拉斯變換、z變換、線性卷積、循環卷積和周期卷積等一些概念和原理的理解與推導不可避免地涉及大量的數學知識和數學技巧，一直以來都是學生學習的難點。傳統教學過程注重數學推導，必然導致概念與原理的實際應用因課程時長的限制而講不透，進而導致學生對知識的理解不深入、容易對課程產生畏難情緒；用所學知識解決復雜工程問題的能力不足。課程在價值塑造方面的作用也有待進一步挖掘。

為實現立德樹人的根本任務，本文從思政視域和OBE理念出發，深入剖析工科院校專業課程教學中存在的若干問題，并結合南京郵電大學校情特色和專業背景，對數字信號處理課程的教學目標、教學內容、教學方法、評價考核機制進行了重新設計，并將其有效地融入課程教學實踐，取得良好的育人效果。

一"思政視域和OBE理念下專業課程教學中存在的若干問題

第一，教學目標中的育人目標不明確。課程是人才培養的核心要素。課程思政的定位、目標和過程分別針對教育的三個根本問題，即為誰培養人、培養什么人和怎樣培養人。然而，在專業課程教學目標設定時，往往強調知識和能力的達成，價值塑造在教學目標中卻鮮有體現，最終導致德、識、能“三位一體”育人目標未能形成一個和諧的整體[4-5]。

第二，在課程建設過程中，往往關注課程內容的深度與難度、教學方式的先進性與互動性，導致課程的“溫度”不夠。課程的“溫度”不夠，必將導致教學活動無法成為高水平的教學活動。課程思政提高課程內涵和提高課程質量的顯性功能得不到充分發揮，給知識和能力賦予正確價值觀取向的隱性功能也無法很好地體現[4-5]。

第三，在課程思政實踐過程中，生搬硬套和空洞說教的現象較為常見，導致“課程”與“思政”剝離，無法形成一個有機的整體，從而難以達到“春風化雨、潤物無聲”的育人效果[4-5]。

第四，專業課程教學往往重理論推導，而忽視其物理意義和定理的實際應用。因此，學生總是對知識吃不透、嚼不爛，教學過程無法形成閉環。

第五，課程考核和評價方式單一，不能反映學生解決復雜工程問題的能力[6]。過程性考核和水平性考核相結合的力度不夠。

二"思政視域和OBE理念下的數字信號處理課程設計

針對專業課程教育教學中存在的諸多問題，本文以南京郵電大學數字信號處理課程為研究對象，結合南京郵電大學校情特色和專業背景，對課程的教學目標、教學內容、教學方法、評價考核機制等各環節進行了重新設計。

（一）"校情特色和專業背景

南京郵電大學是國家“雙一流”建設高校和江蘇高水平大學建設高校，享有“華夏IT英才的搖籃”之譽，其前身是1942年誕生于山東抗日根據地的八路軍戰郵干訓班。學校始終秉承“信達天下、自強不息”的南郵精神，發揚“勤奮、求實、進取、創新”的校風，以創新能力培養為主線，開展教育改革與實踐。自2012年以來，學校將紅色校史文化與藍色信息科技創新教育體系融通，以紅色為本色，培養忠誠于黨的創新人才，以信息藍為底色，培養掌握信息技術、矢志信息報國的創新人才，構建了“紅藍融通”的創新人才培養新模式。

此外，南京郵電大學的通信工程、電子信息工程等電子信息類專業均為全國高等工程教育專業認證專業、國家級一流本科專業、江蘇省首批品牌專業（A類）。電子信息類相關專業和行業的發展史為數字信號處理課程提供了豐富的思政素材。

如圖1所示，我們將結合校情特色和專業背景，深入挖掘專業課程中蘊含的課程思政元素，與專業課程實現無縫銜接，從而將課程思政視域下的數字信號處理課程核心理念由教學變為教育，實現“思想引領、價值塑造、知識傳授、能力培養”相統一。同時，切實落實OBE理念，通過教學方法和評價考核機制的設計，形成教學過程的閉環[7]。

（二）"教學目標設計

在教學目標設計方面，聚焦國家對電子信息類專業高素質高層次創新人才的培養要求，緊扣“信達天下、自強不息”的南郵精神和發源于“八路軍戰郵干訓班”的紅色校史文化，確立了以培養學生“信達天下”的精神和“信息報國”的專業情懷為課程育人目標，制訂每章每節對應的價值塑造目標，修訂課程教學大綱，重新設計課程教案，達到社會主義核心價值觀“進教案、進課堂、進頭腦”的目標。在課程思政與OBE理念指導下，南京郵電大學數字信號處理課程的教學目標設計如下。

目標1：掌握離散時間信號的時域及變換域分析方法，能夠對信號進行分析、計算和變換；掌握離散時間系統的基本概念、時域及變換域分析方法，能夠對線性時不變系統的特性進行分析和計算。培養學生對數字信號與系統進行分析、計算和變換以提取信息的能力，培養科學、辯證的思維方式。

目標2：掌握數字濾波器的設計和實現方法，了解數字信號處理的優勢、應用和發展。培養學生對以數字濾波器為代表的數字信號處理系統進行分析、設計、實現的能力，熟悉研究解決相關領域復雜工程問題的科學方法，能夠分析數字信號處理領域特定問題并提出解決思路，培養工程相關素養及理論聯系實際、精益求精的工匠精神，增強愛國情懷，樹立在電子信息領域奮發圖強、不斷創新的信念。

（三）"教學內容設計

在教學內容設計方面，聚焦學生價值觀塑造和能力培養，聚焦課程質量和內涵，優化課程思政內容供給，以學生興趣為出發點，以問題引導為切入點，充分挖掘課程內容中蘊含的“信息強國”價值和“信息報國”情懷等思政育人素材，以問題為主線融入思政元素，重新設計課程大綱，優化課程教案，在知識傳授的過程中實現入心入腦的價值塑造。部分融入思政元素的教學內容設計見表1。

此外，將理論性內容與工程實踐緊密結合，以問題探究的方式進行案例分析，結合編程實驗，幫助學生把相關公式和定理吃透、嚼爛。當然，在課內學時這一剛性約束下，教師必須在育人成效的加法和教學內容的減法[2]之間做合理的折中。教師可根據不同專業學生的知識背景、學習能力、學習效果，靈活調整課內課外的學習內容。課內應重點關注有助于開展思政教育、能夠引發深入思考和學生容易產生錯誤理解的內容，重點選取能夠體現課程“高階性、創新性、挑戰度”（兩性一度）的典型案例。一些適合自學的內容可以以作業、調研報告、小組研討等形式讓學生在課外利用在線資源和工具開展學習，并及時與教師展開交流，從而確保學習的質量。

（四）"教學方法設計

在教學方法設計方面，聚焦學生的體驗、感知和感悟，以學生為中心，采取“探究式、研討式、開放式”等多種教學方法。

科學使用智慧教學工具[8-10]，調動學生學習的積極性；增加課堂討論環節，加強師生互動，增強學生的課堂參與度；將教師科研課題及成果設計成課外研習題，開展富有挑戰性的訓練或團隊項目，通過問題探究式的小組合作學習方式，增加挑戰度，提升高階性和創新性；打造優質的慕課資源（南京郵電大學數字信號處理慕課課程被評為國家精品在線開放課程（2019），國家線上一流課程（2020）等），自2017年起針對通信工程和電子信息工程專業的本科生持續開展翻轉課堂教學，使用雨課堂等智慧教學工具，開展線上線下混合式教學，將平鋪直敘的教學方法轉換為啟發式教學，構建了線上線下結合、課內課外結合、探究研討結合的開放式教學模式，寓價值觀塑造于知識傳授和能力培養之中，將“信達天下”南郵精神傳承與“信息報國”專業能力提升與社會主義核心價值觀有機融合，做到思政融入潤物細無聲。

（五）"考核評價方式設計

在考核評價方式設計方面，打破原有的卷面考試制度的單一性，聚焦學生發展，注重學生學習過程的考核，注重學生知識獲得、能力提高、價值塑造并重，在課程考核評價中以提升綜合能力為目標建立了一套行之有效的多維度課程考核機制。

課程將客觀量化評價與主觀效度檢驗結合起來，綜合采用終結性評價、過程性評價、動態性評價等方式，制定出更為精細和系統的評價指標。嚴格考試質量管理，考試命題要能夠從信度、效度、難易度、區分度等不同指標充分檢驗教學目標的達成情況。通過課堂研討題、隨堂測試、調研報告、學期末綜合匯報等過程化考核方式考核學生多元知識和綜合素質，探索建立教師評價+學生自我評價+團隊評價結合的評價方法，以便及時動態地反映學生成長成才情況，反映課程中知識傳授、能力培養與價值引領的結合程度。重視考核數據的分析與整理，推斷學生對于知識、能力的掌握情況，價值塑造的達成情況，并作為后續教學實踐持續改進的依據和學生持續發展的參考。

（六）"實施效果

基于思政視域和OBE理念的數字信號處理課程改革不僅提高了課程的內涵和質量，還傳遞了“信達天下”的南郵精神，升華了“信息報國”的專業情懷，踐行了“紅藍融通”的育人機制，使學生在課程學習過程中持續擁有獲得感，獲得學生的一致好評。數字信號處理課程被評為南京郵電大學課程思政示范課程，以課程組教師為核心的團隊也被評為江蘇省巾幗文明崗。

三"結束語

本文從思政視域和OBE理念出發，對南京郵電大學的數字信號處理課程進行了設計。在教學實踐過程中，應以學生為中心，根據學生的知識背景、學習能力、學習效果，對設計方案進行動態調整，并將考核分析結果用于持續改進，以實現教學過程的閉環。

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基金項目：南京郵電大學通達學院通信工程學院一流專業建設項目（無編號）；南京郵電大學教學改革研究項目“面向翻轉課堂的智能課堂觀察系統”（JG00223JX36）

第一作者簡介：季薇（1979-），女，漢族，江蘇淮安人，工學博士，教授，碩士研究生導師。研究方向為無線通信與通信信號處理、機器學習與信號處理的交叉應用。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.36.009