产业学院背景下基于ＯＢＥ 的“信号与系统”课程思政建设刍议

陈 栋 高玉宝 曹晖 漆世锴 许勤 刘飞燕

摘 要 为满足产业学院对高素质应用型人才的需求及促进校企合作 文章面向产业需求 对 信号与系统 课程思政建设的必要性及意义进行了论述 以obe 理念对融入思政的教学体系重构进行了探讨 以声源方向估计项目为例实施了教学改革 旨在产业学院背景下 推动以社会主义核心价值观为指导 高素质应用型人才培养为目标的 信号与系统 课程思政建设

关键词 产业学院 信号与系统 课程思政

中图法分类号：g641  文献标识码：a

１ 引言

自２０２０ 年相关部门发布《现代产业学院建设指南（试行）》以来，产业学院已成为国家创新能力的重要支撑，也成为实现经济可持续发展的重要助推器［１］ 。在此背景下，对应用型高校电信类专业“信号与系统”核心课程的教学提出了更高的要求。“信号与系统”课程所讲授的理论与实践知识与电子信息产业的应用与发展存在紧密联系。鉴于成果导向教育（Ｏｕｔｃｏｍｅ Ｂａｓｅｄ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＯＢＥ） 理念在国内外诸多工科课程取得了良好的教学效果，本文在产业学院背景下，基于ＯＢＥ 理念对应用型高校如何开展“信号与系统”课程思政建设进行了探讨。

２ 必要性及意义

２．１ 必要性

随着现代电子信息产业的快速兴起，“信号与系统”课程的教学体系逐渐难以满足电子信息产业发展所需。其理论教学内容过于重视基础理论与各类变换的计算，实践教学内容也仅是对理论的简单仿真，与工程实际所需结合不紧密，从而形成当前“信号与系统”课程的教学内容与产业需求高度不匹配的现状。因此，迫切需要一种新的教学模式。

我国电子信息产业结构正逐步由低端向高端转型升级与发展，传统意义上的具备电子信息专业知识的大学生已然难以符合新产业结构下的职位要求，电子信息产业更需要具备守正创新素养的高素质应用型人才，以保障产业可持续发展。在产业学院背景下，校企协同育人模式的“信号与系统”课程思政建设能够实现思政与专业知识的融合教育、技能与素养的融合培养。

２．２ 意义

“信号与系统”课程的基础知识点较为单调，在产业学院背景下，融入思政元素可有效地改善其基础知识点的乏味，激发学生的学习兴趣与动力，提高教学效果。对课程思政教育而言，产业学院背景下的思政元素更加符合课程目标及电子信息产业对人才的素质要求。“信号与系统”课程教学内容与思政元素的融合必然能够有效地提高人才培养质量，进而实现专业教育与课程思政教育的良性循环［２］ 。

３ 融入思政，重构教学体系

采用基于ＯＢＥ 理念的反向设计原则，根据产业发展对人才的要求，融入思政元素，凝练符合产业发展需要的“信号与系统”课程目标。通过该课程教学，应使学生具备以下能力：课程目标１———掌握基本信号的不同描述方法和复杂信号的时域、频域分解，掌握系统的不同描述方法和系统在时域、频域、复频域、Ｚ 域分析方法；课程目标２———在实际工程中通过分析、综合、归纳等方法解决电路、通信、控制系统中的实际问题；课程目标３———通过学习信号与系统的基本理论和方法激发学生的求知欲望、创新动力、探索精神，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力，形成良好的科学素养和创新思维，形成大工程观，通过参与教学活动产生责任感、进行交流沟通、践行终身学习，并形成正确的人生观、世界观、价值观，成为具有工匠精神的新工科人才。九江学院“信号与系统”课程组围绕课程目标重构了“信号与系统”课程教学内容、教学形式、评价标准，进而形成完整的教学体系。教学体系如图１ 所示。

３．１ 教学内容

遵循反向设计原则的ＯＢＥ 理念，根据产业需求制定课程目标，设计教学内容，并广泛开发隐藏在各教学内容中的思政元素，整合重构应用型以及融合课程思政的“信号与系统”课程教学内容，教学内容如表１ 所列。

３．２ 教学形式

在教学内容基础上，通过探索有效的思政元素融入途径，将思政元素与教学内容紧密结合，制定满足产业发展需求的“信号与系统”课程多元教学形式，以支撑教学内容，达到预设的课程目标。

基本知识点的掌握。遵照ＯＢＥ 理念，从各项目实例反向设计，发现项目中的問题并加以分析，提出基本概念并引出各基础理论知识点在具体问题中的应用；鼓励学生进行课堂讨论，采用线上线下结合的方式进行教学，促使学生从多个维度解决问题；针对具体项目巧妙布置各类线上线下练习，对知识点进行扩展并小结。根据学生的成果逆向设计各阶段教学环节，使学生能够掌握各基本知识点及其在具体项目中的应用，同时了解各具体项目的基本原理及应用场景，并能够以此对具体项目各参数进行适当优化。这样的教学方式能够增加基本知识点学习的趣味性，提高学生的综合应用能力，从而满足电子信息产业对人才的需求［３］ 。

项目驱动。利用Ｍａｔｌａｂ 或Ｐｙｔｈｏｎ 软件进行项目整体及各模块的展示，让学生更加容易理解复杂枯燥的数学公式。弱化对系统响应的具体求解过程和三大变换的计算，相关数学基础知识由学生自行通过线上进行预习和复习，加强产业应用。利用Ｐｒｏｔｅｕｓ 或Ａｌｔｉｕｍ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ 进行电路板设计，使抽象的理论知识以直观、形象的方式展现，激发学生学习兴趣，提高其工程应用能力。构建阶梯式的教学模式，培养学生的工匠精神，使其符合产业需求。

校企协同育人。邀请企业专家进入课堂公开授课，讲授信号处理技术的应用、企业文化、管理制度。将企业文化有机融入课程目标与教学内容，将更加完善“信号与系统”课程思政建设。通过校企合作培养，学生能够将理论知识与产业需求相结合，培养扎实的专业知识与职业素养，也能够为企业挖掘可造之才，实现校企双赢。

３．３ 评价准则

为评估学习产出成果，将课程目标达成度作为教学效果的评价准则，从理论掌握与实践操作方面对教学效果进行考核，如表２ 所示。习题与笔试是考查学生对基本理论知识的掌握程度。实践项目是考查学生的综合素养、工程意识、团队精神，其中互评项的评价主体为学生。

式中，Ｇｉ为第ｉ 个课程目标的达成度，Ｓｉｊ 为第ｉ 个课程目标的第ｊ 项考核得分，ＳＭｉｊ为对应的最高分，Ｒｉｊ为第ｉ个课程目标的第ｊ 项所占权重。最终的课程目标达成度Ｇ 为“Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３”。课程完成后对学生个人和班级整体的学习成果进行评价，以定量和定性评价方法分析课程目标达成情况，形成课程反思与持续改进报告，适当调整教学内容及形式，以便下一年度更好地帮助学生达到课程目标。

４ 教学实例

本节以声源方向估计项目为案例进行教学设计。项目来源于九江飞秀科技有限公司，该项目可用于会议自动摄像、无人机自适应搜索等场景。

首先，邀请企业专家进课堂，结合Ｐｙｔｈｏｎ 及Ｆｌａｓｈ展示声源方向估计项目的总体流程及其具体作用。该项目通过麦克风阵列接收语音信号，由ＤＳＰ 芯片处理所接收的信号，实时估计声源角度。然后，教师对该项目按照基础知识点进行分解，如图２ 所示，通过线上线下混合方式进行知识点教学。最后，将学生分为多个小组并实施项目。由仿真、实物、项目报告、互评构成学生本次实践项目的成绩。

图３ 为某小组所设计的实物图，麦克风阵列由４个驻极体咪头等间距排列组成，间距为０．０５ ｍ。咪头正常工作电压为３ Ｖ，为使咪头内的场效应管工作在饱和区达到最大输出动态范围，每个咪头需外接一个２ ２００ Ω 的偏置电阻。由于咪头输出电信号的数量级为毫伏，因此需将麦克风阵列输出信号进行放大，该装置采用国产８ 路信号放大器，放大倍数设定为５０１倍。将８ 路信号放大器产生的信号送入国产ＵＳＢ 数据采集卡并完成模数转换，精度为１２ ｂｉｔ。由于尚未学习数字信号处理，因此由笔记本电脑代替ＤＳＰ 芯片，实时处理，估计声源位置。

图４ 为对某运动声源每间隔４ ｓ 进行一次角度估计的结果。声源大致与麦克风阵列处于同一水平面，距离麦克风阵列４．５ ｍ 左右，角度从３０°运动到１２０°，采样频率６ ３００ Ｈｚ，信号采样长度２ ｓ，共１２ ６００ 个采样点。信号分成１９９ 帧，每帧长度２０ ｍｓ，每帧１２６ 个采样点，帧移６３ 点。

通过该项目的教学实施，可以使学生加强对滤波器设计、抽样定理、窗函数、傅里叶变换等知识点的理解及应用，体会如何完成一个实际项目的流程，从软件仿真和硬件仿真到最终的实物实现。项目由小组共同完成，锻炼了学生的互相沟通能力和协作能力，且声源方向估计项目有多种实现方案，有利于学生提高分析问题和解决问题的能力。通过本项目的教学使学生具备更高的职业素养、良好的劳动精神和工匠精神，满足产业所需高素质人才的要求。

５ 结束语

产业学院背景下的课程思政建设是新时代的教育理念，九江学院“信号与系统”课程组基于ＯＢＥ 理念对其进行了初步探索，明确了“信号与系统”课程目标，由课程目标反向重构了教学内容、教学形式、评价准则，形成了完整的课程体系。课程组将在今后的教学中继续加深课程与思政的融合度，将传授专业知识和立德树人有机结合，创新驱动电子信息产业的发展。

参考文献：

［１］ 屈金星．产业学院背景下课程思政教育有效融入专业教育的研究［Ｊ］．天津职业院校联合学报，２０２２，２４（６）：７９?８３．

［２］ 赵雨辰，宋忠国，席晓莉．面向ＯＢＥ 的《信号与系统》线上线下混合教学模式探索［Ｊ］．中国教育信息化，２０２１，４９７（１４）：４９?５２．

［３］ 杨建义．全面提高高校人才培养能力视野下的“课程思政”建设［Ｊ］．思想理论教育导刊，２０２１，２７１（７）：１２８?１３２．

作者简介：

陈栋（１９８２—），博士，副教授，研究方向：人工智能、信號处理。