数字信号处理课程思政设计与实践

芮贤义 胡剑凌 俞一彪 孙兵

摘  要：课程思政是习近平总书记提出的伟大构想，是国家教育大势与现实需求的综合体现，已逐步成为高校以课堂教学为主阵营，落实立德树人的重要举措。作者以专业课数字信号处理为例，分析了专业课程思政的现状与存在问题，研究了课程思政的分类设计方案，分别从课程导入、理论教学和实验教学等三个环节设计了思政元素的嵌入方案，将课程思政融入专业课堂教学建设的全过程，最后探讨了课程思政教学实践与教学效果评估。

关键词：课程思政;数字信号处理;理论教学;实验教学;教学实践

中图分类号：G641       文献标志码：A          文章编号：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，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上重点强调：“高校立身之本在于立德树人”“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，努力开创我国高等教育事业发展新局面。[1]”2020年教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》。该纲要为高校全面推进课程思政建设指明了方向，提供了根本遵循，并且明确指出：培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题，立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准;高等学校人才培养是育人和育才相统一的过程;要提升高校教师课程思政建设的意识和能力，科学设计课程思政教学体系，将课程思政融入专业课堂教学建设的全过程[2]。

与思政课程不同，课程思政是以立德树人为任务，以润物细无声为原则，在专业课程教学中进行思想政治教育资源的深度融合，与高校思想政治理论课同向同行[3-4]。将相关思政元素巧妙地融入专业课堂的教学中，实现显性专业教育与隐性思政教育的有机结合，充分发挥专业课程的隐性教育功能，引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观和荣辱观，完成大学专业课程传授知识培养能力和思想政治教育的双重功能。

以课程思政为引领，探索知识传授与价值引领相结合的有效路径，构建中国特色社会主义大学课程体系[5-6]。推进课程思政改革，不是简单地增开几门课程或几个活动，而是把价值观培养与塑造，有机融入所有专业课程，将思政教育贯穿于高等教育教学的全过程，让专业课程自然散发出思政的“气味”。本文根据数字信号处理课程特点，深入挖掘与运用教学过程中蕴含的思想政治教育元素，在传授专业知识和培养技能的同时，通过润物细无声、滴水穿石的方式，充分发挥专业课程育人价值。

一、课程定位与存在的问题分析

数字信号处理是电子信息工程、通信工程、信息工程等电子信息类本科生的一门专业必修课程，它是信号与线性系统课程的后续课程，为后续的图像信号处理、多媒体信息处理等课程打基础，一般在大学三年级第一学期开设。它是理论分析与实践操作相结合的重要专业课程，以离散时间信号与系统作为对象，对离散时间信号进行各种分析与处理，包括频谱分析和滤波处理[7]。

全国各类高校的专业课程思政教学仍然处于起步阶段。目前，数字信号处理课程思政教学过程中存在一些问题：（1）对课程思政的认识不足，将专业课教学与思想政治教育课割裂现象仍普遍存在，对于数字信号处理这样的理工类专业课的教学尤为突出;（2）专业课教师的自身思想政治理论储备不足，或者过于注重专业知识和技能的培养而忽视对学生进行价值观的引领和塑造，因而造成对教学过程中的思政元素切入点把握不够准确的状况，且实际课堂中教学形式单一，最后课堂效果不佳，学生认可度不高;（3）专业课教师因专业背景的制约导致人文素养参差不齐，受自身经历或专业背景影响思政元素融入的温度与深度，比如部分教師过度重视与国际学术接轨，在课堂中过度使用国外原版教材，而忽视与中国国情的结合，不知不觉受到了西方某些不良思想或者观点的影响;（4）对专业课的教学大纲、教学评价中往往重视专业知识、专业技能的考核，强调的是学生专业知识技能方面的能力，而对学生的精神世界、政治思想教育重视不够，长期以来，专业课教师往往对如何实现课程思政的方法与技巧比较陌生或疏于相关训练，且缺乏切实的制度规定和保障措施，阻碍了专业课教师在专业课堂教学中进行课堂思政教育的积极性。

二、数字信号处理课程思政教学设计

（一）总体设计

结合所在学科专业的育人要求和课程特点，深入挖掘蕴含的思想政治教育资源，优化课程思政内容的供给。坚持以学生为主体，在本课程专业知识与技能的传授过程中，科学地融入思想政治教育的相关内容，在潜移默化中让学生接受主流价值观的熏陶，达到思想政治教育的目的，通过价值引领，达到专业课程育人的目标。

依据这个总目标，我们设计了数字信号处理课程思政方案，如图1所示。具体来说包括三个层次的教学设计：（1）在课程导入环节中，总概专业发展和课程地位，引导学生树立合适的专业目标，提升电子信息类专业素养，增强科技自信;（2）在理论教学环节中，营造轻松的氛围，将思政元素渗透进专业知识的讲解，完成专业课程传授知识培养能力及思想政治教育的双重功能;（3）在实验教学环节中，锻炼学生实验动手能力的同时，坚持实事求是和严谨认真的态度，引导学生乐于观察，善于思考，在不断分析问题解决问题中培养严谨专注和精益求精的大国工匠精神。

（二）导入环节

数字信号处理课程的导入环节包括两大部分，即绪论和实验准备课。其中绪论的内容主要包括：数字信号的概念、和模拟信号与离散信号的对比;数字信号处理系统的基本构成及各模块功能;数字信号处理的优越性及其应用领域;采样与量化、奈奎斯特采样定理、采样恢复与内插函数。在绪论课中引入思想政治教育的相关内容，介绍所属学科专业的发展和课程地位，引导学生培养和提升他们的专业素养，同时，让学生了解我国电子信息领域的现状，以及近年来的华为事件和芯片风波，鼓励学生树立正确的专业学习目标，激發学生的家国情怀和科技自信。实验准备课主要包括实验所需仪器设备与软件的使用、实验室规范与安全知识、实验目标与内容，以及注意事项，强化学生的诚信务实、团队合作、实验安全等意识。

（三）理论教学环节

在理论教学课堂中，深挖专业知识点的思想政治教育价值与内在联系，通过将一些思政教育资源（如矛盾论、实践观、科学思维等）与专业知识点进行有机融合，树立正确的三观（世界观、人生观、价值观）和社会主义核心价值观。专业课数字信号处理的理论环节主要包括五大内容，即离散时间信号与系统;离散时间傅里叶变换（DTFT）和频谱分析;离散傅里叶变换和快速算法;无限脉冲响应（IIR）数字滤波器的设计与实现;有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计与实现。表1给出了理论教学环节中课程思政元素的挖掘示例。例如，对于知识点“DTFT的定义与特点”，融入多角度全面看待问题的哲学原理，掌握信号时域和频域的分析方法，引导学生领悟只有全面甚至是动态地分析问题或看待事物，才能看清问题或事物的本质。再如，对于知识点“数字滤波器的概念、原理与分类”，引入真诚地待人接物和去伪存真的哲理，通过滤波原理的推导与分析，充分理解“你怎么对待这个世界，这个世界就怎么对待你”的处事哲理。

（四）实验教学环节

对于工科专业课程来说，实验教学专业实验是专业课程教学的一个重要组成部分，同时又是大学阶段接受系统实验方法和科学实验技能训练的重要基础。在实验教学过程中，始终坚持实事求是，尊重客观规律，在培养学生动手实践能力的同时，着重引导学生独立分析问题和解决问题，培养追求卓越的大国工匠精神。

数字信号处理课程的实验教学环节包括实验准备课和两个信号处理实验，即基于离散傅里叶变换（DFT）的信号识别实验、FIR数字滤波器的设计与信号去噪实验。表2给出了实验教学环节中课程思政元素的挖掘示例。对于基于DFT的信号识别实验，通过信号的频域分析与识别算法设计及软件实现，培养学生的科学思维能力，引导学生善于透过现象看本质，同时树立团队合作精神;对于FIR数字滤波器的设计与信号去噪实验，通过实验过程，引导学生正确认识科学规律，认识和培养大国工匠精神，理解去伪存真的哲学思想。

此外，在专业教学过程中，结合专业的特点与发展特色深入挖掘思政资源，通过专业领域名人事迹，尤其是我国科技领域的前辈事迹，培养钻研精神，树立科技自信，追求远大理想目标;也可以选择知名校友的创新创业优秀事迹，甚至是优秀学生在校期间的事迹来作为身边典型案例进行教学，激励学生刻苦学习，不断进取，立志报效国家。

三、课程思政教学实践

课程思政建设是一个情况复杂、涉及面宽广的系统工程，高校教育工作者应该针对数字信号处理课程思政实施过程中现有存在的问题，坚持以“立德树人”为原则，积极探索，大胆创新，从教师素养、教学目标、考核评价、总结推广等方面对课程思政改革进行了思考与探索。

（一）提升专业教师的课程思政建设能力

全面推进课程思政建设的过程中教师是关键。课程思政的实施不仅需要解放思想与勇于创新，还要保持善于学习的态度，并深刻理解学生的心理与行为规律，提升教师课程思政建设的意识和能力。我们教学团队邀请校内外优秀教师和行业专家，以专题辅导、教学观摩等形式，加强专业教师对课程思政的内涵、目标及原则的理解，提升课程思政建设能力。专业教师需要提升课程思政元素挖掘能力。每一门课程都蕴含着丰富的思政元素，但这些思政资源不是直接显露在课程内容之中，而是蕴含在各个知识点背后，隐含在科学理论的深处，需要教师主动去发掘、加工和利用。

（二）明确课程思政教学目标和内容

明确教学目标和内容重点是推进课程思政教学实践的重要保障。根据数字信号处理课程特点，我们确定了以爱国为主线，围绕践行社会主义核心价值观和培养职业素养等重点优化课程思政内容供给，坚持实事求是、注重实效、创新思维等原则，按照专业理论课堂和实践教学环节分类推进课程思政的教学实践。在专业课堂上，以专业知识为载体，重视与思政教育的有机融合，杜绝说教和生搬硬套，通过隐性渗透、寓思想政治教育于专业课程之中，实现显性教育与隐性教育的有机结合。

（三）课程思政评价的探索与实施

如何评价专业课程思政教育的效果，更需要高校教师不断思考与探索[8]。我们选取2018级电子信息类两个专业（电子信息工程、通信工程），采用多元化教学模式开展数字信号处理课程思政教育。为了评估课程思政教学效果，我们借鉴《大学教师教学效果评价问卷（SEEQ）》，设计了思政教学效果调查问卷，对182名学生进行了问卷调查。调查结果显示，学生们普遍认为通过此次学习，对数字信号处理的内容有了更广泛、更深刻的了解，民族自豪感得到升华，对社会主义核心价值观的内涵有了更深刻的理解。专业知识与技能得到进一步提升的同时，对服务国家和社会的信念更加坚定。

（四）推广课程思政经验与成果

以專业课程思政示范课程为抓手，及时总结实际教学经验和成果，编写一些可复制、可推广的课程思政案例，在全院全校乃至更广的范围内推广典型经验及做法。以榜样的力量去带动更多的教师和学生加入到课程思政建设之中，推动形成社会关注课程思政、师生享受课程思政的良好氛围，真正落实全员、全方位、全过程立体化育人。

四、结束语

综上所述，通过立德树人的课堂教学目标，将数字信号处理的专业知识与思想政治教育内容进行有效渗透与有机融合，不仅传授了学生的数字信号处理课堂专业知识与技能，还引导学生深刻理解社会主义核心价值观，树立正确的世界观、人生观和价值观，完成专业课程育人的功能。

参考文献：

[1]习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程[Z].新华网，2016-12-08.

[2]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3]李骏扬.理工科课程中的思政与情感[J].中国大学教学，2019（12）：20-23.

[4]贺山明，王晓明，廖春发，等.新时代工科专业课程思政引入元素探讨[J].高教学刊，2021（9）：16-19.

[5]温潘亚.思政课程与课程思政同向同行的前提、反思和路径[J].中国高等教育，2020（8）：25-31.

[6]虞丽娟.从“思政课程”走向“课程思政”[N].光明日报，2017-07-20.

[7]俞一彪，孙兵.数字信号处理——理论与应用[M].南京：东南大学出版社，2017.

[8]陆道坤.课程思政评价的设计与实施[J].思想理论教育，2021（3）： 12-14.