張 林， 王艷芬， 蘆楠楠

(中國礦業(yè)大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院， 徐州 221116)

課程思政屬于隱性思想政治教育，緣起于全國高校思想政治工作會議，是實(shí)現(xiàn)“立德樹人”根本教育任務(wù)的有效途徑[1]。所謂課程思政，就是在大學(xué)專業(yè)課(非思政課)教學(xué)中，融入思想觀念、政治觀點(diǎn)、道德規(guī)范、價值觀等思想政治教育。從高等教育“育人”的本質(zhì)出發(fā)，充分挖掘?qū)I(yè)課程的德育元素，充分發(fā)揮課堂教學(xué)承載的立德樹人的職責(zé)功能，促使學(xué)生在特別設(shè)計的教學(xué)活動中潛移默化地接受思想政治教育。在教學(xué)過程中力求實(shí)現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，把知識教育與價值觀教育、能力教育結(jié)合起來，與思政課程同向同行、協(xié)同發(fā)展，從全員、全過程、全方位“三全育人”的廣度深化課程思政建設(shè)，從根本上樹立教書育人、立德樹人。

“數(shù)字信號處理”課程是電子信息工程專業(yè)一門傳統(tǒng)的工科課程。表面上看，其教學(xué)與培養(yǎng)思想政治情操無關(guān)，但從多年的該課程的教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，我們充分認(rèn)識到：該課程，乃至于所有的工科課程講授的不僅是一套準(zhǔn)確的科學(xué)理論，更是一種理工科思維模式和素養(yǎng)。因此，圍繞“數(shù)字信號處理”教學(xué)平臺，作者探索高校工科課程思政新要求，充分發(fā)掘該課程的特點(diǎn)，對教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革，將素質(zhì)教育貫穿教學(xué)全過程，潤物無聲地給學(xué)生以情的熏陶。

根據(jù)“知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合”的課程目標(biāo)，突出“以人為本”的課程理念，強(qiáng)化顯性思政、細(xì)化隱性思政，圍繞課程教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)課程思政方法進(jìn)行了有效地改革，構(gòu)建全課程育人格局。課程改革分別從培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”、“國家意識”、“專業(yè)責(zé)任感”、“團(tuán)結(jié)協(xié)作精神”及“嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度”等多個角度進(jìn)行剖析和融合，對課程內(nèi)容的編排及課堂的講授方式等進(jìn)行改進(jìn)，充分發(fā)掘課程的思政資源，開闊了學(xué)生視野，加深了專業(yè)自信，強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神的養(yǎng)成。整個教學(xué)過程也更注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)責(zé)任感和主人翁意識，鼓勵探索精神、創(chuàng)新精神、團(tuán)隊協(xié)作以及堅忍不拔的毅力，營造尊重科學(xué)、崇尚科學(xué)的氛圍[2-4]。

1 “科學(xué)思維”、“國家意識”及“專業(yè)責(zé)任感”的培養(yǎng)

《朱子語類》卷九《論知行》篇中說：“不可去名上理會。須求其所以然[5]。”因此，在課程的內(nèi)容編排上，面對一些新的方法，引領(lǐng)學(xué)生建立“3W+1H”的科學(xué)思維模式，將復(fù)雜問題分解為“What”、“Why”、“Where”和“How”四個角度。比如，在課程緒論中的模擬信號數(shù)字化處理知識點(diǎn)講解過程中，將原先的數(shù)字信號處理系統(tǒng)的特點(diǎn)、數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成以及數(shù)字信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用等幾個方面的內(nèi)容經(jīng)過重新組織和整合，融匯成“3W+1H”，包括“模擬信號數(shù)字化處理是什么？”、“為什么要對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理？”、“模擬信號數(shù)字化處理可以干什么？”以及“怎么樣實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化處理？”四個問題。按照“3W+1H”的思維模式，課程教學(xué)過程中分別針對模擬信號數(shù)字化處理的定義、數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)相比的優(yōu)點(diǎn)、數(shù)字系統(tǒng)的典型應(yīng)用及模擬信號數(shù)字化處理的流程分別進(jìn)行分析和講解。通過此類教學(xué)思路，著重開發(fā)學(xué)生分析和處理復(fù)雜問題的科學(xué)思維方式。

分析比較是人類由此及彼，由表及里，全面深刻認(rèn)識事物，辨別失誤的優(yōu)劣、高低、美丑的重要科學(xué)思維方法。在“Why”環(huán)節(jié)，我們可以引導(dǎo)學(xué)生通過比較分析的科學(xué)方法，對模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)分別從系統(tǒng)精度、可靠性、靈活性、性能指標(biāo)的達(dá)成等多個方面進(jìn)行比較，深入理解數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在此過程中著重訓(xùn)練學(xué)生設(shè)疑、析疑的邏輯思維和能力。在“Where”環(huán)節(jié)，我們則通過中國獨(dú)創(chuàng)的射電望遠(yuǎn)鏡的介紹，幫助學(xué)生了解先進(jìn)的與課程相關(guān)的科學(xué)成果。同時，特別強(qiáng)調(diào)被譽(yù)為“天眼之父”的中國科學(xué)院首席科學(xué)家南懷仁帶領(lǐng)科研團(tuán)隊，克服重重困難，建成世界最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope)，為我國探索宇宙科學(xué)提供了新的科學(xué)裝置，終其一生讓中國領(lǐng)先全球20年。這是人類認(rèn)識宇宙、探索宇宙奧秘的標(biāo)志性成果之一，不僅可作為經(jīng)典的專業(yè)知識教學(xué)案例，也是極好的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和科學(xué)思維的思政素材，既展示了我國老一輩科學(xué)家的奉獻(xiàn)精神，也強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)生為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而發(fā)憤刻苦的自覺性和責(zé)任感。

與此類似，在本課程的改革過程中，我們在模擬信號的數(shù)字化處理、快速傅里葉變換，尤其是數(shù)字信號處理的應(yīng)用等知識點(diǎn)中，均引入案例及相關(guān)科學(xué)家故事，將“國家、責(zé)任、榮譽(yù)”等信念融入教學(xué)各環(huán)節(jié)，注重“工匠文化”熏陶，不斷挖掘?qū)I(yè)課程中孕育的思政元素，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等多方面融入價值引領(lǐng)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)社會主義核心價值觀的內(nèi)化于心、外化于行，幫助學(xué)生樹立“功成不必在我、功成必定有我”的家國情懷和堅定的理想信念。

2 團(tuán)隊協(xié)作精神的培養(yǎng)

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，社會需求愈來愈呈現(xiàn)多樣化，人們在工作學(xué)習(xí)中所面臨的環(huán)境和問題極其復(fù)雜，競爭日益激烈。在很多情況下，單靠個人能力已經(jīng)很難全方位地處理各種錯綜復(fù)雜的問題并采取切實(shí)高效的行動，因此，團(tuán)隊意識、合作意識的培養(yǎng)勢在必行。

孔子云：“三人行，必有我?guī)熝桑　毙∠荒芊浩鸺?xì)碎的浪花，海納百川才能激發(fā)驚濤駭浪，個人和團(tuán)隊的關(guān)系猶如小溪和大海。因此，每個人都要將自己充分地融入團(tuán)隊，才能在團(tuán)隊中發(fā)揮個人的作用。本課程在編排過程中也充分地考慮了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神培養(yǎng)的因素，對學(xué)生進(jìn)行分組結(jié)對，充分利用各種教育教學(xué)資源，開展翻轉(zhuǎn)、探究和研討等各種教學(xué)活動[1]。分組的討論和研討，讓學(xué)生意識到團(tuán)隊的力量和團(tuán)結(jié)的優(yōu)勢，在無形中從收益上強(qiáng)化了他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識。

正如2019-2020年度秋季學(xué)期開課班級中的學(xué)生在課程報告中總結(jié)道：“通過本門課程的學(xué)習(xí)，我們更深地感受到自身對專業(yè)發(fā)展的重要性，對理論知識的掌握更加牢靠，提高了自己的實(shí)踐能力，同時，通過分組討論，我們認(rèn)識到了同學(xué)之間相互合作的重要性。想把所學(xué)的內(nèi)容融會貫通，只學(xué)好課本知識是不夠的，要把所學(xué)習(xí)的知識加以應(yīng)用。”

3 嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度的養(yǎng)成

俗語云：“細(xì)節(jié)決定成敗”。嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，即對一切都抱有認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度，一絲不茍、精益求精，在細(xì)微處顯精神，在細(xì)微處顯境界，在細(xì)微處顯水平。把做好每件事情的著力點(diǎn)放到每一個細(xì)節(jié)、步驟上，不心浮氣躁，不好高騖遠(yuǎn)，從一件一件的小事做起。作為一種工作態(tài)度，反映在學(xué)習(xí)中是一種學(xué)習(xí)習(xí)慣，反映到工作中則代表著一種工作作風(fēng)。本課程主要通過對比案例的編排實(shí)現(xiàn)端正學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度教育的環(huán)節(jié)。

比如，數(shù)字濾波器相關(guān)知識點(diǎn)以簡單的一階濾波器為例，無形中讓學(xué)生切身體會嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度的重要性。典型的一階濾波器的信號流圖如圖1所示，可通過差分方程y(n)=x(n)+ay(n-1)加以描述[2, 3]。

圖1 一階數(shù)字濾波器的信號流圖

以該系統(tǒng)為例，首先引導(dǎo)學(xué)生比較a=0.9和-0.9兩種情況。當(dāng)a=0.9時，系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線如圖2(a)所示，可見該系統(tǒng)為低通濾波器；a=-0.9時系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線如圖2(b)所示，此時，該系統(tǒng)為高通濾波器。兩個系統(tǒng)之間只是系數(shù)a的符號相反，但頻率特性截然相反。

其次，引導(dǎo)學(xué)生分析符號相同數(shù)值不同的系數(shù)a構(gòu)成的系統(tǒng)，如a=-0.9和a=-0.4。a=-0.4時系統(tǒng)的頻率特性曲線如圖2(c)所示。比較圖2(b)和(c)可以看出，a=-0.9和a=-0.4時兩個系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)高通濾波，但前者的頻率選擇性明顯優(yōu)于后者。差之毫厘，謬以千里。通過類似案例的對比，學(xué)生在無形中能夠體會工程上嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是有多么重要。

(a)a=0.9時系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線

同時，遵循“3W+1H”的科學(xué)思維模式，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從系統(tǒng)函數(shù)H(z)、零極點(diǎn)位置等角度深入分析上述系統(tǒng)出現(xiàn)差別的本質(zhì)原因，強(qiáng)化學(xué)生對“零點(diǎn)位置主要影響頻響谷值、極點(diǎn)位置主要影響頻響峰值”等結(jié)論的認(rèn)知，反向鞏固“系統(tǒng)頻率響應(yīng)”相關(guān)基本理論。

4 結(jié)語

通過這一系列的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式、教學(xué)方法以及考核機(jī)制的改革，本次教學(xué)改革活動在2019年秋季學(xué)期的課程全過程獲得應(yīng)用。

課程結(jié)束后，學(xué)生反饋收益頗豐，他們以小組總結(jié)發(fā)言的形式表達(dá)了心聲。

xx小組總結(jié)說：“通過本門課程的學(xué)習(xí)，鍛煉了我們自學(xué)能力和團(tuán)隊協(xié)作的能力?！?/p>

xx小組總結(jié)說：“通過本門課程的學(xué)習(xí)，我們深深地感受到我的國真的厲害了，也更深地感受到我們對專業(yè)發(fā)展的重要性。同時通過豐富的課堂活動我們對理論知識的掌握更加牢靠，提高了自己的實(shí)踐能力，同時，通過分組討論，我們認(rèn)識到了同學(xué)之間相互合作的重要性。想把所學(xué)的內(nèi)容融會貫通，只學(xué)好課本知識是不夠的，要把所學(xué)習(xí)的知識加以利用。”

xx小組總結(jié)說：“……最后也希望學(xué)院可以多多設(shè)立翻轉(zhuǎn)課堂和探究課題，可以提高學(xué)生獨(dú)立思考和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α！?/p>

可見，專業(yè)課程是載體，思政教育是靈魂。課程育人是目的，以專業(yè)技能知識為載體開展育人工作，在知識傳授中強(qiáng)調(diào)主流價值引領(lǐng)，真正做到顯性教育與隱性教育的融會貫通，思想政治理論要與專業(yè)教育協(xié)調(diào)同步、相得益彰，才能起到“潤物細(xì)無聲”的效果，從而真正實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)主渠道“寓道于教，寓德于教，寓教于樂”，實(shí)現(xiàn)“立德樹人”的最終目標(biāo)。