信號(hào)與系統(tǒng)課程思政教學(xué)探索

【摘要】信號(hào)與系統(tǒng)是面向電氣類專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程本身蘊(yùn)含有豐富的思想政治教育元素，教師可以充分利用這些思想政治教育元素，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的過程中引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀。本文從融入馬克思主義立場觀點(diǎn)方法、融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀、融入理想信念的培養(yǎng)、融入科學(xué)精神的培養(yǎng)和融入工匠精神的培養(yǎng)等方面進(jìn)行了有益的探索。

【關(guān)鍵詞】信號(hào)與系統(tǒng)? 課程思政? 教學(xué)探索

【Abstract】Signals and systems is an important basic course for students majoring in electrical engineering. The course itself contains rich elements of ideological and political education. Teachers can make full use of these ideological and political education elements to guide students to establish correct values in the process of knowledge teaching and ability training. This paper makes a beneficial exploration from the following aspects： integrating the Marxist standpoint， the socialist core values， the cultivation of ideals and beliefs， the cultivation of scientific spirit and the cultivation of craftsman spirit.

【Keywords】signals and systems; curriculum politics; teaching exploration

【基金項(xiàng)目】西南石油大學(xué)“課程思政”示范課程（信號(hào)與系統(tǒng)）;四川省應(yīng)用型示范課程（信號(hào)與系統(tǒng)）;教育部2020年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“多目標(biāo)融合的信號(hào)與系統(tǒng)‘金課’建設(shè)”（項(xiàng)目編號(hào)：202002184049）。

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）10-0041-02

一、引言

信號(hào)與系統(tǒng)是面向電氣類專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，共計(jì)56學(xué)時(shí)，具有覆蓋面廣、課時(shí)多的特點(diǎn)。

信號(hào)與系統(tǒng)是在大學(xué)二年級(jí)開設(shè)，這一時(shí)期正是學(xué)生從心理到行為逐步走向成熟的過渡期與轉(zhuǎn)折期，是引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀的關(guān)鍵時(shí)期。信號(hào)與系統(tǒng)被麻省理工學(xué)院著名教授奧本海姆稱為是工程類專業(yè)的學(xué)生所學(xué)習(xí)的全部課程中最有收獲并且最引人入勝的一門課[1]，這門課程本身就蘊(yùn)含有豐富的思想政治教育元素，教師可以充分利用這些思想政治教育元素，在傳授知識(shí)的同時(shí)，不但要注重培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，而且要特別注重引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀。

二、融入馬克思主義立場觀點(diǎn)方法

當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)當(dāng)樹立馬克思主義立場觀點(diǎn)方法。

1.理論聯(lián)系實(shí)際

信號(hào)與系統(tǒng)課程具有較強(qiáng)的理論性，概念抽象，學(xué)生難以理解，更不能與實(shí)際相結(jié)合。為此，筆者注重從實(shí)際應(yīng)用角度講授課程內(nèi)容，結(jié)合工程實(shí)際幫助學(xué)生理解概念，引導(dǎo)學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)的過程中多思考理論知識(shí)在實(shí)際的工程應(yīng)用中會(huì)有什么樣的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)。

下面以信號(hào)與系統(tǒng)課程中的“抽樣定理”為例，介紹筆者在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)方面進(jìn)行的探索。

在抽樣定理部分，講授由抽樣信號(hào)恢復(fù)原始信號(hào)的條件時(shí)，教師可以從實(shí)際應(yīng)用的角度指出：這個(gè)條件有兩個(gè)方面與實(shí)際情況是不一樣的，一個(gè)是需要用到理想低通濾波器，但是理想低通濾波器是一種非因果的系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的;另一個(gè)是抽樣定理要求原始信號(hào)的頻帶必須是有限的，但是實(shí)際信號(hào)的頻帶通常并不是這樣的[2]。通過這種方式進(jìn)行教學(xué)，就可以有效引導(dǎo)學(xué)生思考所學(xué)的理論知識(shí)到底應(yīng)該如何在實(shí)際工程中應(yīng)用，從而使學(xué)生樹立起理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)。

此外，在介紹隨機(jī)信號(hào)的概念時(shí)，就可以結(jié)合生活中的噪聲、電網(wǎng)電壓的隨機(jī)波動(dòng);在介紹周期信號(hào)的概念時(shí)，就可以結(jié)合實(shí)際向?qū)W生指出：在實(shí)際應(yīng)用中，絕對的周期信號(hào)是不可能存在的，一般只要在一個(gè)相對比較長的時(shí)間范圍內(nèi)信號(hào)滿足周期性就可以了。

2.量變、質(zhì)變規(guī)律

在信號(hào)與系統(tǒng)課程的“奇異函數(shù)”部分，在分別介紹幾種奇異函數(shù)后，可以總結(jié)出幾種奇異函數(shù)之間的關(guān)系：對單位沖激偶進(jìn)行積分可以得到單位沖激函數(shù)，對單位沖激函數(shù)進(jìn)行積分可以得到單位階躍函數(shù)，對單位階躍函數(shù)進(jìn)行積分可以得到單位斜變函數(shù)[3]。在此基礎(chǔ)上指出：積分的過程是一個(gè)量變的過程，當(dāng)量變發(fā)展到一定的程度時(shí)將引發(fā)質(zhì)變，使得一種奇異函數(shù)演變?yōu)榱硪环N奇異函數(shù)，質(zhì)變是量變的結(jié)果，但量變不因質(zhì)變而停止。并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生：學(xué)習(xí)的過程就是一個(gè)量的積累的過程，學(xué)習(xí)時(shí)必須要踏踏實(shí)實(shí)地做好量的積累，有朝一日才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)變。

3.一分為二

在信號(hào)與系統(tǒng)課程的“拉普拉斯變換”部分，可以介紹相關(guān)歷史人物——拉普拉斯其人：他是一位偉大的科學(xué)家，但另一方面，他在政治上卻是一個(gè)兩面派。在此基礎(chǔ)上可以指出：任何事物都有正反兩面性，看問題要看正面也要看反面，如同一個(gè)硬幣的正反兩面。引導(dǎo)學(xué)生：要學(xué)會(huì)全面看待人或事物，既要看到人或事物的積極方面，也要看到人或事物的消極方面，也就是要以一分為二的態(tài)度去看待世界上的一切人或事物。

4.對立統(tǒng)一規(guī)律

傅里葉變換的尺度變換特性表明，如果對信號(hào)的波形進(jìn)行壓縮，那么信號(hào)的頻帶將會(huì)被展寬[4]。在數(shù)字通信中，如果要提高通信速度，就必須壓縮信號(hào)的脈沖寬度，這時(shí)將會(huì)占用更多的信道頻帶。因此，通信的速度和占用的頻帶寬度之間存在著矛盾。在此基礎(chǔ)上可以指出：矛盾是普遍存在的。并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生：“人生時(shí)時(shí)處處也都有矛盾，學(xué)習(xí)與生活的矛盾，就業(yè)與考研的矛盾，個(gè)人與集體的矛盾等等，因此我們必須學(xué)會(huì)正確處理各種矛盾?！?/p>

三、融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀

筆者在信號(hào)與系統(tǒng)課程中注重從愛國、敬業(yè)、誠信、友善等方面引導(dǎo)學(xué)生。

下面以“愛國”為例，介紹筆者在融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀方面進(jìn)行的探索。

在信號(hào)與系統(tǒng)課程的第一次課上，首先從課程名稱出發(fā)提出三個(gè)問題：（1）什么是信號(hào)？日常生活中接觸過哪些信號(hào)？（2）什么是系統(tǒng)？日常生活中接觸過哪些系統(tǒng)？（3）信號(hào)與系統(tǒng)之間是什么關(guān)系？引導(dǎo)學(xué)生思考，從而引入本課程。

學(xué)生對信號(hào)的概念和系統(tǒng)的概念都是有所了解的，但是對信號(hào)與系統(tǒng)之間的關(guān)系并不清楚。因此，接下來分析信號(hào)與系統(tǒng)的關(guān)系：（1）信號(hào)不能離開系統(tǒng)單獨(dú)存在;（2）系統(tǒng)一定是要對信號(hào)進(jìn)行處理的[5]。在此基礎(chǔ)上可以指出：“信號(hào)與系統(tǒng)之間有著不能分割的關(guān)系，正如我和我的祖國，一刻也不能分割?！边@樣既幫助學(xué)生形象地理解了信號(hào)與系統(tǒng)的關(guān)系，又引導(dǎo)了學(xué)生正確理解個(gè)人與祖國的關(guān)系。

為進(jìn)一步加深學(xué)生對信號(hào)與系統(tǒng)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，接下來分析一個(gè)實(shí)例：能夠?qū)斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行混響處理的電子音效系統(tǒng)。該實(shí)例中采用的音頻為“此生無悔入華夏，來世愿在種花家”，分別播放原始音頻和混響處理后的音頻，讓學(xué)生仔細(xì)辨別二者有什么不同，并引導(dǎo)學(xué)生熱愛祖國。

隨后從我國古代的號(hào)角、烽火臺(tái)，到現(xiàn)代的5G通信、北斗導(dǎo)航，介紹信息傳遞方式的發(fā)展歷程。

在號(hào)角部分，向?qū)W生展示關(guān)于號(hào)角的精美圖片和古詩;在烽火臺(tái)部分，向?qū)W生展示關(guān)于烽火臺(tái)的精美圖片和古詩;使學(xué)生能夠感受到我國悠久的歷史文化，從而激發(fā)起學(xué)生對偉大祖國的熱愛之情。

在5G通信部分，介紹中國目前在5G通信方面領(lǐng)先世界;在北斗導(dǎo)航部分，介紹我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)邁進(jìn)了全球服務(wù)的新時(shí)代;使學(xué)生感受到我國現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，從而增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，并激發(fā)起學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷。

又如在“敬業(yè)”方面，則可以結(jié)合課程中的“系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析”這一內(nèi)容，介紹實(shí)際生產(chǎn)中由于工作人員的疏忽而導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定性的案例，引導(dǎo)學(xué)生要愛崗敬業(yè)。

四、融入理想信念的培養(yǎng)

理想信念是人生之鈣。下面結(jié)合信號(hào)與系統(tǒng)課程中的“卷積”部分，介紹筆者在教學(xué)中融入理想信念的培養(yǎng)方面進(jìn)行的探索。

首先進(jìn)行熱身活動(dòng)，隨機(jī)請一位同學(xué)朗誦《勸學(xué)》中的一段文字，使學(xué)生感受古典文學(xué)的韻律美和哲理美，引導(dǎo)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí);設(shè)置懸念：這一段文字與本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容有什么關(guān)系呢？從而為后面討論卷積的識(shí)別埋下伏筆。

接下來學(xué)習(xí)卷積的概念和卷積的應(yīng)用。在卷積的應(yīng)用部分，在簡要介紹卷積的幾種應(yīng)用之后，以聲音處理中的混響為例，分別播放原始音頻文件和混響音頻文件，讓學(xué)生分辨二者的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生思考如何從原始聲音得到具有混響效果的聲音。其中音頻采用關(guān)于理想信念的名人名言，引導(dǎo)學(xué)生為了理想而堅(jiān)持不懈地努力。

隨后學(xué)習(xí)卷積的識(shí)別，以“背單詞”問題為例進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別卷積并得出結(jié)論。在“背單詞”問題的分析過程中，以兩名同學(xué)同時(shí)開始背單詞為例，一名同學(xué)背單詞時(shí)斷時(shí)續(xù)，而另一名同學(xué)則每天都堅(jiān)持背單詞，幾天后兩名同學(xué)能記住的單詞就有了顯著差別，從而適時(shí)指出：“只有鍥而不舍地努力，才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)！”引導(dǎo)學(xué)生要努力學(xué)習(xí)以實(shí)現(xiàn)自己的人生理想。

最后將《勸學(xué)》中的“鍥而不舍，金石可鏤”與“背單詞”進(jìn)行對比，引導(dǎo)學(xué)生思考二者的相似性，分析“鍥而不舍，金石可鏤”蘊(yùn)含的卷積思想，使學(xué)生體驗(yàn)傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科學(xué)的相通性。

五、融入科學(xué)精神的培養(yǎng)

工科學(xué)生應(yīng)當(dāng)具有科學(xué)精神。在信號(hào)與系統(tǒng)課程中，可以通過相關(guān)學(xué)科歷史人物尋找真理、探索科學(xué)、不斷創(chuàng)新的事跡，以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等我國重大自主創(chuàng)新的事例，一點(diǎn)一滴地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

例如在信號(hào)與系統(tǒng)課程的“抽樣定理”部分，就可以介紹抽樣定理的重要貢獻(xiàn)者——香農(nóng)的事跡，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)香農(nóng)重視實(shí)踐、永不滿足的科學(xué)精神;在“傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換”部分，就可以介紹傅里葉的事跡，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)傅里葉勇于創(chuàng)新、不迷信和畏懼權(quán)威、即使遇到挫折也不會(huì)輕易放棄的科學(xué)精神。

六、融入工匠精神的培養(yǎng)

工匠精神的核心是精益求精的品質(zhì)精神。筆者在信號(hào)與系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，精心測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)誤差;在課程的作業(yè)和報(bào)告的寫作方面，要求學(xué)生做到邏輯清晰、結(jié)構(gòu)完整、書寫整潔、步驟齊全。通過這些方式，著力培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、細(xì)致的作風(fēng)和精益求精的精神。

七、結(jié)語

信號(hào)與系統(tǒng)課程蘊(yùn)含有豐富的思想政治教育元素。本文介紹了筆者在信號(hào)與系統(tǒng)課程思政方面進(jìn)行的一些初步探索。不同的專業(yè)課程具有各自不同的特點(diǎn)，在教學(xué)實(shí)踐中，教師需要根據(jù)各自課程的具體情況，深入思考和探尋自己的課程中都蘊(yùn)含了哪些思想政治教育元素，并深入研究如何利用這些思想政治教育元素對學(xué)生進(jìn)行價(jià)值觀的引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]奧本海姆，威爾斯基，納瓦卜.信號(hào)與系統(tǒng)[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[2]管致中，夏恭恪，孟橋.信號(hào)與線性系統(tǒng)[M].6版.北京：高等教育出版社，2015.

[3]吳大正，楊林耀，張永瑞，等.信號(hào)與線性系統(tǒng)分析[M].5版.北京：高等教育出版社，2015.

[4]鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)[M].3版.北京：高等教育出版社，2011.

[5]陳后金，胡健，薛健.信號(hào)與系統(tǒng)[M].2版.北京：高等教育出版社，2015.

作者簡介：

趙萬明（1973年-），男，漢族，四川南充人，碩士，副教授，研究方向?yàn)樾盘?hào)分析與處理。