信号与系统课程思政教学改革与实践

旷永红 田 莉 谭 虎 陈爱萍 张可为

（湖南工程学院 湖南·湘潭 411104）

0 引言

“教育强则国家强，人才兴则民族兴。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”。这是习近平总书记在2016年12月全国高校思想政治工作会议上的重要讲话，他站在实现中华民族伟大复兴的全局和战略高度，科学回答了高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这一根本问题，为做好新形势下高校思想政治工作、发展高等教育事业指明了行动方向。青年学生的大学阶段是一个人价值观形成和明确的最佳时期，因此抓好这一时期的价值观培养十分重要。作为高效教师，不仅要传授专业知识和专业技能，而且要传授先进思想文化，担负起学生健康成长指引者的责任。因此在专业课程教学中加入思政内容引导学生建立正确的价值观，实现思政教育与专业课教学联合育人的目的，培养又红又专、德才兼备、全面发展的中国特色社会主义合格建设者和可靠接班人。

1 信号与系统课程教学理念的更新

信号与系统课程是电子信息类专业的专业基础课，先修课程有电路、高等数学、线性代数、复变函数等基础课程，后续课程包括数字信号处理、数字图像处理、高频电子线路、通信原理等，具有重要的课程体系衔接作用。在信号与系统中加入思政内容，使学生在获得专业基础知识的同时，形成正确的价值观，实现育才与育人的“同向同行”。信号与系统课程的概念多，理论性强，涉及到的数学知识多，与工程实际联系紧密。学生在学习过程中通常会觉得晦涩难懂，枯燥无味。在学习过程中适当加入思政内容，既活跃了课堂气氛，丰富了课堂内容和形式，又能将社会主义核心价值观科学、有序地融入课程中，实现“立德树人”的教育理念。

在信号与系统的学习中，信号和系统是两个中心，所有理论分析都是围绕这两个中心开展，包括信号的分析、系统的分析、典型信号通过典型系统的响应分析等内容。课程总体结构体系如图1所示。因此从信号特点、系统特点及两者间的关系引出思政内容，抓住课程核心内容和主线来引导出爱国故事、正确的哲学道理、正确的辩证思想，让学生既掌握了重点知识又提升了思想道德素养。

图1：信号与系统课程总体结构体系

2 信号与系统课程的思政元素探索与实践

信号与系统课程的内容较多，从信号和系统是否连续分为连续时间系统和信号、离散时间系统和信号；从信号与系统分析所在的域分为时域、频域、复频域和Z域，各部分联系紧密，逻辑性强。在讲授内容中加入思政元素，让学生在学习专业知识的同时引发更深层次的思考，实现科学与哲学的融会贯通，形成专业知识和价值观、哲学思想、爱国教育的相互融合，实现课程立德育人的效果与目的。以下从课程的几个核心内容引出思政元素。

2.1 信号分析中引出的思政元素

信号与系统课程中最先跟同学介绍和学习的是典型信号，对典型信号进行分析，再过渡到复杂信号。例如冲激信号是一种简单的典型信号，任意复杂的信号都可以由冲激信号的移位和加权之和来构成。由此我们可以引申出对于任何复杂的事务，都可以进行分解，分解为简单的小部分，所有小部分不同形式的合成就是一个个复杂的事物。我们的知识体系也是由一个个小的部分构成，先是一个点，慢慢形成一条线，再变化为一个面，最后形成一个体系，因此做好每一个点，最后形成一个完美的复杂的知识系统是顺理成章的事情。因此同学们要珍惜人生中最美好的学习阶段——大学阶段，利用学校提供的各种资源包括成千上万的图书数目、最先进的实验仪器和设备、最前沿的技术创新课程等，学好基础知识和专业知识，为以后的工作以及未来发展打好基石。由此更可以引申出同学们是一个点，老师也是一个点，所有的中华儿女都是一个点，人人都做好自己的点，汇集起来就是中华民族，我们团结一致向共同的理想与目标奋斗，实现两个一百年的伟大目标是水到渠成的事情。每一个人都要严格要求自己，勿以恶小而为之，勿以善小而不为。

2.2 系统分析中蕴含的思政元素

“系统”是本课程学习中出现频率最高的词汇之一。系统特性的分析、系统对信号处理过程的分析贯穿整个课程的学习中。在描述系统特性时有一个系统因果性的分析，这种系统特点是该时刻的输出结果是由施加于这个时刻之前的输入来决定的，不是由未来的输入来决定的。这种因果系统的输入和输出间具有很强的逻辑性。在我们的现实生活中存在很多的因果系统，例如大自然就是一个典型的因果系统。目前全球变暖趋势严重，导致海平面上升，极端恶劣天气增多，冰川融化，寒冷季节缩短等一系列的不好后果，更有科学家预测如果全球变暖趋势不减，海平面继续以目前的速度上升，到本世纪末就可能上升1米，许多低洼的国家和海岛将完全被淹没，这些地方的人们将失去赖以生存的家园。引起全球变暖的一个重要原因是人类无节制的开发自然资源，大量燃烧化石燃料产生过多的二氧化碳。根据国际非政府组织发布的碳排放报告，全球2019年因人类活动产生的二氧化碳排放量达到约368亿吨，创下历史新高。同时排放物的增加导致了大气中二氧化碳浓度增加，报告预计空气中二氧化碳的平均浓度将达到410ppm。人类不爱惜大自然的原因导致了大自然惩罚人类的后果。人类的过度开发活动是原因，大自然是系统，环境变暖是结果。自然界这个因果系统对于什么样的输入就产生什么样的输出，和谐输入产生和谐输出，蛮横输入产生危害输出。我们作为新时代的大学生，要担负起保护环境的时代使命和责任，保护我们的生态环境，减少过度开发自然资源，减少污染物的排放。我们可以从自身的点滴做起，比如说少乘车，多步行或者是骑自行车，减少碳的排放；提醒身边的亲属及朋友不要向河流排放污染物，保护河湖生态环境，努力践行习近平主席所说的“金山银山不如绿水青山”；生活垃圾按要求分类并放置于规定的垃圾收集场所，方便垃圾处理人员收集，最大限度地减少垃圾处理量和处理设备，实现垃圾资源利用，减少土地资源的消耗，减少树木的砍伐，让人类与大自然和谐共处。

2.3 信号与系统关系中包含的思政元素

信号与系统是相互依存，相互影响的关系。没有信号，系统就失去了存在的意义；没有系统，信号就不能处理成所需的信息，它们相辅相成，相互影响是一个相互依存统一的整体，缺少任何一方都没有存在的价值和意义。在我们现实生活中存在很多相辅相成的道理。老师和学生的关系可以类比为信号与系统，学生是信号，老师是系统。没有老师教的学只能为自学，学生缺乏最快捷有效学习知识的途径；没有学生的教，老师就失去了教的价值，二者和谐发展才能得到一个理想的输出结果，得到想要的“信号”。再如德与才的关系，如果有德无才，那么这个人就难以托付重任，缺乏专业知识和组织领导能力，即使有创业干事的意愿和勤勤恳恳的工作态度，也不能完成交给的任务，因此这个人就不会有特别卓越的成就。但是如果有才无德，那么这个人就是社会的毒瘤，无德之人的能力越高，做起坏事来后果也越严重，对社会的危害性也越大。正如北宋时期司马光对德、才关系的论述“才者，德之智也；德者，才之帅也”。大学中的育德与育人也是一个相辅相成、相互制约与依存的关系。坚持育德与育才相统一，决不能顾此失彼，更不能只重育才而轻育德。育德教育是根本，没有正确的育德教育，育才教育就没有方向，导致课程教学中专业能力培养与价值观引领之间的割裂甚至冲突。育才教育是基础和资本，为德提供支撑。

2.4 名人事迹激励当代大学生刻苦钻研专业知识，献身祖国建设事业

在信号与系统中，非常重要的变换是傅里叶变换,这个变换是以法国数学家傅里叶命名的。在他刚发表这个变换时，并不被认可和接受，而是经过几年甚至是几十年的论证和修改后慢慢被科学界认同。在1807年傅里叶就已经提出了傅里叶变换，但他撰写的论文一直未被接受和认可，直到1822年才正式公开发行。在这十几年的时间里，他并没有一蹶不振、怨天尤人，而是不断进行研究和探索，修正他的专著《热的解析理论》，而这一专著成为影响整个19世纪分析严格化的进程。傅里叶在求学时正直法国大革命时期，他弃笔从戎参军入伍，取得了拿破仑的赏识。在后来的和平时期他钻研科学，创建了一套数学理论，对19世纪的数学和物理学的发展都产生了深远影响。我们的青年大学生也要勇于时代担当，祖国哪里需要你就去哪里。脱贫攻坚处于决战决胜阶段，新时代青年要积极投入到脱贫攻坚的战斗中去，发挥聪明才智，贡献青春和智慧，早日实现全面小康社会；祖国西部建设正处于关键阶段，青年大学生要作为奋进者、开拓者、奉献者，做到主动担当、敢想敢干、敢试敢闯、积极作为，为实现2035年西部地区社会主义现代化目标贡献智慧和力量。

希尔伯特变换是本课程的学习中会学习到的一个重要变换，它是以德国数学家希尔伯特命名的。希尔伯特在数学界享有极高的声誉，被称为“数学界的无冕之王”即天才中的天才。他从小就赋予了很高的数学天赋，就读中小学时期能够灵活、深刻地掌握和应用老师讲课的内容，17岁便进入哥尼斯堡大学，33岁就成为哥廷根大学教授，这与他从小一直坚持勤奋努力学习、刻苦钻研是紧密相连的。同学们作为新时代的大学生，科技发展日新月异，知识更新非常的快，因此我们要树立不断进取、终身学习的意识，大学只是我们学习的一个重要阶段，在以后走上工作岗位后，我们更需要自身积极主动地去学习，学习永远在路上，没有终点，正如俗语所说“活到老，学到老，还有三份没学到”。终身学习的精神在希尔伯特身上得到了淋漓尽致的体现。在他一生中不同的时期研究不同的问题，从不变量理论到代数数域理论，再到几何基础理论等等，他一直处于不断的观察、分析、解决问题的过程中。他认为每个数学问题都可以得到解决，只要研究者去努力寻找它。以至于他在1900年提出了23个重要的数学问题，这些问题指引着后续数学家不断探索和研究，到今天为止有些问题已经得到解决，有些还没有解决，但这种不断探索，学无止境的精神对子孙后代产生了深刻影响。

3 结束语

综上所述，在学生学习的专业课程教学中贯穿课程思政，有助于改变专业教师“只教书不育德”、思想政治教育教师单兵作战的现象，构建全课程育人格局。同时课程思政也是一项长期而艰巨的工作，需要每位教师对专业课程的教学内容深入挖掘，开展多种形式的课程思政，对课程思政的方式方法进行改革。信号与系统课程中还有很多值得挖掘的思政内容，后续会进一步地进行研究和探索，为将课程思政有效落实到信号与系统的课堂教学中提供参考和借鉴。