课程思政引领下高校信号与系统课程教学改革

[摘" 要]高校教育的根本任务是立德树人，课程思政是实现这一目标的有效途径。本文根据信号与系统课程的特点，阐述了信号与系统课程思政育人的优势，明确了课程思政的建设原则，提出了结合教学内容、时事热点，采用多元化的教学方法进行课程思政的教学实施方案。结合“无失真传输与滤波”这一节的教学案例，阐述了课程思政的教学实施过程，以期为理工科专业教师实施课程思政提供理论和实践参考。

[关键词]信号与系统" 无失真传输与滤波" 课程思政" 教学改革

中图分类号：G412"""""" 文献标志码：A

引" 言

全面推进课程思政建设，在促进理论知识和技能学习的同时，做到立德树人，是人才培养的应有之义。信号与系统是本科计算机技术类和信息技术类的专业基础课，该课程以信号分析为基础，主要讲授线性时不变系统（简称LTI）的时域和频域分析，要求学生掌握分析信号和系统的基本方法。由于数学推导复杂、抽象难学，容易导致学生在学习过程中接受相关知识的进程缓慢，因此在信号与系统课程中开展课程思政教育具有重要意义，可以避免学习理论知识的枯燥，在激发学生学习兴趣的同时，做到立德树人。

近年来，各个高校开始了课程思政建设的热潮，与此同时，信号与系统课程思政教学也出现一些问题，例如专业知识和思政元素融合度不高、课程思政建设目标和建设思路不明确、专业教师课程思政意识薄弱以及课程思政的融入形式有待改进等。针对以上问题，本文提出了结合教学内容、时事热点，采用多元化的教学方法进行课程思政的教学实施方案。最后结合“无失真传输与滤波”这一节的教学案例，阐述了课程思政的教学实施过程，为理工科专业教师实施课程思政提供理论和实践参考。

信号与系统课程思政育人优势与建设原则

1.信号与系统课程思政育人优势

信号与系统涉及大量的数学知识，是通信原理、数字信号处理、自适应滤波器理论等课程的先导课程。该课程有如下思政育人优势：

（1）该课程内容中包含很多马克思主义哲学思维元素，例如辩证思维、系统思维等，可帮助学生树立科学的三观。

（2）该课程中涉及傅立叶、拉普拉斯、奈奎斯特、狄拉克等科学家，通过介绍他们的科学研究经历和个人事迹，可以培养学生勇于探索和严谨求实的科学精神。

（3）该课程设置有很多实验、课程设计环节，对培养学生独立分析问题能力、设计/开发能力以及解决实际问题能力具有重要作用。

（4）我国的很多先进技术都涉及信号与系统相关知识，在课堂上向学生介绍我国在国际上的领先科学技术，对培养学生勇攀科学高峰的责任感、坚定不移的爱国情怀具有重要作用。

2.信号与系统课程思政建设原则

教师只有在教学过程中遵循一定的思政原则，才能保证课程思政建设的顺利推进并且达到预期效果。

（1）适度性原则。思政元素的数量要适宜。思政元素过多会占用原有教学体系时间，也可能会引起学生反感失去思政教学的意义。思政元素过少有可能导致教育流于表面，不能深入学生内心，达不到真正的育人效果。

（2）渐进性原则。思政教学方法要循序渐进。教师只有由浅入深地开展思政教育，因材施教，才能引导学生在潜移默化中提升自己的三观。

（3）有机性原则。思政元素和教学内容要有机统一。教师要深刻认识到自己的教学责任，做好思政元素和课程内容的有机结合，防止课程思政“标签化”。

（4）求实性原则。思政教学要符合时代要求和课程要求。教师应以课程培养目标为着力点，结合社会实际、学校实际、学院实际与专业实际，制定切实可行的思政教学方案。

信号与系统课程思政教学实施方案

1.找准思政元素与专业知识的契合点，设计有机互融的方式

教学内容是课程的知识化载体，可以结合教学内容和生活实例，通过引入思政元素，促进课程思政和专业内容教学相长，达到事半功倍的育人效果。同时，要避免教学过程中思政元素选取不当的问题，尽量选取能引导学生积极向上、增加学生认同感的思政元素。

例如：在讲述“LTI系统时域分析”时，教师由激励和响应的关系，引出输入行为决定输出的结果，鼓励学生在生活中多学习有益知识，树立积极向上的三观。在讲述“LTI系统的时域和频域分析”时，教师从客观事物具有两面性的角度，引导学生变换角度看问题。在讲述“离散系统的z域分析”时，教师引出z变换在水下声呐、雷达等通信系统中的应用，培养学生爱党爱国的高尚情操和科教兴国信念。

2.以时事热点和社会针对性问题为切入点，引导学生展开讨论并进行思政教育

随着互联网时代的到来以及手机、电脑的普及，有理想、有抱负的年轻一代对社会热点问题的关注度不断提高。当前教学模式中，教师在课堂中处于主导地位，课堂模式单一，课堂氛围难免沉闷。面对学生学习热情不高的问题，教师可以把时事热点融入课堂中，让学生展开讨论发表自己的意见和见解，教师适时引导，提高学生的学习热情。

例如，在“无失真传输与滤波”一节，讲述我国神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，中国成为继美国、俄罗斯之后第三个独立掌握太空对接技术的国家。自2003年我国第一艘载人飞船神舟五号成功发射，我国的航空事业取得了突飞猛进的发展。教育学生认识百年风雨志为坚的道理，培养学生的创新意识，弘扬爱国主义情怀。

同时，结合时事热点问题，在“LTI系统的频域分析”一节，讲述2022年2月至今，俄罗斯和乌克兰战争冲突爆发，在互联网上掀起了信息的战火，这也是一场信息战、情报战、电子战。俄军利用“Zhitel”便携式通信干扰站对乌克兰军队的通信实施了全方位的侦察、干扰，教导学生只有掌握先进的科学技术，才能在国际上处于主导地位，激发学生科教兴国的责任感。

3.采用多元化教学方式，组织和引导学生积极参与课程思政过程

教学过程的主体是学生，课程思政的侧重点在于提高学生的情感体验和认同，教师采用多元化的教学方式可以提高学生学习的积极性和参与度，形成情感的体验和感悟。

为了让学生更好地感受、接受、融入思政教育，在教学过程中，教师需要组织和引导学生积极参与课程思政的教学过程。例如，在教学过程中采用翻转课堂、matlab仿真实验、项目实践活动等。同时，教师可以采用课上课后、线上线下、理论实践相结合的三位一体模式开展教学工作。另外，要鼓励学生积极利用所学知识参加“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、中国大学生工程训练综合能力竞赛等大学生科技竞赛，提高学生发现问题和解决问题的能力以及实践动手能力。

课程思政教学实施案例

本文以“无失真传输与滤波”为例，阐述开展课程思政的教学改革过程。

1.教学目标设计

无失真传输和滤波起到了联结信号与系统关系的作用。通过“无失真传输与滤波”这一节内容的学习，学生能够更全面地理解连续时间信号与系统的频域分析方法，掌握无失真传输与滤波的理论和应用。

具体知识目标：深刻理解无失真传输与滤波的定义；掌握无失真传输系统和滤波器的频率响应函数及其基本条件；理解各种滤波器在通信、图像处理、信号处理中的应用。

具体能力目标：能利用matlab设计滤波器，加深对无失真传输和滤波器的理解，提高工程实践动手能力；观察滤波前后信号的变化，加深对无失真传输和滤波的认识，提高学生发现问题和解决问题的能力。

具体思政目标：树立马克思辩证唯物主义思维，认识到任何事物都不是绝对的，引导学生辩证地看问题；培养学生严谨求实的学习习惯；树立科教强国观念，弘扬爱国主义情怀，培养学生勇于探索的科学精神。

2.教学过程设计

“无失真传输与滤波”教学环节设计如表1所示。

（1）回顾LTI系统的频域分析，引出问题

教师回顾连续时间LTI系统的频域分析过程，将激励的频谱函数乘以系统频率响应函数得到输出信号的频谱函数，引出问题“连续时间信号的频域分析这一过程在实际问题中有什么作用？”让学生思考和讨论，激发学生的学习兴趣，培养大学生对未知事物的好奇心，突破舒适区，在对未知事物的探知中扩大自己的知识版图。

（2）结合实际问题，引出信号的无失真传输与滤波

教师讲述在很多现实场合中用户希望信号通过系统后不产生失真，如数字电视信号的传输、通信系统中信号的放大和衰减等，引出无失真传输、系统的频率响应以及滤波的概念。教师分析无失真传输和理想滤波器在现实中无法实现的原因，并介绍在实际应用中系统只要在信号有效频带范围内满足相应的条件即可。通过讲述，使学生认识到以上思想符合马克思辩证唯物主义思维，任何事物都不是绝对的，培养学生辩证思考问题的能力。虽然没有十全十美的事物，但是要善于发现优点，懂得取舍之道，不断加强学习，完善自我。

（3）利用matlab进行信号的低通滤波

教师指导学生利用matlab对合成连续时间信号进行滤波，并引导学生调节滤波器或原始信号的参数，观察相应波形的变化。通过理论和实践的相互印证，观察分析参数变化引起系统输出变化的现象，培养学生严谨求实的学习态度。

（4）滤波器在实际工程中的应用

教师讲述滤波器在有线/无线通信、控制、图像处理、信号处理等工程应用中的重要作用，例如数字电视信号的传输、我国的5G通信系统、北斗导航系统等。通过讲述生活实际案例帮助学生树立科教强国观念，弘扬爱国主义情怀，培养学生勇于探索的科学精神。

（5）课堂小结

教师引导学生对无失真传输和滤波相关知识进行总结。教师说明无失真传输和滤波起到了联结信号与系统关系的作用，时域采样定理建立了连续时间信号和离散时间信号之间的桥梁，引出下节的时域采样定理，培养学生总结问题和归纳问题的能力。

3.教学效果调查统计

为了及时了解课程思政教学实施效果，本文对计算机科学与技术专业学生进行了课程满意度调查，参与学生69人，统计结果见表2。学生总体上对课程思政的教学效果满意，认为思政内容与专业知识较匹配，有助于专业学习。个别学生存在不满意的情况，反映了个体情感体验的差异性，希望教师正视不足、总结经验，进一步健全课程思政教学方案，提高教学质量。

结" 语

教育的根本任务是立德树人。信号与系统课程在通信、语音信号处理、视频信号处理等领域均有广泛应用，课程本身蕴含着丰富的思政元素。探索思政内容的选择和融入路径，开展结合课程思政的教学模式，可以使教学过程更加鲜活，提高学生的学习兴趣和动力。对于本课程的课程思政建设仍然需要不断探索和实践，教师也要与时俱进不断进步，及时总结教学过程中的经验和不足，健全课程思政教学过程，全面提高人才培养质量。

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