“金課”背景下理工類課程思政內(nèi)生式建設(shè)的研究

單潔 盧光躍 黃瓊丹

摘? 要：課程思政是專業(yè)課的靈魂，是理工類專業(yè)“立德樹人”的落腳點，如何“潤物細(xì)無聲”地將思政元素融入理工類專業(yè)課，達到入心入腦的效果是一個急需探討的問題。文章圍繞著國家級線上線下一流課程數(shù)字信號處理課程建設(shè)過程分析高校理工類專業(yè)課程思政建設(shè)的必要性與重要性，結(jié)合課程內(nèi)容與實際教學(xué)過程，歸納思政元素的類型，并分析課程思政建設(shè)前后的教學(xué)效果，得出實施課程思政后教學(xué)效果顯著提高，進而總結(jié)數(shù)字信號處理課程是思政融入策略。

關(guān)鍵詞：理工科專業(yè)課;數(shù)字信號處理;課程思政建設(shè);融入策略

中圖分類號：G420? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）20-0023-07

Abstract： Curriculum ideological and political education is the soul of professional courses and the foothold of "cultivating people by virtue" in science and engineering majors. How to integrate ideological and political education elements into science and engineering majors quietly and achieve the effect of focusing on the mind is an urgent problem to be discussed. In this paper， the necessity and importance of ideological and political construction for science and engineering majors in colleges and universities are analyzed around the course construction process of Digital Signal Processing， a national first-class online and offline course. Combined with the course content and actual teaching process， the types of ideological and political elements are summarized， and the teaching effects before and after ideological and political construction are analyzed. It is concluded that the teaching effect is significantly improved after the implementation of ideological and political course， and then the digital signal processing course is a strategy of integrating ideological and political education.

Keywords： specialized course of science and engineering; digital signal processing; construction of curriculum ideological and political education; integration strategy

立德樹人是高校的立身之本，是高校各項工作的中心環(huán)節(jié)，要努力實現(xiàn)全員育人、全程育人、全方位育人的大格局[1]。在2016年全國高校思想政治工作會議上，總書記指出“要用好課堂教學(xué)這個主渠道……使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[2]。這次會議完美地闡述了課程思政在高校立德樹人工作中的重大意義，是具有中國特色的課程思政教育理念形成的重要標(biāo)志，也為新時代高?；谡n程思政教學(xué)改革提出了新的研究方向和實現(xiàn)目標(biāo)[3]。隨著后續(xù)教育部一系列指導(dǎo)文件的出臺，尤其是《關(guān)于實施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》[教高廳函〔2019〕18號]和《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[教高〔2020〕3號]的頒布，不僅強調(diào)了具有“兩性一度”課程內(nèi)容需要對學(xué)生價值引領(lǐng)和精神塑造，而且從專業(yè)和學(xué)科發(fā)展來看，也需要在教學(xué)中將價值引領(lǐng)與知識傳授、能力培養(yǎng)融為一體，而課程思政就是傳統(tǒng)價值引領(lǐng)的內(nèi)涵升華和外延拓展。

課程思政不是機械的將課程內(nèi)容與思政點疊加，也不是開展某項教學(xué)活動或教學(xué)方法，而是一種創(chuàng)新的教育理念，是教育價值的理性回歸[4]。目前，課程思政在理工類專業(yè)課程中開展還是相對比較困難的，主要原因是多數(shù)理工類專業(yè)課老師認(rèn)為該類課程中極少蘊含“思政”的相關(guān)內(nèi)容，或者淺顯地認(rèn)為“課程”與“思政”無從結(jié)合，等等。筆者將阻礙理工類課程思政開展的原因歸納如下。

（1）思政元素內(nèi)涵理解淺表化嚴(yán)重，一些理工類教師混淆了課程思政與思政課程，想當(dāng)然地認(rèn)為理工類課程中要融入的“思政”就是馬院思政課內(nèi)容，殊不知此思政非彼思政，課程思政更強調(diào)的是“潤物細(xì)無聲”。

（2）思政元素融入方式突兀化嚴(yán)重，課程思政育人最直接的問題就是“兩張皮”現(xiàn)象，即要么在整個課程中絲毫看不出除了知識、能力之外的價值塑造和價值引導(dǎo)的內(nèi)容;要么就是在專業(yè)課教學(xué)中非常唐突地插入或嵌入某些自認(rèn)為的思政元素，沒有做到將育人之“鹽”有機地融入“湯”中。

（3）思政元素同質(zhì)化嚴(yán)重，由于對課程思政的內(nèi)涵及其實施目的認(rèn)識不清楚，使得理工類專業(yè)課教師在課程思政推進中，所融入的育人素材都非常的相似，大有同質(zhì)化傾向。理工類課程大多是直接加入“家國情懷”“卡脖子技術(shù)”“科學(xué)精神”，造成同一學(xué)科體系內(nèi)的多門專業(yè)課思政元素高度雷同;另外，部分教師直接借鑒“網(wǎng)紅”課程思政案例，從而形成了課程思政模板化、套路化，使得課程失去了原本的自身特色。

（4）課程思政缺乏系統(tǒng)化設(shè)計，專業(yè)課教師僅在課程內(nèi)部進行思政建設(shè)，忽略了課程之間、課程體系之間、各專業(yè)培養(yǎng)方案內(nèi)的“立德樹人”的層層遞進關(guān)系，達不到各學(xué)科、各專業(yè)的育人要求。

因此，本文結(jié)合西安郵電大學(xué)2020年國家級“線上線下混合式一流課程”數(shù)字信號處理課程近幾年的教學(xué)實踐，對課程思政元素挖掘、建設(shè)、融入等方面的深入理解和經(jīng)驗，不僅要進一步拓展信號處理課程體系中課程思政建設(shè)和教學(xué)改革方向，而且為其他理工類專業(yè)課課程思政建設(shè)和“潤物細(xì)無聲”式的教學(xué)設(shè)計提供參考和借鑒。

一、理工類課程思政的必要性

在我國高校中，理工類專業(yè)的學(xué)生人數(shù)最多，它是以研究數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、工程、天文等六大類基礎(chǔ)學(xué)科的原理和方法，以及在各類社會生產(chǎn)實踐背景下應(yīng)用為主的國民發(fā)展支柱型學(xué)科，它以發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、研究事物特性并揭示其本質(zhì)、最終解決實際問題為主要特征，以培養(yǎng)學(xué)生的分析、研究、設(shè)計等解決復(fù)雜工程/系統(tǒng)問題的能力為主要目標(biāo)。理工類學(xué)科主要研究自然科學(xué)及相關(guān)科學(xué)技術(shù)，多數(shù)教師認(rèn)為“科技無國界”，無法在知識體系中融入意識形態(tài)的問題，但是人類漫長的生產(chǎn)實踐活動表明，任何一門科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用都與國家的倡導(dǎo)與需求息息相關(guān)，因此，從這個角度分析，科學(xué)技術(shù)是有國界的，主要表現(xiàn)在以下三點。

（1）從起源上說：某項科學(xué)技術(shù)的起源與發(fā)展?fàn)顩r是以本國的國情為基礎(chǔ)、與國家的社會經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)的，是國力的體現(xiàn)、為國家可持續(xù)發(fā)展提供源動力。創(chuàng)新某項科學(xué)技術(shù)可以提升國家形象、增強國家話語權(quán)和影響力。

（2）從歸屬上說：關(guān)鍵核心技術(shù)必須掌握在自己手中，“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的”，殘酷的歷史事實告訴我們，只有掌握了關(guān)鍵核心技術(shù)，擁有了強大的科技實力和創(chuàng)新能力，“才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全”[5]。

（3）從服務(wù)上說：發(fā)展科學(xué)技術(shù)的最終目標(biāo)是要造福于人民，從本國人民到全人類，雖然各國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平整體各不相同，而且側(cè)重點各不相同，但是并不影響科學(xué)技術(shù)的服務(wù)屬性，尤其是在關(guān)鍵核心技術(shù)的突破和重大工程項目的建設(shè)方面尤為凸顯。

總之，科學(xué)技術(shù)的國家屬性就是為國家謀富強、為人民謀幸福[6]。而以教授科學(xué)技術(shù)知識、培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)能力為主的理工類課程中必然蘊含豐富的“育人”要素，在日常教學(xué)中結(jié)合學(xué)科特點、學(xué)生心理發(fā)展需求，有計劃、有層次地培養(yǎng)學(xué)生的科技報國、服務(wù)社會、造福人民的意識形態(tài)是理工類課程迫切的教育需求。

而課程思政不能簡單理解成原有內(nèi)容外加思政元素或案例，也不能視其為一種教學(xué)方法或者教學(xué)活動，從其本質(zhì)上理解，課程思政是教育理念的創(chuàng)新或者說是教育價值的理性回歸[7]。另外，課程思政還需要與教師隊伍建設(shè)和教材建設(shè)相契合。這不僅要求理工類專業(yè)課要注重知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造的統(tǒng)一，還要求高校教師隊伍要保持知識體系、實踐能力與意識形態(tài)等各方面的先進性;同時，為了配合課程思政教育目標(biāo)要求，教材中也要潛移默化地進行科學(xué)精神、工匠精神、科技報國、奉獻擔(dān)當(dāng)?shù)纫氐牡掠顒?。因此，理工類的課程思政不僅要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段上進行創(chuàng)新，還要從多維度來研究課程思政如何在知識傳遞，能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)價值塑造以及其效果評價的問題，這都是本課題要研究的核心問題。

信號處理學(xué)科是現(xiàn)代通信技術(shù)的關(guān)鍵核心技術(shù)，而數(shù)字信號處理則是信號處理學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)之一，因此作為通信、電子類專業(yè)的專業(yè)核心課程的數(shù)字信號處理課程在培養(yǎng)高質(zhì)量專業(yè)人才計劃中有著重要的地位，在“金課”建設(shè)和日常教學(xué)中更注重立德樹人的教育目標(biāo)的實現(xiàn)，在傳授專業(yè)知識的同時，注重揭示科學(xué)技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系與外在表象，以及關(guān)鍵科學(xué)家的歷史重要性，從而還原科學(xué)技術(shù)的本來樣貌，幫助學(xué)生從科學(xué)技術(shù)發(fā)展史中體會科學(xué)精神，從科學(xué)技術(shù)推動人類文明中堅定科技報國、造福人民的價值引領(lǐng)。本課程的建設(shè)經(jīng)驗對于其他理工類專業(yè)課融入課程思政有較高的參考價值和借鑒意義。

二、理工類課程思政的重要性

“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”，習(xí)近平總書記指出，教師職責(zé)第一位的就應(yīng)該是“傳道”。一個優(yōu)秀的老師，既要精于“授業(yè)”“解惑”，更要以“傳道”為責(zé)任和使命[8]。傳道、授業(yè)、解惑是對知識傳授、能力培養(yǎng)與價值引領(lǐng)的高度概括，這三部分既是相互獨立，又是相輔相成的一個整體，三者關(guān)系如圖1所示。

教學(xué)中，理工類專業(yè)課教師要善于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，要知其然、更要知其所以然。在傳授知識的過程中教師不僅要幫助學(xué)生自主構(gòu)建知識體系、還要帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識學(xué)科發(fā)展、學(xué)科前沿以及學(xué)科內(nèi)在的發(fā)展特點。

傳授知識的同時，更要注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，最終實現(xiàn)學(xué)以致用，由圖1可知，在日常教學(xué)中，教師要想結(jié)合具體知識點有側(cè)重、分層次地培養(yǎng)學(xué)生的推陳出新、融會貫通、舉一反三和知行合一的能力，就需要理解知識的內(nèi)涵與外延、進行多種學(xué)科的交叉與運用、由已有知識建構(gòu)出新知識以及解決復(fù)雜工程問題的專項訓(xùn)練。

價值引領(lǐng)就是課程思政的核心，是教學(xué)的最高層次，幫助學(xué)生形成、完善其意識形態(tài)，最終達到立德樹人的教育目標(biāo)。大學(xué)期間是一個人三觀形成的重要時期，在我國高校在校人數(shù)中理工類學(xué)生人數(shù)占比最大，專業(yè)課比例占全部課程的80%以上，因此專業(yè)課的價值引領(lǐng)意義尤為重要。如圖2所示，給出了理工類課程在人才培養(yǎng)過程中開展價值引領(lǐng)的四大方面。

首先，理工類專業(yè)課要注重培養(yǎng)學(xué)生的法律意識與環(huán)境保護意識，無論在今后的工作還是學(xué)習(xí)中要具有正確的法律理念、正確的權(quán)利義務(wù)和訴訟意識，樹立正確的法律信仰;在實踐活動中要堅定貫徹“保護自然生態(tài)環(huán)境人人有責(zé)”“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念，來保障社會系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

其次，理工類專業(yè)課要著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與工匠精神[9]。今天理工類學(xué)生就是明天的科技工作者，需要具備探索未知、批判求實、追求真理、團隊合作、奉獻擔(dān)當(dāng)?shù)目茖W(xué)精神，以及敬業(yè)愛崗、精益求精、持之以恒、勇于創(chuàng)新的工匠精神。

再次，理工類專業(yè)課要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)倫理與工程技術(shù)倫理[9]。在今后的科學(xué)研究或技術(shù)創(chuàng)新活動中要遵守人與社會、人與自然，以及人與人之間關(guān)系的基本行為準(zhǔn)則，恪守科技活動中應(yīng)有的價值觀念、履行科技工作者的社會責(zé)任，并規(guī)范自己的行為。

最后，理工類專業(yè)課程最終要培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷與中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，成為又紅又專的社會主義建設(shè)者和接班人。無論在何時、何地、何種場合下要牢記自己是中國人，是長在紅旗下的新時代青年，要熱愛自己的祖國，忠誠于我們的黨，堅定“四個自信”，以及科技報國、回饋社會、造福人民的職業(yè)理想。理工類專業(yè)課程不僅要培養(yǎng)學(xué)生作為一名科技工作者應(yīng)有的家國情懷，還應(yīng)該著力培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的科技工作者”為核心，以科學(xué)性、時代性和民族性為基本準(zhǔn)繩，包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面[9]。

價值引領(lǐng)、知識傳授和能力培養(yǎng)三者是息息相關(guān)、相得益彰的一個總體，知識傳授和能力培養(yǎng)是日常教學(xué)的主要內(nèi)容，是教學(xué)評價的主體，而價值引領(lǐng)是教育的根本目標(biāo)，是教學(xué)的靈魂，是立德樹人的重要體現(xiàn)。有了恰當(dāng)?shù)膬r值引領(lǐng)與塑造，知識與能力的世界則是豐富的、積極向上的，有助于知識體系的升華;另一方面，學(xué)生建立了正確的意識形態(tài)，可以內(nèi)化為學(xué)習(xí)動力與職業(yè)理想，提升學(xué)習(xí)動力與學(xué)習(xí)熱情，促進更高效的學(xué)習(xí)行為與更顯著的學(xué)習(xí)效果。

因此，理工類課程教學(xué)中不僅要結(jié)合本專業(yè)、本課程的知識體系和發(fā)展水平傳授專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的綜合能力，還要注重課程思政的浸潤，結(jié)合學(xué)科特點“潤物細(xì)無聲”地進行科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理、工程倫理的教育，潛移默化地熏陶學(xué)生勇于探索與創(chuàng)新的科學(xué)精神和精益求精的大國工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，力求最終實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價值引領(lǐng)的高度統(tǒng)一。

三、思政元素融入教學(xué)全過程

數(shù)字信號處理是信息通信類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，課程的理論性和實踐性很強，而且有豐富的思政教育、工程思維的要素在其中。在“金課”建設(shè)過程中，教學(xué)團隊針對線上線下混合式“金課”的各教學(xué)環(huán)節(jié)的特點，挖掘與探索學(xué)科內(nèi)部的思政要素，并結(jié)合“六個下功夫”，重組教學(xué)內(nèi)容，并且在保證高階性、創(chuàng)新性的基礎(chǔ)上“潤物細(xì)無聲”地融入育人元素，在具有挑戰(zhàn)度的教學(xué)活動中開展價值引領(lǐng)的活動，豐富課堂內(nèi)容，使得各環(huán)節(jié)重點突出、特色鮮明。

課前自學(xué)環(huán)節(jié)包括課程導(dǎo)論和基礎(chǔ)知識點，導(dǎo)論部分主要是學(xué)科發(fā)展史與未來發(fā)展趨勢、課程背景等，這些內(nèi)容相對容易融入思政元素。通過對數(shù)字信號處理學(xué)科的發(fā)展歷史的講述，展示給學(xué)生科學(xué)研究螺旋式的發(fā)展進程、科學(xué)技術(shù)的進步從來不是一蹴而就的，是眾多科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶。該環(huán)節(jié)重點在培養(yǎng)學(xué)生的奮斗精神上下功夫，通過科學(xué)家的故事，展現(xiàn)堅韌不拔、艱苦奮斗的科學(xué)精神。

課中講授與研討環(huán)節(jié)，針對學(xué)生課前自學(xué)中的難點疑點展開講授和探討，該部分要有一定的高階性和創(chuàng)新性，幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系的同時培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，結(jié)合課堂內(nèi)容需要在培養(yǎng)學(xué)生堅定理想信念上下功夫、在引導(dǎo)學(xué)生厚植愛國情懷上下功夫、在激發(fā)學(xué)生增長見識上下功夫。例如，結(jié)合我國移動通信領(lǐng)域中的數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用、以及華為公司攻堅克難的故事，引導(dǎo)學(xué)生將個人發(fā)展與專業(yè)探索、與國家復(fù)興緊密聯(lián)系在一起，激發(fā)學(xué)生進行的理想信念和家國情懷，激勵學(xué)生探索未知領(lǐng)域和勇攀科學(xué)高峰的精神。

在課后小組討論環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生進行深度的團隊合作，培養(yǎng)語言交流和協(xié)商合作能力，一方面要尊重別人勞動成果、誠實守信，另一方面要敢于奉獻、不計個人得失。并且在加強學(xué)生的品德修養(yǎng)上下功夫，結(jié)合團隊與個人的經(jīng)典故事和榜樣的無私大愛精神，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。

在課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)，以小組合作的形式完成具有一定挑戰(zhàn)度的綜合實驗，要在增強學(xué)生的綜合素養(yǎng)上下功夫，不僅要提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，還要培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、知行合一的能力，培養(yǎng)學(xué)生注重環(huán)境保護、關(guān)注社會發(fā)展、尊重工程倫理，成為合格的社會主義建設(shè)者和接班人。

在綜合課程設(shè)計環(huán)節(jié)，以布置獨立課題的形式展開小組協(xié)作探究，以我國移動通信發(fā)展史上的重大技術(shù)突破背后的理論知識為核心內(nèi)容，以案例驅(qū)動式打造“獨立實踐、合作探究、主動構(gòu)建”為特色的學(xué)生主動學(xué)習(xí)方法。通過不同層面活動中所隱含的育人要素，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)并深刻體會“四個自信”，厚植愛國主義情懷和發(fā)揚中華民族艱苦奮斗精神，同時幫助學(xué)生樹立科技報國的理想信念;在合作探究過程中，不僅激發(fā)了學(xué)生的動手實踐與創(chuàng)新能力，而且也實現(xiàn)了專業(yè)課課程育人的教學(xué)目標(biāo)。

四、思政元素提升教學(xué)效果

挖掘數(shù)字信號處理課程的育人要素并“潤物細(xì)無聲”地融入教學(xué)內(nèi)容和各教學(xué)環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)了本課程的價值引領(lǐng)與知識傳遞、能力培養(yǎng)的相輔相成和高度統(tǒng)一，在課程持續(xù)建設(shè)中，通過走訪同行專家、企業(yè)專家，在授課學(xué)生中開展問卷調(diào)查、走訪座談等多維度反饋形式，以及教學(xué)團隊中開展參觀調(diào)研、頭腦風(fēng)暴等多種研討方式，逐步確立了本課程創(chuàng)新的復(fù)合式教學(xué)模式，解決了有限課堂時間與無限授課內(nèi)涵的矛盾，將教學(xué)時間與效果進行了全方位的延展，實現(xiàn)了“知識+能力+情懷”的高階教學(xué)目標(biāo)，從而實現(xiàn)“立德樹人”的課程總目標(biāo)。

從教學(xué)時間上可以看出，課程團隊將培養(yǎng)方案中的總學(xué)時按照不同教學(xué)功能分為知識傳授時長T1、能力培養(yǎng)時長T2、價值引領(lǐng)時長T3，如圖3所示。三部分相互獨立又相互交融。實際教學(xué)中知識傳授時長T1約占總學(xué)時的60%，其中純知識傳授時長占20%，知識傳授加能力培養(yǎng)時長占20%，知識傳授加價值引領(lǐng)時長占15%，而同時完成知識傳授、能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)三者的教學(xué)時長占總學(xué)時的5%，因此，本課程在規(guī)定學(xué)時內(nèi)完成了傳統(tǒng)教學(xué)中的知識傳授與能力培養(yǎng)，又將課程思政元素直接或間接地融入到二者中，形成了獨特的價值引領(lǐng)功能，三部分內(nèi)容相互滲透、融合，相輔相成，既縮短了教學(xué)時間，又提升了教學(xué)效果。根據(jù)多方反饋可以得出，融入課程思政的課程教學(xué)效果顯著，綜合育人效果達到了160%。

五、課程思政的融入策略

思政要素“潤物細(xì)無聲”地融入各教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)活動中，其融入策略與方法的不同是由育人目標(biāo)決定的，數(shù)字信號處理課程的育人目標(biāo)可以歸納為以下幾大類：理想信念、愛國情懷、科學(xué)精神、工程倫理和綜合素養(yǎng)等。下面本文將結(jié)合國家級線上線下混合式“金課”的建設(shè)過程，總結(jié)一下本課程在“立德樹人”方面的建設(shè)成果與教學(xué)設(shè)計。

（一）學(xué)科背景與我國國情緊密聯(lián)系

習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。[1]”把握住這個根本問題，就確定了理工類專業(yè)要“培養(yǎng)什么的人”這個問題的答案，就是要培養(yǎng)報效祖國、服務(wù)社會、造福人民的科技工作者和建設(shè)者。因此，在日常教學(xué)中，團隊將信息處理學(xué)科發(fā)展與我國國情、與世界整體發(fā)展相結(jié)合，提升學(xué)生對科技發(fā)展的目的性和服務(wù)性的感知與認(rèn)同，通過我國在信息處理領(lǐng)域的研究成果與通信領(lǐng)域的飛速發(fā)展，傳遞給學(xué)生一個道理：科學(xué)家是有祖國的，科學(xué)研究及其成果是有國界的。以我國通信領(lǐng)域的發(fā)展史為例：1G、2G時代，我國遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界水平，經(jīng)過不斷努力緊緊跟隨科技發(fā)展腳步，在3G時代我國勉強占得一席之位;到了4G時代，中國已經(jīng)意識到只有制定自己的規(guī)則，才能不落于人！中國企業(yè)經(jīng)過不斷的探索鉆研，最終做出了TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)，這是第一個中國主導(dǎo)具有全球競爭力的4G標(biāo)準(zhǔn)，而其理論基礎(chǔ)的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)）技術(shù)就是數(shù)字信號處理課程的重點知識FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換）算法的典型應(yīng)用。到了5G時代，華為通過提前部署、自主研發(fā)，提出的Polar技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與歐美分庭抗?fàn)?。通信系統(tǒng)離不開信息處理，我國通信領(lǐng)域的高速發(fā)展更離不開信息處理學(xué)科從理論基礎(chǔ)到實踐應(yīng)用各個層面上科研成果的貢獻。學(xué)科國情法就是建立在學(xué)科基礎(chǔ)上引入本學(xué)科在國民經(jīng)濟社會發(fā)展中的過程與貢獻，學(xué)科人才在其中的艱苦奮斗精神，讓學(xué)生了解中華民族的創(chuàng)造精神和艱苦奮斗精神，深刻認(rèn)識到“關(guān)鍵核心技術(shù)是國之重器”，用心感受科學(xué)技術(shù)在造福人民、在實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興過程中的重大作用。

（二）理論基礎(chǔ)與前沿技術(shù)緊緊相連

科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展和學(xué)科前沿、熱點是最能吸引學(xué)生眼球、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)要素，將專業(yè)知識與學(xué)科前沿相結(jié)合既可以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣又有利于培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷與社會責(zé)任。例如，人工智能領(lǐng)域中自然語言的分析與合成是目前信號分析領(lǐng)域研究的熱點之一，而“聽歌識曲”軟件就是以語言分析原理為基礎(chǔ)的一款年輕人喜聞樂見的軟件，以聽紅歌識紅曲為例，引出本課程難點和重點知識——利用離散傅里葉變換對信號進行頻譜分析，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計思維導(dǎo)圖如圖4所示，通過技術(shù)前沿與課程知識點相結(jié)合，通過傅里葉變換揭示信號的本質(zhì)，方便學(xué)生理解課本知識的同時，更能夠讓學(xué)生深刻地感受到再高端的技術(shù)也離不開理論知識，深厚的理論基礎(chǔ)是技術(shù)突破的有利保證，幫助學(xué)生樹立努力學(xué)習(xí)、服務(wù)社會的理想信念。

（三）信息技術(shù)與社會熱點息息相關(guān)

信息技術(shù)空前發(fā)展不僅推動了社會的進步，而且也和我們個人的生活、工作密不可分，尤其是在重大突發(fā)事件發(fā)生時，各種通信技術(shù)起到了保障救援、緊急救助、應(yīng)急通信等作用，而現(xiàn)代通信技術(shù)就是信息技術(shù)的典型代表之一。

例如，在2020年新冠肺炎疫情大爆發(fā)時，武漢全面封城，通過網(wǎng)絡(luò)直播或視頻可以了解封城后武漢的真實情況;另外，央視推出《共同戰(zhàn)“疫”》，24小時直播武漢雷神山、火神山醫(yī)院的建設(shè)現(xiàn)場，全國千萬網(wǎng)民通過5G網(wǎng)絡(luò)進行云監(jiān)工，在遠(yuǎn)方祝福武漢給武漢加油，而我們的學(xué)生也是其中一員。那么“5G技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么？”“有哪些技術(shù)支撐海量數(shù)據(jù)的實時處理和高速傳輸呢？”“這些技術(shù)與本課程又有哪些聯(lián)系？”這些問題都可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此，從5G技術(shù)引出了DFT（Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換）理論和FFT算法，將理論基礎(chǔ)、工程技術(shù)與典型應(yīng)用有機地統(tǒng)一起來，引導(dǎo)學(xué)生體會“核心技術(shù)是國之重器”，樹立其科技報國的信念，激發(fā)其科技報國的決心。

（四）從科學(xué)家身上學(xué)習(xí)科學(xué)精神

理工類課程除了傳授專業(yè)知識、培養(yǎng)專業(yè)能力以外，還要塑造科學(xué)精神、工匠精神，以及學(xué)科素養(yǎng)。信號與信息處理學(xué)科包括信號采集、處理、傳輸?shù)?，是現(xiàn)代科技發(fā)展的熱點之一，也是我國科技發(fā)展戰(zhàn)略的重點，數(shù)字信號處理技術(shù)始于上世紀(jì)四五十年代，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而被廣泛應(yīng)用，大量科學(xué)家為該學(xué)科的發(fā)展付出了畢生的心血，從這些科學(xué)家身上我們可以學(xué)習(xí)到堅持不懈的科學(xué)精神、可以體會到興趣是最好的老師、更可以感受到老一輩科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神。例如，前面提到的法國著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家約瑟夫·傅里葉不懼權(quán)威，堅持13年終于出版專著《熱的解析理論》;例如，在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科成績卓越的MIT教授諾伯特·維納，從小就興趣廣泛，喜歡鉆研，因此他的學(xué)術(shù)成果涉及數(shù)學(xué)、物理、信號處理、控制論等多領(lǐng)域，尤其是維納濾波器是數(shù)字信號處理領(lǐng)域著名的線性濾波器;例如，我國著名的信號處理專家張賢達教授，幾十年如一日堅守在教學(xué)科研一線，對我國通信技術(shù)發(fā)展作出了巨大貢獻，同時也為祖國培養(yǎng)了大批通信人才，而張教授的經(jīng)典教材《現(xiàn)代信號處理》更是通信專業(yè)的必讀書目。通過這些科學(xué)家的故事讓學(xué)生體會到堅韌不拔、堅持不懈的科學(xué)精神，以及作為通信人應(yīng)有的家國情懷。

（五）工程倫理融入日常教學(xué)

伴隨著工程教育專業(yè)認(rèn)證的火熱推進，占據(jù)中國高等教育“三分天下有其一”的工程教育也在不斷完善并持續(xù)改進中，而專業(yè)認(rèn)證的12點畢業(yè)要求中明確規(guī)定對培養(yǎng)學(xué)生在工程與社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等非技術(shù)方面的能力，強調(diào)畢業(yè)生在工程實踐中要考慮經(jīng)濟效益、關(guān)注社會可持續(xù)發(fā)展、更要重視環(huán)境保護等因素，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，以及對職業(yè)道德與職業(yè)規(guī)范的理解，這些其實都是工程倫理的范疇。在日常教學(xué)中，潛移默化地幫助學(xué)生建立一個合格工程師所必備的道德與素養(yǎng)，對責(zé)任的敬畏之心，堅守對科學(xué)研究的初心和底線，當(dāng)代工程師應(yīng)該誠實、正直，不弄虛作假，尊重他人研究成果，遵守人道主義標(biāo)準(zhǔn)，在工程實驗中不能捏造實驗數(shù)據(jù)、偽造實驗結(jié)果，更不能剽竊他人工作成果，這不僅是沽名釣譽的行為，更會干擾甚至阻礙科學(xué)技術(shù)的進步。例如轟動全球的黃禹錫造假事件，身為韓國著名生物學(xué)家的黃禹錫授意研究組成員在2005年的論文中偽造干細(xì)胞個數(shù)、DNA分析結(jié)果等關(guān)鍵實驗數(shù)據(jù)，編造了論文，并要求他人提供了“質(zhì)量好”的虛假干細(xì)胞照片等。造假事件暴露后，其對科學(xué)研究造成了惡劣的影響，對他人的科研成果造成了干擾，因此黃禹錫也得到了應(yīng)有的懲罰。課堂上通過典型故事加深學(xué)生對工程倫理的認(rèn)同，警示學(xué)生自覺遵守倫理規(guī)范、加強學(xué)風(fēng)建設(shè)、嚴(yán)懲學(xué)術(shù)不端行為，沉下心來做學(xué)問。

（六）在合作探究中完善價值塑造

合作學(xué)習(xí)是提高學(xué)生主動性的一種有效手段，通過布置小組合作完成綜合性作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的主動鉆研、解決復(fù)雜工程問題的能力及其對應(yīng)的價值塑造。本課程的翻轉(zhuǎn)課堂前，學(xué)生會分小組研究一個課題，通過各種途徑查閱資料、提煉方法，最終解決一個工程問題。例如在研討課堂中，老師在拋出問題“DFT是否適合計算機實現(xiàn)？”后，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)理論上的DFT的運算量，并嘗試計算多種不同型號DSP芯片在計算1 024點DFT時需要耗費的時間，結(jié)合信號實時處理系統(tǒng)的性能指標(biāo)，歸納總結(jié)得到“DFT不滿足實時信號處理要求”這個結(jié)論。因此學(xué)生會感到疑惑，為什么DFT在理論上是完全可行的，但實際工程中又不能滿足要求，那么這個問題該如何解決？這是數(shù)字信號處理的一條主線，讓學(xué)生自主探究可以幫助其深刻理解DFT理論基礎(chǔ)的重要性與工程實踐的必要性;從DFT理論到FFT方法實現(xiàn)，再到OFDM技術(shù)及其在4G中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生通過知識創(chuàng)新來解決關(guān)鍵核心技術(shù)的信心，培養(yǎng)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰、科技報國的決心。

（七）多種思政元素相互融合

在實際教學(xué)中，我們也經(jīng)常采取將多種思政元素相互融合的方法，從多角度展示知識點內(nèi)的育人功能。以本課程第3.4節(jié)利用DFT進行模擬信號的頻譜分析為例，說明多種思政元素如何融入相互融合的策略與教學(xué)設(shè)計中，如圖4所示。首先，通過技術(shù)實例引入——聽歌識曲《萬泉河水清又清》紅色歌曲引入，揭示信號頻域分析的重要性與必要性，引出信號頻域分析的方法，即傅里葉變換;接下來，與學(xué)生分享傅里葉的生平故事，從科學(xué)家的身上體會堅韌不拔的科學(xué)精神;第三，在分析信號頻譜時出現(xiàn)兩種誤差，引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么實際工作中我們?yōu)榱丝朔环N誤差而接受另一種誤差？”讓學(xué)生理解工程實踐中主要矛盾與次要矛盾的關(guān)系，以及在我們實際工作中的指導(dǎo)意義;最后通過不同信號譜分析的流程，總結(jié)出譜分析的根本目標(biāo)（即譜分析的初心），就是要利用現(xiàn)代技術(shù)盡可能揭示信號的本質(zhì)，為人們的生活、工作帶來便利。

六 結(jié)束語

理工類專業(yè)課要實現(xiàn)“立德樹人”教育目標(biāo)，需要結(jié)合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系科學(xué)，合理地確定課程目標(biāo)，然后根據(jù)課程目標(biāo)整合課程內(nèi)容，逐層分解知識結(jié)構(gòu)，全局確定育人元素，通過“基因式”融入專業(yè)課程，將課程思政貫穿于課程教學(xué)的全過程，在傳輸知識和培養(yǎng)能力的同時，塑造價值引領(lǐng)，突出專業(yè)課的育人價值，讓立德樹人“潤物細(xì)無聲”。

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