OBE理念下《數(shù)字信號處理》課程思政教學(xué)探究與實踐

張娜　李亞文　王園園

摘 要：立德樹人是貫徹落實新時期“金課”建設(shè)的根本，課程思政是實現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)的重要環(huán)節(jié)?；谝詫W(xué)生產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE理念下課程思政與“金課”融合，以電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課《數(shù)字信號處理》為實踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與考核評價等三個方面進(jìn)行改革，實現(xiàn)知識傳授與思想政治教育的同向而行。使得知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化，將課程內(nèi)容和思政元素有效連接，創(chuàng)建課程思政教學(xué)案例；探索線上+線下的混合式“互聯(lián)網(wǎng)+課程思政”的教學(xué)方式；構(gòu)建知識、能力及思政素養(yǎng)“三位一體”的多方位考核體系。

關(guān)鍵詞：課程思政 OBE理念 金課 立德樹人

1 引言

2018年教育部首次提出建設(shè)五類“金課”，2019年習(xí)近平總書記指出立德樹人是落實新時代“金課”建設(shè)的根本[1-3]。在課堂教學(xué)這個主渠道的同時提升思想政治教育，使各類課程均與思政元素有效連接，落實立德樹人的根本任務(wù)[4-5]。OBE（Outcomesbased Education）就是“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的一種教育理念，因此OBE成為新時代“金課”建設(shè)的一種基本教育模式[6-7]。如何將OBE理念下課程思政與“金課”融合，為新時期大學(xué)生設(shè)計適合他們的高效、全面、生動的課堂變得極為重要。

2 《數(shù)字信號處理》課程現(xiàn)狀分析

《數(shù)字信號處理》課程是該校電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要由離散信號的時域、頻域分析和設(shè)計濾波器這三大部分組成，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定，要求學(xué)生掌握該課程中的基本概念，如何在時域和頻域中對離散信號進(jìn)行分析，如何設(shè)計濾波器，并能夠解決實際工程中的信號處理所存在的問題。如何能讓大部分學(xué)生有效地吸收相關(guān)知識，反思以往教學(xué)過程主要存在以下不足之處：

（1）我校被定位為地方應(yīng)用型本科院校，該課程對數(shù)學(xué)功底要求較高，而大部分學(xué)生在此方面的基礎(chǔ)較薄弱、邏輯思維較欠缺，使學(xué)生對知識點的理解及應(yīng)用掌握不到位，分析和解決問題的能力欠缺；

（2）大多采用“老師講解，學(xué)生被動接受”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，無法調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性缺乏創(chuàng)造性，難以實現(xiàn)全程和全方位育人；

（3）按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案，教師為了在有限的課時內(nèi)完成大綱任務(wù)，并沒有融入相應(yīng)的思政元素，無法激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷。

因此，在新時期新工科背景下以O(shè)BE理念下課程思政與金課融合的探究與實踐勢在必行。以《數(shù)字信號處理》課程為實踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與考核評價等三個方面來改革，在課程中加入思政元素，充分調(diào)動學(xué)生的積極性及解決問題的能力，為民族復(fù)興培養(yǎng)接班人。

3 OBE理念下《數(shù)字信號處理》課程思政改革

課程建設(shè)主要是由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核評價等四個方面組成，如圖1所示的完整閉環(huán)，圖2為《數(shù)字信號處理》課程圍繞上述四方面所設(shè)計的一體化導(dǎo)圖。

3.1 課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

3.1.1 知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化

《數(shù)字信號處理》課程主要由主要由離散信號的時域、頻域分析和設(shè)計濾波器這三大部分組成，章與章之間聯(lián)系緊密，知識點較相似，但概念抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多且相似，使得學(xué)生學(xué)起來易混淆、難理解。因此，教師應(yīng)幫助學(xué)生對知識進(jìn)行系統(tǒng)的梳理，首先將課程分成幾大部分，其次羅列出每一部分中的重點內(nèi)容，最后詳細(xì)列出每一部分中的重要知識點，將相似知識點加以區(qū)分，形成思維導(dǎo)圖。

3.1.2 設(shè)計課程思政教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)建案例教學(xué)庫

以教學(xué)目標(biāo)中的-素養(yǎng)目標(biāo)為主導(dǎo)，將思政元素有效地串聯(lián)到課程中，結(jié)合課程知識和能力目標(biāo)，達(dá)到潛移默化、潤物細(xì)無聲的育人效果。根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求及培養(yǎng)目標(biāo)，對數(shù)字信號處理課程中的部分知識點與課程思政點及培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行映射。

（1）時域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析

課堂中播放一曲紅色歌曲《歌唱祖國》，指出跳躍的不同音符—不同聲音的時域信號，耳朵聽到的聲音—時域信號對應(yīng)的頻率特點，引入時域信號的頻率特點即對時域序列求其傅里葉變換，并在講解知識時插入法國數(shù)學(xué)家傅里葉、美國電氣工程師奈奎斯特等代表人物的勵志故事和先進(jìn)事跡。給學(xué)生們樹立榜樣，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生在知識的世界里探索拼搏，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)他們樹立正確的三觀。

（2）周期序列的傅里葉變換及性質(zhì)

課堂上通過經(jīng)濟(jì)的康波周期、股市的牛熊周期、資本主義的經(jīng)濟(jì)危機(jī)周期、氣候變化周期等，來引出周期信號。利用序列的周期性，引出現(xiàn)代科技技術(shù)升級更替非常快，比如移動通信的發(fā)展在二十年左右從2G→3G→4G→5G。讓電類學(xué)生了解行業(yè)的發(fā)展需求與就業(yè)方向，要求學(xué)生要以發(fā)展的眼光看問題，樹立終身學(xué)習(xí)的理念。

（3）DFT、FT及ZT的關(guān)系

同一序列根據(jù)定義求出其DFT變換、FT變換及Z變換，并比較其相似點與不同點。提出對同一問題對需要從不同域進(jìn)行分析，引申出事物具有多面性，需全方位、多角度思考，尋求問題解決辦法。培養(yǎng)學(xué)生以哲學(xué)觀點主動探究發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

（4）快速傅里葉變換（FFT）的實現(xiàn)及應(yīng)用

對某一算法的評價標(biāo)準(zhǔn)之一即算法的計算量，通過計算同一序列的傅里葉變換和快速傅里葉變換的計算量，得出快速傅里葉變換的運算次數(shù)大大減小。提出該計算可由DSP芯片實現(xiàn)，結(jié)合民族企業(yè)華為為首的高科技企業(yè)在西方列強(qiáng)的全面打壓下仍不屈不撓，將知識應(yīng)用與國家科技面臨的挑戰(zhàn)結(jié)合起來。增強(qiáng)學(xué)生的愛國情懷，推動了社會進(jìn)步和民族復(fù)興的責(zé)任感。

（5）濾波器的設(shè)計

專題研討—“模塊化+項目化”的形式開展，教師提前布置任務(wù)，以小組為單位，小組成員分工收集資料進(jìn)行理論分析和設(shè)計并以小組為單位進(jìn)行匯報答辯，進(jìn)行自評、互評及教師點評。綜合考查學(xué)生分析問題、團(tuán)隊合作等方面的能力和素質(zhì)。將思政的切入點融入實驗項目、課程設(shè)計和大作業(yè)中，將職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神融入實踐技能訓(xùn)練達(dá)到知行合一。

3.2 課程思政教學(xué)方式改革

OBE理念是“以學(xué)生為中心”的產(chǎn)出導(dǎo)向的一種教育理念。為了以學(xué)生為主體，需要對教學(xué)方法和手段進(jìn)行創(chuàng)新，探索線上＋線下混合式的“互聯(lián)網(wǎng)＋課程思政”教學(xué)模式。

3.2.1 線上教學(xué)模式

教師在某個平臺上發(fā)布線上教學(xué)資源，教學(xué)資源主要為部分知識的基本概念、基本性質(zhì)

及其應(yīng)用，相關(guān)思政元素的視頻及預(yù)習(xí)題等，教師布置每次的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生提前學(xué)習(xí)完成。線上課堂包含簽到、答疑、作業(yè)互評、專題討論、布置分組任務(wù)等，激勵學(xué)生的主動性，增強(qiáng)師生及生生間的互動。

3.2.2 線下教學(xué)模式

線下課堂中，教師根據(jù)最新科技前沿，將思政元素融入到課堂中，課堂可采取項目驅(qū)動式、專題討論、翻轉(zhuǎn)課堂、軟硬件結(jié)合的教學(xué)方式，圍繞著蘊含思政元素的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。課后，教師對課前和課中兩個階段的教學(xué)活動進(jìn)行反思總結(jié)，搜集與本知識點相關(guān)的思政育人信息，補(bǔ)充線上學(xué)習(xí)資源，精心設(shè)計課后練習(xí)，重在知識的應(yīng)用，促進(jìn)創(chuàng)新，將線上課堂與線下課堂進(jìn)行有效銜接。

3.3 課程思政考核評價改革

根據(jù)OBE逆向設(shè)計原則，課程思政考核評價應(yīng)根據(jù)數(shù)字信號處理課程對電信及電科專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況，以課程教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向設(shè)計。

3.3.1 創(chuàng)新考核評價內(nèi)容與方式

為達(dá)成畢業(yè)要求指標(biāo)點，與教學(xué)目標(biāo)為目的，構(gòu)建知識、能力和思政素養(yǎng)“三位一體”的考核評價目標(biāo)[8]。打破傳統(tǒng)的“一卷定結(jié)果”的單一終結(jié)性考核，形成過程性評價（55%）+終結(jié)性評價（45%）的方式，如過程性評價=線上課堂25%+線下課堂55%+課后20%組成，增強(qiáng)過程性評價，轉(zhuǎn)移評價重心。

3.3.2 自評與互評相結(jié)合

以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課程思政應(yīng)打破教師作為唯一主體評價的現(xiàn)狀，實現(xiàn)多元化的評價主體。教師根據(jù)人才培養(yǎng)方案、畢業(yè)要求和課程特點，制定考核方式和評價標(biāo)準(zhǔn)；學(xué)生可進(jìn)行自評和互評，通過相互學(xué)習(xí)來加深對課程知識的理解與掌握，增強(qiáng)團(tuán)隊合作能力及集體榮譽(yù)感?！稊?shù)字信號處理》課程考核評價改革設(shè)計如圖3所示。

4 結(jié)語

針對目前《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)、實踐中所存在的問題，探索將OBE理念、課程思政融合于該課堂教學(xué)中，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核評價等三個方面來進(jìn)行改革，實現(xiàn)知識傳授與思想政治教育的同向而行，充分調(diào)動學(xué)生的積極性及解決問題的能力，充分發(fā)揮專業(yè)課在學(xué)生人生觀中的帶頭作用，為民族復(fù)興培養(yǎng)接班人。

基金資助：商洛學(xué)院教改項目（22jyjx127）。

基金項目：陜西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題（SGH22Y1466）。

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