新工科背景下信号与系统课程思政教学探索与实践

徐昕 杨蕾 陈东

摘  要：信号与系统是测控技术与仪器业重要的专业基础课程，探索和研究其在新工科背景下的课程思政教学具有深远的意义。该文对相关课程思政教学的实施方案进行探索，在具体实施方法中强调以教师作为主导，加强教师的思想道德水平建设；在教学内容上完善课程内容，建立课程思政素材库；采用“智慧课堂+课程思政”的教学方式，实现将课程思政融入到课前、课堂和课后的全部学习过程中；在课程中加入实践环节，培养学生的团结协作精神，同时将思政元素和实践内容巧妙地结合。结合对学生的教学成果考核和对老师的教学效果评价，促进思政教学内容和教学方法的不断优化。通过以上探索与实践，信号与系统课程在课程思政的教学中已取得一定的效果。

关键词：信号与系统；课程思政；智慧课堂；课程思政评价；教学方式

Abstract： Signal and System is an important professional basic course for electronic information and instrument majors， and it is of crucial significance to explore and study its curriculum ideological and political teaching under the background of new engineering. The implementation plan of ideological and political teaching in related courses is explored. For the specific implementation methods， the leading role of the teacher is emphasized and the construction of teachers' ideological and moral standards is strengthened. For teaching content， the course content is improved， and the material library of curriculum ideology and politics is established. Taking advantage of the teaching method of "smart classroom + curriculum ideology"， the integration of curriculum ideology into the entire learning process before， during and after class is realized. To cultivate students' spirit of unity and cooperation， practical sessions is added， which combines the ideological and political elements. Combining with the evaluation of students' teaching results and teachers' teaching effect， ideological and political teaching content and teaching methods are promoted and optimized. Through the above exploration and practice， the course of Signal and System has achieved certain effects in the course ideological and political teaching.

Keywords： Signal and System; curriculum ideology and politics; smart classroom; evaluation of curriculum ideology and politics; teaching mode

新工科建設是基于国家新时代的战略发展新需求，为满足新的国际竞争形势，由教育部提出我国工程教育改革的新理念，发展人才培养的新模式[1-2]。为满足这一时代发展的新背景，我国高等教育也应与时俱进，在立足“为谁培养人、培养什么样的人和如何培养人”这三个根本问题的基础上，顺应新工科革命性变化的同时，逐步由注重科学研究向注重研究与实践并举转型，坚持与新时代同向同行，培养党和国家事业发展需要的优秀人才[3-4]。这其中，课程思政的教学实施至关重要[5]。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，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。因此，开展新工科背景下课程思政教学的探索与实践，无论是对于我国社会发展的新形势，还是对大学生道德素质的培养，都具有重要意义。

信号与系统作为大学测控技术与仪器专业的一门专业基础课，在整个本科教学知识体系中占有重要的地位。学生通过本门课程的学习，不仅能理解信号的函数表示与系统分析方法，掌握连续时间系统和离散时间系统的时域分析和频域分析，连续时间系统的S域分析和离散时间系统的Z域分析等，还能了解建立实际应用的物理模型、数学模型及最终解决实际问题的研究过程，并学会系统设计的基本方法，为进一步研究和掌握专用系统及其处理技术奠定基础。在这一教学过程中，如何结合当代新工科的发展背景，将课程思政内容巧妙地融入知识传授过程中，是课程思政教学建设的关键。本文针对这一问题，对信号与系统在新工科背景下的课程思政教学进行了初步地探索和实践。

一  信号与系统课程思政教学的实施方法探索

信号与系统课程组以构建全员、全程、全方位育人格局的形式，将课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，以人才培养为核心，潜心立德树人，立足战略高度，着眼于仪器类专业拔尖创新人才培养模式和机制的全方位创新，将习近平总书记提出的“要深化教育改革，推进素质教育，创新教育方法，提高人才培养质量，努力形成有利于创新人才成长的育人环境”和合肥工业大学“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色相结合，将课程思政贯彻到信号与系统教学的全过程中，总体实施方法如下。

（一）  加强教师思想道德水平建设，明确教师思政育人的责任

教师作为学生学习道路上的引路人，对学生思想道德、爱国主义情怀的培养具有非常重大的责任。因此，作为任课教师，应当首先加强自身的思想道德修养，认真学习习近平总书记在全国高校思想政治工作会议和全国教育大会上的讲话精神，加深对“为谁培养人”“谁来培养人”“怎样培养人”等基本问题的理解，從而深化对实施课程思政重要性和必要性的认识。加强教师自身思想理论学习，明确教师的德育责任，注重教师育人能力的锻炼与提升，树立教师的德行示范作用，强调教师不但在课堂中要起育人作用，在平时中更要言传身教，按高标准凝练出实践课程思政教学的理念。另外，教师还应注重自身思政教学能力的培养，积极改革、创新教学方法，将教学内容和思政教育相互融合，避免简单的说教，提高学生的参与意识，构建新时代的全新课程教学体系。

（二）  完善课程内容，建立课程思政素材库

信号与系统是一门专业基础课，重点讨论了信号和线性时不变系统，其中所涉及的一些基本概念和分析问题、处理问题的方法对所有工程类专业非常重要。学生通过学习，掌握线性时不变系统的时域与频域理论和方法，形成工程中发现问题、解决问题的思维，并掌握解决复杂工程问题的能力。在此基础上，将思政元素融入各个知识点的教学过程中，完善课程内容，建立课程思政素材库，最终形成系统的思政教学体系，让学生在学习的过程中接受思政教育，提升爱国情怀，增强民族自豪感。结合我校“育人为本，德育为先，创新为魂，实践为根，理论奠基，能力导向，全面发展”的人才培养理念，信号与系统课程思政建设的原则是增强课程内涵与劳模精神、结合工匠精神、坚持教学改革与我国发展战略相结合，课后积极探索创新创业项目，创建课程实验教学体系、校内实践创新体系、校外平台扩展体系的“三位一体”实践教学体系，进而充分挖掘课程思政教学的资源。

具体设计思路和教学案例如下。①融入时政事件：在讲解线性系统的频域分析内容时，可简要介绍在通信领域我国华为的5G技术即使面对西方国家的打压和封锁，也已经处于世界领先地位，这极大地激发了学生学习民族品牌华为的企业精神，为国家和民族的振兴而努力学习的动力；②注重培养学生严谨的科学态度和工匠精神：在学习拉普拉斯变化的工程中，结合拉普拉斯、奥本海默等人物的故事，培养学生认真负责、踏实敬业的工作态度，以及严谨求实、一丝不苟的工作作风和积极进取的创新精神；③弘扬爱国主义情怀：将我国传统文化中的烽火狼烟、击鼓鸣金等作为例子，讲解信号的基本形式，增强学生对我国传统文化的认识，增加爱国情怀；④培养学生积极向上的人生态度：利用帕塞瓦尔定理可以将复杂的时域积分转换成简单的频域积分，由此教育学生在遇到难题时转换角度、思路，复杂的问题就可能迎刃而解。

（三）  实施“智慧课堂+课程思政”的教学方式

目前，互联网和多媒体技术已普遍应用于课堂教学过程中，教师也应紧跟新媒体新技术的发展，充分利用“智慧课堂”等新型教学手段，使教学过程更加符合新一代大学生的认知和学习习惯。通过智慧课堂的方式让学生从自己的感受、发现、思考和实践中真正接受教师所传递的内容，让学生对这些内容的认可度更高，也能让思政内容获得更为长久深远的影响，最终内化为学生的正确认识。而教师则需要不断更新自己的认识，结合学生的特征，不断优化智慧课堂教学内容，结合信息化手段，提高自己自主性、研究性、探究性的能力，从多角度找到课程与思政的结合点。“智慧课堂+课程思政”的教学方式实施过程如图1所示。课前，教师将准备好的预习内容和相关的课程思政要点通过“智慧课堂”发送给学生，学生在“智慧课堂”上按照要求完成课前预习；在课堂教学过程中，教师可充分利用“智慧课堂”中的多媒体及互联网资源展示思政内容，潜移默化地引导学生学习和思考，而不是生硬地将思政加入到知识点的讲解中；课堂上，教师可由“智慧课堂”发布思政相关的讨论题，学生可以通过发布弹幕或者投稿的方式参与讨论、发表观点；课后学生在“智慧课堂”完成教师布置的包含有思政元素的课后作业，巩固学习效果。通过“智慧课堂+课程思政”的教学方式，将课程思政与课堂教学完美融合，鼓励学生多思考、讨论和创新，在学习过程中领悟课程内容中暗含的思政元素。

以信号与系统中采样定理一节为例，采用“智慧课堂+课程思政”教学方式的具体过程见表1。

（四）  利用实践环节，培养学生的团结协作精神

新工科背景下的信号与系统课程更加强调实践环节，通过开展基于问题驱动的实践教学环节，使学生具备将所学理论知识与具体工程实践相结合的思维方式，培育其提出问题、分析问题和解决问题的能力，同时培养学生良好的团结协作精神。因此，在基础的教学环节之外设计了实践操作环节，该环节以小组为单位进行，每组3～4名学生，其中组长负责组织本组成员分工协作，小组学生共同完成实践课题的研究、报告撰写和成果展示，极大地培养了学生的团队意识和团结合作精神。实践环节中利用MATLAB和LabVIEW等软件工具，加强对学生解决实际问题能力的培养，此外也将思政元素融入了实践环节的课题中，让学生在完成实践环节的同时加强了思政教育。下面是信号的调制与解调一节中设计的实践环节——基于MATLAB的频分多址（FDMA）模型仿真研究，实验内容和思政要点具体如下。

实验内容：利用如图2所示的原理图，对通信中的频分多址（FDMA）过程进行仿真研究。要求录入三段不同的语音信号并进行频谱分析，根据频谱对原始信号进行调制并复用。经过同一信道传输后，在信号接收端选择合适的滤波器解调信号，最终得到恢复后的信号，对比恢复后的信号与原始信号。

思政内容：实验结束后引导学生思考，一般情况下，信道中可传递的是高频信号，当需要传递低频信号的时候，可以转换思路，将低频的调制信号加载到高频的载波信号上，即可实现低频信号在信道中的传递。同样，在学习、生活中碰到各种困难、挫折在所难免，但是不能被苦难所击倒，而应该转变思路，采取“调制、解调”的方法，从不同角度和视野去分析问题，或许就使问题变得简单。

通过以上实践环节，不仅能够培养学生的团结协作精神，还可以提升学生面对困难的抗压能力；另一方面，多角度多方式分析问题的方法有助于学生创新能力的培养。据学生反馈，通过实践环节：体验到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”；真正感受到了“1+1>2”的效果，提高了团队合作能力；培养了接受新思想的能力和永不满足、追求卓越的学习态度。

二  信号与系统课程思政教学的考核方法探索

课程思政教学目的为在新工科背景下潜移默化地培养学生的爱国情怀和正确的世界观、人生观、价值观。而对课程教学效果进行考核的目的是，在评价课程思政对学生影响效果的基础上，进一步评价教师的教学效果，并为后续课程思政教学方案的改进提供基础和依据。目前，信号与系统课程采用的考核方法如图3所示，整个考核体系分为对学生教学成果的考核和对教师教学效果的评价。

对学生课程思政教学成果的考核：信号与系统课程的考核注重过程性和阶段性的评价，已具有一套完善的考核机制。学生的成绩包括智慧课堂答题情况、课堂讨论、课堂测试、平时作业、课程设计报告和期末考试。根据各模块的内容课时比例，制定不同的学分比例，每个模块不同的主题与项目也进行量化考核，最后获得课程综合得分。在课堂上，利用智慧课堂工具布置具有启发性、探索性的研究性题目，引导学生联系实际进行分析，综合运用所学知识解决实际问题；课后通过作业和课程设计报告，既考核了学生对专业理论知识和技能的掌握程度，也要考核学生思想和言行表现，把品行修养、团队精神、创新精神纳入考核体系。在课堂测试、课后作业和课程设计报告中，适当增加主观题型，将课程知识和当前社会、科学发展问题相结合，既能测验学生对专业知识的掌握程度，又能考查学生对科学、可持续发展问题的思考，增强社会责任感与历史使命感。

对教师的课程思政教学效果的评价：课程进行过程中，邀请学院教学督导组老师旁听课程，对教师的课程思政融入情况、教学效果进行综合评价；学期结束后，通过对学生进行问卷调查以及学校教务的评教系统，对教师的课程思政教学进行打分和评价。并将以上意见和建议汇总后反馈给任课老师，便于任课老师对课程思政教学工作做进一步的改进。

通过以上课程思政教学考核体系，思政教学不断改进，已取得了一定的成果。根据学生课程总结的反馈，学生普遍认为创新意识、团队合作能力得到明显提高，并且深刻认识到了自身担负的使命。校内外专家旁听课程后，一致认为信号与系统课程内容紧贴现代先进科学技术，对培养学生具备从事复杂系统分析、设计等方面的能力具有重要意义，同时思政内容与课程内容的融合，对学生的德育培养起到了重要作用。目前，课程已取得了良好的示范性作用。

三  结束语

信号与系统是测控技术与仪器专业重要的一门专业基础课程。本文在新工科这一发展背景下，分析了信号与系统课程进行课程思政教学的必要性，同时提出了思政教学的实施方法探索。其中，通过具体案例，具体阐述了“智慧课堂+课程思政”和实践环节的教学方式，真正实现将思政元素和授课内容巧妙地结合，如盐入水，润物无声。此外，为推动课程思政教学的不断发展，本文还进行了信号与系统课程思政教学的考核方法探索，通过结合对学生的教学成果考核和对教师的教学效果评价，促进思政教学内容和方法的不断优化。

参考文献：

[1] 赖强.新工科背景下信号与系统课程教学改革研究[J].中国现代教育装备，2021（15）：96-98.

[2] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3] 姜来为，杨宏宇，熊育婷，等.“新工科”背景下计算机类专业课程教学改革探究——以“信号与系统”课程为例[J].高教学刊，2020（4）：128-130.

[4] 王玉萍.地方性本科院校应用型人才培养研究[D].武汉：华中农业大学，2009：6.

[5] 林岚，吴水才.“信号与系统”课程思政探索[J].科教文匯（下旬刊），2021（9）：122-123.