“信號與系統(tǒng)”課程思政教學(xué)實踐反思

劉艷瓊，楊正

（福建師范大學(xué)光電與信息工程學(xué)院，福建福州 350117）

2018 年，十八屆五中全會明確提出實施網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略以及“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃.網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)是保障我國通信安全的重要戰(zhàn)略舉措，我國圍繞網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)進行了一系列部署. 2020 年，《“十四五”規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)建議》提出，“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合”，再次強調(diào)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國建設(shè).我國5G 通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取得國際領(lǐng)先地位，同時以美國為首的發(fā)達資本主義國家企圖用“芯片”扼住中國發(fā)展咽喉，技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵在人才，為此通信強國的建設(shè)亟需大批理想信念堅定、專業(yè)素質(zhì)過硬的通信人才.

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》(教高〔2020〕3 號)提出“立德樹人成效是檢驗高校一切工作的根本標(biāo)準(zhǔn)”，高校是人才培養(yǎng)的高地，把立德樹人放在首要位置也是高校內(nèi)涵式發(fā)展路徑的必然選擇，也是新工科建設(shè)的應(yīng)有之義.“信號與系統(tǒng)”是電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程，是通信人才培養(yǎng)的重要基石，是理論講授、實踐操作的綜合性、前沿性課程，是植入思政元素、培養(yǎng)唯物辯證思維、養(yǎng)成科學(xué)精神的沃土，“充分發(fā)揮課程建設(shè)‘主戰(zhàn)場’作用”[1]，形成課程思政與思政課程協(xié)同育人的有效機制.

1 建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容

學(xué)界對結(jié)合學(xué)科特點開展課程思政進行了廣泛的探討和研究.曹敦認(rèn)為“思政教育的實施重在潤物于無形，而作為教學(xué)活動的實施者——教師的言行決定了思政教育的成敗”，即側(cè)重發(fā)揮教育主體的育人功能[2]；趙琰等側(cè)重專業(yè)課程思政內(nèi)容的融合，“從科學(xué)精神、工匠精神、規(guī)矩意識和學(xué)科前沿技術(shù)等方面探索信號與系統(tǒng)專業(yè)課程中的‘課程思政’內(nèi)容”[3].然而，當(dāng)前工科課程思政建設(shè)還存在諸多問題，如課程思政目標(biāo)與專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的融入問題，“無法精準(zhǔn)實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)與思政教育、德育融入無縫銜接”[4]；教學(xué)動力難以持續(xù)的問題，“課程思政建設(shè)面臨理念、主體、資源和參與等方面的碎片化問題”[5]；課程思政教學(xué)方法單一問題，“較少考慮實踐培訓(xùn)、道德修養(yǎng)指導(dǎo)和社會問題分析等，易導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)能力強而實踐能力弱”[6].

因此，要解決目前存在的問題，必須達成立德樹人與專業(yè)教育同向同行的目標(biāo)，教育目標(biāo)達成要以素質(zhì)、道德、價值觀全面協(xié)調(diào)發(fā)展為宗旨，為學(xué)生學(xué)習(xí)通信專業(yè)知識夯實人格、綜合素質(zhì)和精神基礎(chǔ).以課堂教學(xué)為主渠道，結(jié)合實踐課程，充分利用數(shù)字新技術(shù)教學(xué)手段，凝練課程案例，“春風(fēng)化雨式”有效融入愛國主義、集體主義、中國特色社會主義理論成果、法治教育、工程倫理、中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化等精神之“鈣”，讓專業(yè)課程的精神內(nèi)涵豐實起來（如圖1）.契合教學(xué)內(nèi)容，加強融入點探究（見表1），以傳統(tǒng)文化的豐富內(nèi)涵增強文化自信，以自然辯證法為指導(dǎo)減少解決問題過程的曲折和反復(fù)，以工程倫理為補充促進職業(yè)倫理、職業(yè)道德的落實.

圖1 “信號與系統(tǒng)”課程思政“雙主線”內(nèi)涵建設(shè)及載體

表1 “信號與系統(tǒng)”部分章節(jié)課程思政融入點示例

2 “信號與系統(tǒng)”課程思政教學(xué)案例

時事熱點具有很高的關(guān)注度和參與度，結(jié)合時事熱點和黨的重要教育學(xué)習(xí)專題，強化價值引領(lǐng).以線性時不變系統(tǒng)頻率響應(yīng)章節(jié)教學(xué)為例，時域上信號f(t)與沖激響應(yīng)h(t)做“卷積”，可以得到零狀態(tài)響應(yīng)，即y(t)=f(t)·h(t) .通過傅立葉變換，可以得到系統(tǒng)函數(shù)的定義：，其中是響應(yīng)y(t)的傅里葉變換，是激勵f(t)的傅里葉變換.公式的講解嵌入部分之和大于整體的辯證法內(nèi)容，以被廣泛關(guān)注的神舟十二號載人飛船發(fā)射圓滿成功為例，任務(wù)的完成需要“空間站、天鏈中繼衛(wèi)星和地面站三者的共同參與”[7]， 讓學(xué)生感受中國航天通信事業(yè)發(fā)展取得的巨大成績，增強學(xué)生民族自豪感和自信心，同時培養(yǎng)團隊協(xié)作精神.

再以線性時不變系統(tǒng)的復(fù)頻域分析為例，線性時不變連續(xù)系統(tǒng)激勵f(t)和響應(yīng)y(t)所建立的微分方程可寫為，對方程取拉普拉斯變換，并考慮零狀態(tài)響應(yīng)，根據(jù)時域微分定理，基本原理可以表達為：，

從而求出復(fù)頻域上的零狀態(tài)響應(yīng)，再通過拉普拉斯逆變換，求出時域上的零狀態(tài)響應(yīng).由此引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會發(fā)散思維，從不同的維度解決問題，從而加深對知識的理解和應(yīng)用.以生態(tài)文明建設(shè)為例，長期以來發(fā)展不可避免地要犧牲環(huán)境質(zhì)量的認(rèn)識和做法讓社會發(fā)展付出沉重代價，當(dāng)前“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展理念有效調(diào)和生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾.通過案例讓學(xué)生領(lǐng)會轉(zhuǎn)變解決問題的“域”在社會生活中的重要意義，要學(xué)會轉(zhuǎn)變思維方式，學(xué)以致用.

“專業(yè)知識與思政內(nèi)容的有機融合是理工科專業(yè)課程進行課程思政建設(shè)的重點和難點”[8]，強調(diào)嵌入案例的系統(tǒng)性和相關(guān)性，課程導(dǎo)論概述我國通信事業(yè)面臨的難題，增強學(xué)生憂患和使命意識，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力，增強“科學(xué)無國界，科學(xué)家有祖國”的愛國情感.習(xí)近平總書記指出“愛國,是人世間最深層最持久的情感,是一個人立德之源、立功之本”[9].結(jié)合中國共產(chǎn)黨成立100 周年的重大歷史時機，以類比法嵌入黨史和辯證內(nèi)容.1921 年中國共產(chǎn)黨成立為初始狀態(tài)，中國共產(chǎn)黨永葆初心，堅持黨的建設(shè)，堅持武裝斗爭，堅持統(tǒng)一戰(zhàn)線為輸入條件，帶領(lǐng)中國人民推翻“三座大山”，建立新中國是“零輸入響應(yīng)”，過程充滿曲折和艱險，但共產(chǎn)黨堅持“初心”和“使命”輸入，取得成功具有必然性.課程思政案例植入，使“信號與系統(tǒng)”學(xué)習(xí)內(nèi)涵更深厚，原理學(xué)習(xí)也更加深入淺出，同時“潤物細(xì)無聲”促進愛黨、愛國情感在大學(xué)生心中開花結(jié)果，進而激發(fā)出為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而奮斗的決心和毅力.

此外，強化在“做中學(xué)”，以觀察和測量RLC 串聯(lián)電路的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)為例，探究電阻、電感、電容對響應(yīng)狀態(tài)的影響，學(xué)生需要極大的耐心、細(xì)致才能完成.不僅要鼓勵學(xué)生認(rèn)真做實驗，總結(jié)規(guī)律，同時鼓勵學(xué)生拔高實踐技能，為創(chuàng)新夯實能力基礎(chǔ).內(nèi)置“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”求索精神解析，鼓勵學(xué)生以新時代模范和先進典型為榜樣，持之以恒、艱苦奮斗做“輸入”，為實現(xiàn)科技強國刻苦鉆研.

3 “信號與系統(tǒng)”課程思政教學(xué)思考

“信號與系統(tǒng)”是通信技術(shù)的基礎(chǔ)，具備理論前沿的新穎性特征，但是教學(xué)內(nèi)容的“厚重感”讓很多學(xué)生望而卻步，沒有啃“硬骨頭”的決心和毅力.為此，“信號與系統(tǒng)”的教學(xué)要完成知識和技能目標(biāo)，更要立德樹人，培養(yǎng)全面發(fā)展的社會建設(shè)者和接班人，這需要凸顯教師的教學(xué)主體作用，要挖掘契合課程特點的思政元素和內(nèi)容.

3.1 守好一段渠，教師育人主體作用發(fā)揮

課程思政教學(xué)從教學(xué)性質(zhì)看兼具專業(yè)性、綜合性；從教學(xué)內(nèi)容看兼具專業(yè)內(nèi)容、方法論、世界觀、人生觀、價值觀內(nèi)容；從教學(xué)實施看應(yīng)是專業(yè)教育的顯性與價值引導(dǎo)的隱性相結(jié)合.為此，教學(xué)主體——教師要發(fā)揮其在課程思政建設(shè)中的引領(lǐng)作用.教師不僅應(yīng)該具備扎實的專業(yè)背景知識，更應(yīng)該注重自身在唯物世界觀、科學(xué)方法論和科學(xué)精神等方面的修養(yǎng)和造詣，堅持教學(xué)改革，教學(xué)內(nèi)容貼近學(xué)生的需求和特性，鍛煉授課技巧.學(xué)高為師，身正為范，教師應(yīng)以身作則做社會主義制度的擁護者和建設(shè)者，做科學(xué)方法論的指導(dǎo)者和踐行者，做科學(xué)精神的傳播者，在課堂中落實立德樹人根本任務(wù)，激發(fā)學(xué)生克難攻堅，夯實專業(yè)基礎(chǔ)的決心.

3.2 思政內(nèi)容選編，厚植教學(xué)內(nèi)涵

“物聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建萬物互聯(lián)的世界，智能終端猶如神經(jīng)末梢敏感地、無延遲地接收和發(fā)送信息.作為電子信息類人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程，“信號與系統(tǒng)”課程思政建設(shè)需要結(jié)合專業(yè)特色、學(xué)生在數(shù)字信息技術(shù)環(huán)境成長的特點，豐富課程思政內(nèi)涵.利用5G 專利紛爭、芯片斷供等案例，激發(fā)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)，增強本領(lǐng).選編通信領(lǐng)域杰出科學(xué)家、工程師先進事跡和典型精神作為正能量“信號輸入”，傳承和發(fā)揚為國爭光、艱苦奮斗、勇攀高峰、不懼困難的精神品質(zhì).結(jié)合網(wǎng)絡(luò)時代數(shù)據(jù)安全和個人信息保護的重要議題，教會學(xué)生增強風(fēng)險預(yù)判能力，同時面向社會需求，面向國家重大戰(zhàn)略需求學(xué)習(xí)好專業(yè)知識和技能，緊抓機遇進行研究和創(chuàng)新.

3.3 內(nèi)植辯證思維，升華課程精神

“信號與系統(tǒng)”課程思政遵循“具體與抽象”兩條主線原則，升華課程內(nèi)涵.數(shù)學(xué)、物理和工程的知識和技能的教授，為本課程實施之“理”和“術(shù)”；課堂講授趣味性與生動性相結(jié)合，挖掘信號、系統(tǒng)、時域、卷積等蘊涵的現(xiàn)象與本質(zhì)、內(nèi)因與外因、普遍與特殊等原理，實施啟發(fā)式教育，讓學(xué)生不僅“知其然”并“知其所以然”，引領(lǐng)學(xué)生自覺應(yīng)用科學(xué)方法論探究世界本質(zhì)解決問題，為課程實施的“價值”；從整體視角辯證看待“系統(tǒng)”，嵌入人與世界、人與社會、人與自然的辯證關(guān)系內(nèi)容，內(nèi)置實事求是、科學(xué)探索、社會可持續(xù)發(fā)展的精神，為通信人才確立遠(yuǎn)大的奮斗目標(biāo)，樹立自律自省、自覺能動、終身學(xué)習(xí)的品質(zhì)奠定精神基礎(chǔ).

3.4 知行合一，促課程思政走實走深

促進課程思政建設(shè)效果走實走深要樹立在“做中學(xué)”“學(xué)中做”的理念，以“信號與系統(tǒng)”實驗教學(xué)部分為載體，嵌入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合能力.在實驗中以探索科學(xué)規(guī)律為目標(biāo)，嵌入量變和質(zhì)變的聯(lián)系和差異，讓學(xué)生在實踐中實現(xiàn)質(zhì)的飛躍；發(fā)揚“實踐是檢驗真理標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)精神和品質(zhì)，在驗證性實驗過程中重視求實探索；此外，以指導(dǎo)學(xué)生參與電子設(shè)計競賽等學(xué)科競賽為抓手，內(nèi)置團隊精神和競爭意識，深化團隊協(xié)作、集體榮譽感，深化家國情懷和使命擔(dān)當(dāng).

4 結(jié)語

“教書育人，重在為國育人，為黨育才”[10],課程是教書育人的重要載體.基于“信號與系統(tǒng)”課程思政建設(shè)，應(yīng)堅持系統(tǒng)性原則，需要教學(xué)主體理念轉(zhuǎn)變、教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)改革、教學(xué)手段綜合應(yīng)用等系統(tǒng)性的改革；應(yīng)堅持主體性原則，以立德樹人為根本目標(biāo)，以課堂教學(xué)牽引意識和精神的自覺性和能動性為旨?xì)w；應(yīng)堅持整體性原則，與專業(yè)教學(xué)相匹配，內(nèi)置愛國主義精神、使命意識、科學(xué)精神和辯證思維等內(nèi)容，形成具有內(nèi)在邏輯、具有持續(xù)動力的整體育人方案；應(yīng)堅持全面發(fā)展原則，培養(yǎng)立場堅定、具有愛國、愛黨和擁護社會主義制度自覺意識、且專業(yè)知識和技能扎實的通信人才.