新工科背景下信號與系統(tǒng)課程思政教學(xué)探索與實(shí)踐

徐昕 楊蕾 陳東

摘? 要：信號與系統(tǒng)是測控技術(shù)與儀器業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，探索和研究其在新工科背景下的課程思政教學(xué)具有深遠(yuǎn)的意義。該文對相關(guān)課程思政教學(xué)的實(shí)施方案進(jìn)行探索，在具體實(shí)施方法中強(qiáng)調(diào)以教師作為主導(dǎo)，加強(qiáng)教師的思想道德水平建設(shè)；在教學(xué)內(nèi)容上完善課程內(nèi)容，建立課程思政素材庫；采用“智慧課堂+課程思政”的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)將課程思政融入到課前、課堂和課后的全部學(xué)習(xí)過程中；在課程中加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，同時(shí)將思政元素和實(shí)踐內(nèi)容巧妙地結(jié)合。結(jié)合對學(xué)生的教學(xué)成果考核和對老師的教學(xué)效果評價(jià)，促進(jìn)思政教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的不斷優(yōu)化。通過以上探索與實(shí)踐，信號與系統(tǒng)課程在課程思政的教學(xué)中已取得一定的效果。

關(guān)鍵詞：信號與系統(tǒng)；課程思政；智慧課堂；課程思政評價(jià)；教學(xué)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(shè)是基于國家新時(shí)代的戰(zhàn)略發(fā)展新需求，為滿足新的國際競爭形勢，由教育部提出我國工程教育改革的新理念，發(fā)展人才培養(yǎng)的新模式[1-2]。為滿足這一時(shí)代發(fā)展的新背景，我國高等教育也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，在立足“為誰培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么樣的人和如何培養(yǎng)人”這三個(gè)根本問題的基礎(chǔ)上，順應(yīng)新工科革命性變化的同時(shí)，逐步由注重科學(xué)研究向注重研究與實(shí)踐并舉轉(zhuǎn)型，堅(jiān)持與新時(shí)代同向同行，培養(yǎng)黨和國家事業(yè)發(fā)展需要的優(yōu)秀人才[3-4]。這其中，課程思政的教學(xué)實(shí)施至關(guān)重要[5]。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。因此，開展新工科背景下課程思政教學(xué)的探索與實(shí)踐，無論是對于我國社會(huì)發(fā)展的新形勢，還是對大學(xué)生道德素質(zhì)的培養(yǎng)，都具有重要意義。

信號與系統(tǒng)作為大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)本科教學(xué)知識體系中占有重要的地位。學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，不僅能理解信號的函數(shù)表示與系統(tǒng)分析方法，掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析和頻域分析，連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析和離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析等，還能了解建立實(shí)際應(yīng)用的物理模型、數(shù)學(xué)模型及最終解決實(shí)際問題的研究過程，并學(xué)會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，為進(jìn)一步研究和掌握專用系統(tǒng)及其處理技術(shù)奠定基礎(chǔ)。在這一教學(xué)過程中，如何結(jié)合當(dāng)代新工科的發(fā)展背景，將課程思政內(nèi)容巧妙地融入知識傳授過程中，是課程思政教學(xué)建設(shè)的關(guān)鍵。本文針對這一問題，對信號與系統(tǒng)在新工科背景下的課程思政教學(xué)進(jìn)行了初步地探索和實(shí)踐。

一? 信號與系統(tǒng)課程思政教學(xué)的實(shí)施方法探索

信號與系統(tǒng)課程組以構(gòu)建全員、全程、全方位育人格局的形式，將課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，以人才培養(yǎng)為核心，潛心立德樹人，立足戰(zhàn)略高度，著眼于儀器類專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和機(jī)制的全方位創(chuàng)新，將習(xí)近平總書記提出的“要深化教育改革，推進(jìn)素質(zhì)教育，創(chuàng)新教育方法，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，努力形成有利于創(chuàng)新人才成長的育人環(huán)境”和合肥工業(yè)大學(xué)“工程基礎(chǔ)厚、工作作風(fēng)實(shí)、創(chuàng)業(yè)能力強(qiáng)”的人才培養(yǎng)特色相結(jié)合，將課程思政貫徹到信號與系統(tǒng)教學(xué)的全過程中，總體實(shí)施方法如下。

（一）? 加強(qiáng)教師思想道德水平建設(shè)，明確教師思政育人的責(zé)任

教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)道路上的引路人，對學(xué)生思想道德、愛國主義情懷的培養(yǎng)具有非常重大的責(zé)任。因此，作為任課教師，應(yīng)當(dāng)首先加強(qiáng)自身的思想道德修養(yǎng)，認(rèn)真學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議和全國教育大會(huì)上的講話精神，加深對“為誰培養(yǎng)人”“誰來培養(yǎng)人”“怎樣培養(yǎng)人”等基本問題的理解，從而深化對實(shí)施課程思政重要性和必要性的認(rèn)識。加強(qiáng)教師自身思想理論學(xué)習(xí)，明確教師的德育責(zé)任，注重教師育人能力的鍛煉與提升，樹立教師的德行示范作用，強(qiáng)調(diào)教師不但在課堂中要起育人作用，在平時(shí)中更要言傳身教，按高標(biāo)準(zhǔn)凝練出實(shí)踐課程思政教學(xué)的理念。另外，教師還應(yīng)注重自身思政教學(xué)能力的培養(yǎng)，積極改革、創(chuàng)新教學(xué)方法，將教學(xué)內(nèi)容和思政教育相互融合，避免簡單的說教，提高學(xué)生的參與意識，構(gòu)建新時(shí)代的全新課程教學(xué)體系。

（二）? 完善課程內(nèi)容，建立課程思政素材庫

信號與系統(tǒng)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，重點(diǎn)討論了信號和線性時(shí)不變系統(tǒng)，其中所涉及的一些基本概念和分析問題、處理問題的方法對所有工程類專業(yè)非常重要。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域與頻域理論和方法，形成工程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維，并掌握解決復(fù)雜工程問題的能力。在此基礎(chǔ)上，將思政元素融入各個(gè)知識點(diǎn)的教學(xué)過程中，完善課程內(nèi)容，建立課程思政素材庫，最終形成系統(tǒng)的思政教學(xué)體系，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中接受思政教育，提升愛國情懷，增強(qiáng)民族自豪感。結(jié)合我校“育人為本，德育為先，創(chuàng)新為魂，實(shí)踐為根，理論奠基，能力導(dǎo)向，全面發(fā)展”的人才培養(yǎng)理念，信號與系統(tǒng)課程思政建設(shè)的原則是增強(qiáng)課程內(nèi)涵與勞模精神、結(jié)合工匠精神、堅(jiān)持教學(xué)改革與我國發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，課后積極探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，創(chuàng)建課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、校內(nèi)實(shí)踐創(chuàng)新體系、校外平臺(tái)擴(kuò)展體系的“三位一體”實(shí)踐教學(xué)體系，進(jìn)而充分挖掘課程思政教學(xué)的資源。

具體設(shè)計(jì)思路和教學(xué)案例如下。①融入時(shí)政事件：在講解線性系統(tǒng)的頻域分析內(nèi)容時(shí)，可簡要介紹在通信領(lǐng)域我國華為的5G技術(shù)即使面對西方國家的打壓和封鎖，也已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，這極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)民族品牌華為的企業(yè)精神，為國家和民族的振興而努力學(xué)習(xí)的動(dòng)力；②注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工匠精神：在學(xué)習(xí)拉普拉斯變化的工程中，結(jié)合拉普拉斯、奧本海默等人物的故事，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、踏實(shí)敬業(yè)的工作態(tài)度，以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)和積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神；③弘揚(yáng)愛國主義情懷：將我國傳統(tǒng)文化中的烽火狼煙、擊鼓鳴金等作為例子，講解信號的基本形式，增強(qiáng)學(xué)生對我國傳統(tǒng)文化的認(rèn)識，增加愛國情懷；④培養(yǎng)學(xué)生積極向上的人生態(tài)度：利用帕塞瓦爾定理可以將復(fù)雜的時(shí)域積分轉(zhuǎn)換成簡單的頻域積分，由此教育學(xué)生在遇到難題時(shí)轉(zhuǎn)換角度、思路，復(fù)雜的問題就可能迎刃而解。

（三）? 實(shí)施“智慧課堂+課程思政”的教學(xué)方式

目前，互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)已普遍應(yīng)用于課堂教學(xué)過程中，教師也應(yīng)緊跟新媒體新技術(shù)的發(fā)展，充分利用“智慧課堂”等新型教學(xué)手段，使教學(xué)過程更加符合新一代大學(xué)生的認(rèn)知和學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過智慧課堂的方式讓學(xué)生從自己的感受、發(fā)現(xiàn)、思考和實(shí)踐中真正接受教師所傳遞的內(nèi)容，讓學(xué)生對這些內(nèi)容的認(rèn)可度更高，也能讓思政內(nèi)容獲得更為長久深遠(yuǎn)的影響，最終內(nèi)化為學(xué)生的正確認(rèn)識。而教師則需要不斷更新自己的認(rèn)識，結(jié)合學(xué)生的特征，不斷優(yōu)化智慧課堂教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合信息化手段，提高自己自主性、研究性、探究性的能力，從多角度找到課程與思政的結(jié)合點(diǎn)。“智慧課堂+課程思政”的教學(xué)方式實(shí)施過程如圖1所示。課前，教師將準(zhǔn)備好的預(yù)習(xí)內(nèi)容和相關(guān)的課程思政要點(diǎn)通過“智慧課堂”發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生在“智慧課堂”上按照要求完成課前預(yù)習(xí)；在課堂教學(xué)過程中，教師可充分利用“智慧課堂”中的多媒體及互聯(lián)網(wǎng)資源展示思政內(nèi)容，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考，而不是生硬地將思政加入到知識點(diǎn)的講解中；課堂上，教師可由“智慧課堂”發(fā)布思政相關(guān)的討論題，學(xué)生可以通過發(fā)布彈幕或者投稿的方式參與討論、發(fā)表觀點(diǎn)；課后學(xué)生在“智慧課堂”完成教師布置的包含有思政元素的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。通過“智慧課堂+課程思政”的教學(xué)方式，將課程思政與課堂教學(xué)完美融合，鼓勵(lì)學(xué)生多思考、討論和創(chuàng)新，在學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟課程內(nèi)容中暗含的思政元素。

以信號與系統(tǒng)中采樣定理一節(jié)為例，采用“智慧課堂+課程思政”教學(xué)方式的具體過程見表1。

（四）? 利用實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神

新工科背景下的信號與系統(tǒng)課程更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過開展基于問題驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備將所學(xué)理論知識與具體工程實(shí)踐相結(jié)合的思維方式，培育其提出問題、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。因此，在基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)節(jié)之外設(shè)計(jì)了實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)以小組為單位進(jìn)行，每組3～4名學(xué)生，其中組長負(fù)責(zé)組織本組成員分工協(xié)作，小組學(xué)生共同完成實(shí)踐課題的研究、報(bào)告撰寫和成果展示，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和團(tuán)結(jié)合作精神。實(shí)踐環(huán)節(jié)中利用MATLAB和LabVIEW等軟件工具，加強(qiáng)對學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，此外也將思政元素融入了實(shí)踐環(huán)節(jié)的課題中，讓學(xué)生在完成實(shí)踐環(huán)節(jié)的同時(shí)加強(qiáng)了思政教育。下面是信號的調(diào)制與解調(diào)一節(jié)中設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)——基于MATLAB的頻分多址（FDMA）模型仿真研究，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和思政要點(diǎn)具體如下。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用如圖2所示的原理圖，對通信中的頻分多址（FDMA）過程進(jìn)行仿真研究。要求錄入三段不同的語音信號并進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)頻譜對原始信號進(jìn)行調(diào)制并復(fù)用。經(jīng)過同一信道傳輸后，在信號接收端選擇合適的濾波器解調(diào)信號，最終得到恢復(fù)后的信號，對比恢復(fù)后的信號與原始信號。

思政內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后引導(dǎo)學(xué)生思考，一般情況下，信道中可傳遞的是高頻信號，當(dāng)需要傳遞低頻信號的時(shí)候，可以轉(zhuǎn)換思路，將低頻的調(diào)制信號加載到高頻的載波信號上，即可實(shí)現(xiàn)低頻信號在信道中的傳遞。同樣，在學(xué)習(xí)、生活中碰到各種困難、挫折在所難免，但是不能被苦難所擊倒，而應(yīng)該轉(zhuǎn)變思路，采取“調(diào)制、解調(diào)”的方法，從不同角度和視野去分析問題，或許就使問題變得簡單。

通過以上實(shí)踐環(huán)節(jié)，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，還可以提升學(xué)生面對困難的抗壓能力；另一方面，多角度多方式分析問題的方法有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。據(jù)學(xué)生反饋，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)：體驗(yàn)到了“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”；真正感受到了“1+1>2”的效果，提高了團(tuán)隊(duì)合作能力；培養(yǎng)了接受新思想的能力和永不滿足、追求卓越的學(xué)習(xí)態(tài)度。

二? 信號與系統(tǒng)課程思政教學(xué)的考核方法探索

課程思政教學(xué)目的為在新工科背景下潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。而對課程教學(xué)效果進(jìn)行考核的目的是，在評價(jià)課程思政對學(xué)生影響效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評價(jià)教師的教學(xué)效果，并為后續(xù)課程思政教學(xué)方案的改進(jìn)提供基礎(chǔ)和依據(jù)。目前，信號與系統(tǒng)課程采用的考核方法如圖3所示，整個(gè)考核體系分為對學(xué)生教學(xué)成果的考核和對教師教學(xué)效果的評價(jià)。

對學(xué)生課程思政教學(xué)成果的考核：信號與系統(tǒng)課程的考核注重過程性和階段性的評價(jià)，已具有一套完善的考核機(jī)制。學(xué)生的成績包括智慧課堂答題情況、課堂討論、課堂測試、平時(shí)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)報(bào)告和期末考試。根據(jù)各模塊的內(nèi)容課時(shí)比例，制定不同的學(xué)分比例，每個(gè)模塊不同的主題與項(xiàng)目也進(jìn)行量化考核，最后獲得課程綜合得分。在課堂上，利用智慧課堂工具布置具有啟發(fā)性、探索性的研究性題目，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行分析，綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題；課后通過作業(yè)和課程設(shè)計(jì)報(bào)告，既考核了學(xué)生對專業(yè)理論知識和技能的掌握程度，也要考核學(xué)生思想和言行表現(xiàn)，把品行修養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新精神納入考核體系。在課堂測試、課后作業(yè)和課程設(shè)計(jì)報(bào)告中，適當(dāng)增加主觀題型，將課程知識和當(dāng)前社會(huì)、科學(xué)發(fā)展問題相結(jié)合，既能測驗(yàn)學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度，又能考查學(xué)生對科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展問題的思考，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感與歷史使命感。

對教師的課程思政教學(xué)效果的評價(jià)：課程進(jìn)行過程中，邀請學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)組老師旁聽課程，對教師的課程思政融入情況、教學(xué)效果進(jìn)行綜合評價(jià)；學(xué)期結(jié)束后，通過對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查以及學(xué)校教務(wù)的評教系統(tǒng)，對教師的課程思政教學(xué)進(jìn)行打分和評價(jià)。并將以上意見和建議匯總后反饋給任課老師，便于任課老師對課程思政教學(xué)工作做進(jìn)一步的改進(jìn)。

通過以上課程思政教學(xué)考核體系，思政教學(xué)不斷改進(jìn)，已取得了一定的成果。根據(jù)學(xué)生課程總結(jié)的反饋，學(xué)生普遍認(rèn)為創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)合作能力得到明顯提高，并且深刻認(rèn)識到了自身擔(dān)負(fù)的使命。校內(nèi)外專家旁聽課程后，一致認(rèn)為信號與系統(tǒng)課程內(nèi)容緊貼現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，對培養(yǎng)學(xué)生具備從事復(fù)雜系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)等方面的能力具有重要意義，同時(shí)思政內(nèi)容與課程內(nèi)容的融合，對學(xué)生的德育培養(yǎng)起到了重要作用。目前，課程已取得了良好的示范性作用。

三? 結(jié)束語

信號與系統(tǒng)是測控技術(shù)與儀器專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文在新工科這一發(fā)展背景下，分析了信號與系統(tǒng)課程進(jìn)行課程思政教學(xué)的必要性，同時(shí)提出了思政教學(xué)的實(shí)施方法探索。其中，通過具體案例，具體闡述了“智慧課堂+課程思政”和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)方式，真正實(shí)現(xiàn)將思政元素和授課內(nèi)容巧妙地結(jié)合，如鹽入水，潤物無聲。此外，為推動(dòng)課程思政教學(xué)的不斷發(fā)展，本文還進(jìn)行了信號與系統(tǒng)課程思政教學(xué)的考核方法探索，通過結(jié)合對學(xué)生的教學(xué)成果考核和對教師的教學(xué)效果評價(jià)，促進(jìn)思政教學(xué)內(nèi)容和方法的不斷優(yōu)化。

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