数字信号处理课程思政教学改革思路

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【内容摘要】“课程思政”是构建专业课程和思想政治课程同向同行的教学模式，实现思想政治教育与专业知识体系教育有机统一的有效途径。本文介绍了数字信号处理课程进行课程思政改革的总体思路，结合课程知识点深入挖掘课程中蕴含的道德教育元素，探寻了理工类专业课以学科内容为主线，以探讨唯物辩证法作为思想政治接入点的思想政治教育融入方法。

【关键词】数字信号处理;课程思政;教学改革

一、引言

“课程思政”是一种把“立德树人”作为教育根本任务的创新教育理念，通过充分挖掘各门课程自身所蕴含的思想政治教育元素，把它们融入到课程的教学过程中，发挥其承载的思想政治教育功能，实现各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应［1］。《数字信号处理》是通信工程专业一门重要的专业限选课，是学生学习后续专业课程的基础，其理论性和实践性都很强。该课程的授课目的是了解信号获取和处理的基本步骤;掌握离散时间信号与系统的基本概念和分析方法;掌握时域和频域采样定理，Z变换的原理和应用，离散傅立叶变换及其快速算法;掌握数字滤波器的原理、设计方法及其应用。并且能够应用这些基本概念、基本理论和基本方法分析实际工程问题。显然，课程现在的授课目的很少涉及对学生科学思维方法、创新能力以及职业素养等方面的培养。通过引入“课程思政”，可以将数字信号处理学科中所蕴含的唯物辩证法的基本范畴实例化、形象化、具体化，以具体的问题实例探讨矛盾是事物发展的根本动力，科学的发展需要经过足够多的努力和探索。不仅教会学生怎样解决已知问题，也教会学生为什么这样解决问题，以及如何解决未知问题等，实现知识向思维、思维向能力的有效泛化，真正培养出有知识有能力有素养的新时代人才。

二、《数字信号处理》课程实施课程思政的总体思路

(一)提高教师的个人修为和综合素养，增强教师思政教育的主动性。教师是课堂教学和管理的主导者，也是实施“课程思政”改革的主体。因此，“课程思政”的教学改革能否顺利进行，效果如何?教师的素养和能力起到了关键作用。课程组通过鼓励主讲教师参加教育教学改革专题培训、向思政教师和辅导员请教来增强自身的德育能力，在课程教学中主动研究，在课堂阵地中自觉实践，力争做到不忘初心，德才兼备，学高为师，身正为范［2］。(二)以“润物无声”的形式将正确的价值观和理想信念有效传导给学生。道德教育元素是课程思政的源泉和根基。传统的优秀中华文化、地方特色文化以及校本课程资源等都蕴涵着丰富的道德教育元素，它们所倡导的道德规范和价值观念都可以融入到专业课程中。授课前，任课教师应该深入挖掘课程中所蕴含的思想政治教育资源，精心设计教学环节，制定恰当地教学内容和教学方法，通过对教学大纲、教学内容和教学方法等环节的有效设计和实施，在传授专业知识和专业技能的同时，积极引导学生提升思想道德修养［3］。针对数字信号处理课程，考虑到其理论性较强，在道德元素挖掘的时候应该结合具体的知识点，切忌喧宾夺主。比如在讲解IIR和FIR滤波器设计时，可以通过对两种滤波器性能的比较让学生学会抓住事物的主要矛盾。教学过程是课程思政融入的主要路径，授课教师在准备教学内容时，应以问题为导向，以育人目标和授课效果为目的寻找课程育德点，精心设计教学环节。同时，充分利用现代教学手段，通过图片、动画、视频和思维导图等方式，将“课程思政”用灵活多样的教学方法加以融合呈现，提高学生的学习兴趣，提升课程思政的育德效果。(三)探索新媒体教学模式，注重教学效果评价，保证思政元素融入后的教学效果。授课过程中融入思想政治元素必然会挤占部分专业知识的课时，为了保证课堂教学效果，课程组在传统教学模式的基础上，进行新媒体教学模式探索，利用学校的网络教学平台、班级微信群等新媒体手段，有效延展教学的时间和空间。比如:在授课前，将课程的教学资源(包括:教学大纲、授课计划、课件、视频、习题解答、随堂测试练习题等)上传到网络教学平台，学生可以结合自身情况进行课前预习、课后复习等，实现自助式学习。教学效果评价是检验“课程思政”教学改革效果的关键所在。单一从专业维度进行教学与学习评价已经不能适应新的“课程思政”教学改革，应该采用“多元化”考核方式，将评价体系向思维方法、创新能力以及职业素养等多维度延展，并且以立德树人为着力点，全面考核学生的知识、能力和综合素质，着手完善更加科学的教学评价体系，保证课程融入思想政治后的教学效果。

三、《数字信号处理》课程思政教学改革实践

(一)讲述信号处理的发展史，让学生学会用科学发展观指导学习和生活。科学发展观是马克思主义关于发展的世界观和方法论的集中体现，是新时代指导一切工作的准绳。信号处理从模拟到数字的转变，诺基亚的兴衰，柯达的消亡，TI公司的转型……打败一个企业的往往不是它的竞争对手而是时代的车轮，通过讲述这些公司的发展历程，让学生明白任何事物的发展必须遵循客观规律，人生道路上机遇和挑战并存，只有坚守科学原理，坚持正确的世界观和方法论，才能获取分析和解决问题的正确方法，赢取最后的胜利。(二)讲述科学家的家国情怀，增强学生的民族自豪感和民族自信心。科学没有国界，但是科学家有自己的祖国，他们胸怀国家和民族，有着浓厚的家国情怀。授课过程中，结合知识点讲述在我国信号处理的发展过程中，科学家们在各个历史时期“舍小家为大家”，力学笃行、无私奉献报效祖国的崇高精神，激发学生的使命担当。通信技术发展十分迅速，很多新技术和人们的日常生活息息相关，在讲解相关知识点时，补充讲解我国通信行业的前沿技术，有利于培养学生对于通信行业的认知，激发他们的学习动力。比如，在介绍数字信号处理的应用时，可以融入前沿的人工智能技术的介绍。通过介绍近十年来中国在电子、通信行业的贡献(比如:量子通信、天眼等)，阐明学科的战略地位，提升学生的学习动力，激发他们的责任心和民族自豪感。(三)引导学生从不同角度探寻问题的本质，增强学生的辩证思维能力。作为一门严谨的理工学科，数字信号处理的诞生、研究、发展既是对模拟信号处理、信号与系统等前身学科的继承，又聚焦于自身学科的发展矛盾，发展了一系列具有学科特色的思路方法体系，其发展变化规律具有普遍性又有特殊性，是唯物辩证法的具体体现。比如在讲解信号处理中重要的知识点频谱分析时，由FT、DTFT到DFT再到FFT，傅立叶变换的发展史也是从模拟到数字的变迁史。FFT这一信号处理发展史上的里程碑事件是信号处理学科发展到一定阶段对矛盾累积的突破。以学科内容为主线，以探讨唯物辩证法作为思政接入点，引导学生从不同角度探寻问题的本质，增强学生的辩证思维能力。以学科本身蕴含的大量科学思维方法为主要目的讲授数字信号处理课程，易于消除学生对专业课程中加入思想政治元素的抵触情绪，起到“润物细无声”的效果。这也是理工科课程进行课程思政改革过程中一个最容易被抓住也很容易被忽略的方面。通过引入课程思政，将数字信号处理学科中所蕴含的现象和本质、内容和形式、原因和结果、可能性和现实性、偶然性和必然性等唯物辩证法的基本范畴实例化、形象化、具体化;阐述清楚对立统一规律、质量互变规律和否定之否定规律，以具体的问题实例探讨矛盾是事物发展的根本动力，问题的解决需要经过足够多的努力和探索，科学研究突破的“同时性”背后蕴含的矛盾与量质规律等;以学科发展史和关键问题解决突破过程为抓手，阐述清楚世界普遍联系与永恒发展的两个基本特征，映射到当前中美外交困局，看透美方刻意主导的“脱钩”在哲学逻辑上的荒谬性，构建人类命运共同体的深刻内涵。从唯物辩证法的角度设计授课内容，实现课程知识向思想政治元素在思维、方法、内容、手段上的实例化映射，不仅教会学生怎样解决已知问题，也教会学生为什么这样解决问题，以及如何解决未知问题等，实现知识向思维、思维向能力的有效泛化，真正培养出有知识有能力有素养的新时代人才。(四)通过团队协作，培养学生新时代的大国“工匠”精神。新时代的工匠精神主要包括爱岗敬业的职业精神、精益求精的品质、协作共进的团队精神、追求卓越的创新精神［4］。通信工程是一门工科专业，需要注重学生团队精神的培养，坚定他们追求精益求精的信念。在数字信号处理理论授课过程中，增加课堂讨论环节，通过讨论加深同学们对基本理论的理解;在实验环节，设置一些完整的实验课题作为课外实验项目，比如让学生从含噪语音信号的采样做起，到信号频谱分析、滤波器设计，最后实现纯净信号的提取。通过团队协作完成完整的实验内容，并撰写报告进行答辩，帮助学生养成严谨的态度、团队协作的精神，形成专注的习惯。

四、结语

“课程思政”改革是实现学生能力培养与价值引导的有效途径，它为专业课教师指明了“方向”，为课堂教学增添了“活力”，为课程建设和课程改革注入了“灵魂”。本文探索了数字信号处理课程进行“课程思政”改革的方法，从提高教师个人专业素养和人格影响力着手，深入挖掘提炼数字信号处理课程中所蕴含的思想政治元素和承载的德育功能，以学科内容为主线，以探讨唯物辩证法作为思政接入点，以学科本身蕴含的大量科学思维方法为主要目的讲授数字信号处理课程，将育人工作落实于课堂教学的主渠道中，培养学生用辩证思维的方法，发展的观点去分析问题、解决问题，从而实现“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体化教学［5］。

作者：吴杰 叶青娣 田锦 刘静