新工科背景下高校数学建模与仿真（通信系统）课程思政建设研究*

任永梅 贾雅琼 俞斌 王晓丽 龙亚

湖南工学院电气与信息工程学院 湖南衡阳 421002

0 引言

2017 年，教育部高教司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，启动并开展“新工科研究与实践”项目，以深化工程教育改革，培养适应经济社会发展的高质量工程技术人才[1]。为了进一步全面推进高校课程思政建设，教育部先后发布了《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》和《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确指出高校的每门课程都要发挥思想政治教育作用，使各类课程和思政课程同向同行，协同育人。

数学建模与仿真（通信系统）课程属于通信工程专业的技术选修课程。该课程将MATLAB 和数学建模与仿真相结合，与高等数学、线性代数、信号与系统等课程有很强的联系。该课程的特点是不仅基础知识多，而且还包括大量MATLAB 代码。目前的教学方式固化，教师大多采用“填鸭式”教学方式，教学理念也比较落后，往往重理论知识讲授和技术技能传授，轻科学精神培养、工程伦理教育，没有从更高站位对学生科技报国的家国情怀和使命担当进行培养。学生也只停留在学会如何解题的层面，动手实践能力差，不能真正地解决复杂的工程问题，导致教学效果不理想[2-4]。

本文详细论述了数学建模与仿真（通信系统）课程思政建设研究的主要内容，有利于增加课堂教学内容的深度与广度，促进学生对知识和技能的学习，有利于培养学生的创新思维，提升教育教学质量和效果。

1 数学建模与仿真（通信系统）课程思政建设内容

1.1 课程目标

本课程的课程目标主要包括知识目标、能力目标和思政育人目标三方面。

1.1.1 知识目标

1）使学生掌握数学相关的运算；

2）使学生掌握MATLAB 语言程序的设计与编写；

3）使学生掌握Simulink 的建模和图形用户界面的设计。

1.1.2 能力目标

1）使学生具备对通信系统、信号处理系统、图像处理系统等动态系统进行仿真与分析的能力；

2）通过完成小项目设计，逐步培养学生将复杂问题简化、抽象为一个数学模型后，再分析问题、解决问题的能力；

3）通过实践教学环节的学习，提高学生理论联系实际的能力，同时为后续课程（数字通信原理和数字信号处理等）和毕业设计提供必要的仿真实验技能；

4）通过课后查阅文献资料拓展MATLAB 在指纹识别、车牌识别以及语音识别等方面应用的前沿知识，培养学生勇于思考和探索的能力。

1.1.3 思政育人目标

1）基于本课程的章节知识点，其思政目标设定为让学生树立远大理想、规矩意识，树立正确的人生观和价值观，具有顽强的意志力，激发学生的爱国情怀等。如在介绍MATLAB 软件的时候，引导学生认清楚美国针对我国一些高校禁用MATLAB 软件的真相，激励学生树立远大理想，刻苦学习，自主研发科学与工程计算软件，为祖国的腾飞努力奋斗。在讲授使用Simulink 模块建立通信系统时，通过引入5G 通信技术的案例和北斗卫星导航系统的建立过程的案例，激发学生的爱国情怀和学习动力，树立民族自豪感和使命感。在讲授曲线拟合模型和线性插值模型时，引导、教育学生建模过程不可能一步达到最终的结果，在发现问题后应克服重重困难去解决问题，有时甚至需要不断试错，才能完成模型的建立，从而培养学生顽强的意志力等。

2）基于本课程教学的特点——线上线下混合式教学[5-6]，其思政目标设定为培养学生的自主学习能力、思考能力和团队合作能力。通过线上学习，培养学生自主学习能力和思考能力，通过以小组为单位完成分组讨论任务，不仅培养学生分析问题解决问题的能力，还培养其团队合作精神。

3）基于学生重视理论轻视实践的学情，布置小项目设计任务，培养学生的钻研精神和探索精神。小项目的内容与数字图像处理、数字通信原理以及语音信号处理课程的内容有关。学生在课下自主查阅资料和文献，通过自己编程实现小项目的设计，在课堂上阐述设计过程中遇到的问题是如何解决的，并展示最终的设计成果。通过这个学习过程，培养学生的钻研精神和探索精神。

4）基于学校的办学定位和人才培养目标，其思政目标设定为引导学生坚持理论指导和实践创新的辩证统一，培养学生的创新精神和工匠精神。实践的观点是马克思主义认识论首要的基本的观点，实践是理论生产和创新的源泉。在实践环节中，不仅有验证性实验，还有设计性和综合性实验，有的实验项目没有规定具体的指标，让学生发散思维去完成。在实践过程中，将理论知识和实践相结合，鼓励学生坚持理论指导和实践创新的辩证统一，从分析问题到解决问题，通过对程序进行反复不断的调试的过程，培养学生的工匠精神和创新精神。

5）基于查阅文献，让学生拓展学习MATLAB 在指纹识别、车牌识别以及语音识别等方面应用的前沿知识，介绍某项工程带来的负面后果，让学生身临其境地体会到工程伦理蕴含的社会责任意识。

1.2 教学内容及课程思政案例库的开发

本课程共32 学时，其中理论教学20 学时，实践教学12 学时。理论教学的主要内容由MATLAB 基础知识、MATLAB 矩阵处理、M 文件和函数文件编程、图形绘制、MATLAB 科学计算问题的求解方法、Simulink仿真、图形用户界面的设计这几部分组成。实践教学主要针对理论教学内容，设计与之对应的实验内容，提高学生将理论知识与实践技能相结合的能力。

开发课程思政教学案例库，要充分考虑课程特点，在理论课上和学生实践环节需要编排不同的课程思政案例。基于课程知识点、线上线下混合式教学方法、小项目设计、实践环节和阅读文献等，从树立远大理想、规矩意识，树立正确的人生观和价值观，培养顽强的意志力、爱国情怀、自主学习能力、思考能力和团队协作精神、钻研精神和探索精神，坚持理论指导和实践创新的辩证统一，培养创新精神和工匠精神，工程伦理教育等多个方面开发课程思政教学案例，采取文字、图片、声音、影像等形式在以学生为中心的课堂中融入思政元素，实现“润物细无声”地对学生的价值观进行引领。具体的思政融入点如表1 所示。

表1 思政融入点

1.3 多元化课程思政教学方法

在教学过程中，我们采用多元化课程思政教学方法，将课程思政贯穿于课前、课上和课后教学的全过程，图1 为“课前+课上+课后”全过程课程思政体系构建导图。

图1 “课前+课上+课后”全过程课程思政体系构建导图

课前，采用“明确课程目标”+“调研学情”的教学方法，积极与学生进行沟通，了解学生的思想动态，对学情进行分析，做到心中有数，进一步提高教学的针对性。教师发布预习任务，学生自主进行线上学习，教师线上解答学生的问题，并发布预习测试，学生在课前完成预习测试。教师要及时了解国家时事，学习国家重大决策，从国情、民情方面寻找切入点，挖掘思政元素，不断提高自身的课程思政教学水平，以对学生进行正向激励并传递正能量。

课上，采用“线上线下混合式教学”+“项目式教学”+“智慧教学工具”一体化教学方法，并融入课程思政，教师发布课堂测验习题和分组讨论任务，提高学生的课堂参与度和学习积极性，完成预期的教育教学目标和效果。适时邀请校内外思政教学名师进课堂，为课堂教学增加新机，推动课程创新性的提升。

课后，采用“及时跟踪学习情况”+“与同一个班级的其他老师及时沟通”+“鼓励学生参加学科竞赛”的教学方法，及时跟踪了解学生下一次课分组讨论任务的准备进度，并对文献阅读的疑难问题进行解答；逐步改进课程思政的融入内容和形式，让学生在解决问题的过程中把所学的专业知识系统化；在克服困难的过程中锤炼学生的意志，激发学生的探索精神和创新精神；带领学生参加各类竞赛达到以赛促学的目的，培养学生的创新能力和团队合作能力。将教师课程思政教学水平的提升贯穿于课前、课上和课后教学全过程，以构建“课前+课上+课后”全过程课程思政体系。

2 课程思政教学效果

本门课程的课程思政教学效果体现在能力培养成效、教育教学改革成效和学生评价三方面。

2.1 能力培养成效

通过带领学生积极参加国家级、省级大学生创新训练项目和各类学科竞赛，学生的专业素质和综合能力得到较大提升。获得国家级大学生创新创业训练计划项目1 项，省级大学生创新创业训练计划项目1 项，校级创新创业训练备案项目3 项，获得2022 年省级电子设计大赛一等奖5 项、二等奖2 项、三等奖3 项。

学生还去乡村小学开展科普知识讲座，助力乡村振兴。

2.2 教育教学改革成果

笔者主讲的数学建模与仿真（通信系统）课程作为课程思政优质案例课在新华思政平台面向全社会开放共享。该课程还获评校级优秀思政案例课。笔者获批省级教学改革项目1 项，校级教学改革项目2 项。

笔者获2023 年省级高校教师教学创新大赛三等奖，2022 年校级信息化教学竞赛一等奖、2022年校级教师教学综合能力竞赛二等奖和第二届“智慧树杯”课程思政示范案例教学大赛本科组二等奖，课程团队获2022年校级课程思政教学竞赛一等奖。

2.3 学生评价

通过融入思政育人元素，增强了学生对专业课知识点的理解，课程受到学生的普遍欢迎。对授课班级（通信2019级）64名学生进行不记名问卷调查，结果显示大多数学生认为课程思政内容对课程知识点学习有用，其中认为非常有用的占68.75%，如图2 所示。

图2 课程思政内容对课程知识点学习是否有用

3 结束语

本文详细论述了新工科背景下本校数学建模与仿真（通信系统）课程思政建设的主要内容，通过将课程思政贯穿于课前、课上和课后教学的全过程，增强了学生的专业信心，引导学生建立了正确的价值导向，培养了学生的创新能力。