信號與系統課程思政教學探索

【摘要】信號與系統是面向電氣類專業的學生開設的一門重要的專業基礎課，該課程本身蘊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，在知識傳授和能力培養的過程中引導學生樹立正確的價值觀。本文從融入馬克思主義立場觀點方法、融入社會主義核心價值觀、融入理想信念的培養、融入科學精神的培養和融入工匠精神的培養等方面進行了有益的探索。

【關鍵詞】信號與系統? 課程思政? 教學探索

【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

【基金項目】西南石油大學“課程思政”示范課程（信號與系統）;四川省應用型示范課程（信號與系統）;教育部2020年產學合作協同育人項目“多目標融合的信號與系統‘金課’建設”（項目編號：202002184049）。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）10-0041-02

一、引言

信號與系統是面向電氣類專業的學生開設的一門重要的專業基礎課，共計56學時，具有覆蓋面廣、課時多的特點。

信號與系統是在大學二年級開設，這一時期正是學生從心理到行為逐步走向成熟的過渡期與轉折期，是引導學生樹立正確的價值觀的關鍵時期。信號與系統被麻省理工學院著名教授奧本海姆稱為是工程類專業的學生所學習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，在傳授知識的同時，不但要注重培養學生的各方面能力，而且要特別注重引導學生樹立正確的價值觀。

二、融入馬克思主義立場觀點方法

當代大學生應當樹立馬克思主義立場觀點方法。

1.理論聯系實際

信號與系統課程具有較強的理論性，概念抽象，學生難以理解，更不能與實際相結合。為此，筆者注重從實際應用角度講授課程內容，結合工程實際幫助學生理解概念，引導學生在理論知識學習的過程中多思考理論知識在實際的工程應用中會有什么樣的問題，從而培養學生理論聯系實際的作風。

下面以信號與系統課程中的“抽樣定理”為例，介紹筆者在培養學生理論聯系實際的作風方面進行的探索。

在抽樣定理部分，講授由抽樣信號恢復原始信號的條件時，教師可以從實際應用的角度指出：這個條件有兩個方面與實際情況是不一樣的，一個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，在實際應用中是沒有辦法實現的;另一個是抽樣定理要求原始信號的頻帶必須是有限的，但是實際信號的頻帶通常并不是這樣的[2]。通過這種方式進行教學，就可以有效引導學生思考所學的理論知識到底應該如何在實際工程中應用，從而使學生樹立起理論聯系實際的作風。

此外，在介紹隨機信號的概念時，就可以結合生活中的噪聲、電網電壓的隨機波動;在介紹周期信號的概念時，就可以結合實際向學生指出：在實際應用中，絕對的周期信號是不可能存在的，一般只要在一個相對比較長的時間范圍內信號滿足周期性就可以了。

2.量變、質變規律

在信號與系統課程的“奇異函數”部分，在分別介紹幾種奇異函數后，可以總結出幾種奇異函數之間的關系：對單位沖激偶進行積分可以得到單位沖激函數，對單位沖激函數進行積分可以得到單位階躍函數，對單位階躍函數進行積分可以得到單位斜變函數[3]。在此基礎上指出：積分的過程是一個量變的過程，當量變發展到一定的程度時將引發質變，使得一種奇異函數演變為另一種奇異函數，質變是量變的結果，但量變不因質變而停止。并進一步引導學生：學習的過程就是一個量的積累的過程，學習時必須要踏踏實實地做好量的積累，有朝一日才能實現質變。

3.一分為二

在信號與系統課程的“拉普拉斯變換”部分，可以介紹相關歷史人物——拉普拉斯其人：他是一位偉大的科學家，但另一方面，他在政治上卻是一個兩面派。在此基礎上可以指出：任何事物都有正反兩面性，看問題要看正面也要看反面，如同一個硬幣的正反兩面。引導學生：要學會全面看待人或事物，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度去看待世界上的一切人或事物。

4.對立統一規律

傅里葉變換的尺度變換特性表明，如果對信號的波形進行壓縮，那么信號的頻帶將會被展寬[4]。在數字通信中，如果要提高通信速度，就必須壓縮信號的脈沖寬度，這時將會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。在此基礎上可以指出：矛盾是普遍存在的。并進一步引導學生：“人生時時處處也都有矛盾，學習與生活的矛盾，就業與考研的矛盾，個人與集體的矛盾等等，因此我們必須學會正確處理各種矛盾。”

三、融入社會主義核心價值觀

筆者在信號與系統課程中注重從愛國、敬業、誠信、友善等方面引導學生。

下面以“愛國”為例，介紹筆者在融入社會主義核心價值觀方面進行的探索。

在信號與系統課程的第一次課上，首先從課程名稱出發提出三個問題：（1）什么是信號？日常生活中接觸過哪些信號？（2）什么是系統？日常生活中接觸過哪些系統？（3）信號與系統之間是什么關系？引導學生思考，從而引入本課程。

學生對信號的概念和系統的概念都是有所了解的，但是對信號與系統之間的關系并不清楚。因此，接下來分析信號與系統的關系：（1）信號不能離開系統單獨存在;（2）系統一定是要對信號進行處理的[5]。在此基礎上可以指出：“信號與系統之間有著不能分割的關系，正如我和我的祖國，一刻也不能分割。”這樣既幫助學生形象地理解了信號與系統的關系，又引導了學生正確理解個人與祖國的關系。

為進一步加深學生對信號與系統之間關系的認識，接下來分析一個實例：能夠對輸入的音頻信號進行混響處理的電子音效系統。該實例中采用的音頻為“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，讓學生仔細辨別二者有什么不同，并引導學生熱愛祖國。

隨后從我國古代的號角、烽火臺，到現代的5G通信、北斗導航，介紹信息傳遞方式的發展歷程。

在號角部分，向學生展示關于號角的精美圖片和古詩;在烽火臺部分，向學生展示關于烽火臺的精美圖片和古詩;使學生能夠感受到我國悠久的歷史文化，從而激發起學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通信方面領先世界;在北斗導航部分，介紹我國的北斗導航系統已經邁進了全球服務的新時代;使學生感受到我國現代科技的迅速發展，從而增強學生的民族自豪感，并激發起學生科技報國的家國情懷。

又如在“敬業”方面，則可以結合課程中的“系統的穩定性分析”這一內容，介紹實際生產中由于工作人員的疏忽而導致系統失去穩定性的案例，引導學生要愛崗敬業。

四、融入理想信念的培養

理想信念是人生之鈣。下面結合信號與系統課程中的“卷積”部分，介紹筆者在教學中融入理想信念的培養方面進行的探索。

首先進行熱身活動，隨機請一位同學朗誦《勸學》中的一段文字，使學生感受古典文學的韻律美和哲理美，引導學生勤奮學習;設置懸念：這一段文字與本次課的學習內容有什么關系呢？從而為后面討論卷積的識別埋下伏筆。

接下來學習卷積的概念和卷積的應用。在卷積的應用部分，在簡要介紹卷積的幾種應用之后，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，讓學生分辨二者的區別，引導學生思考如何從原始聲音得到具有混響效果的聲音。其中音頻采用關于理想信念的名人名言，引導學生為了理想而堅持不懈地努力。

隨后學習卷積的識別，以“背單詞”問題為例進行分析，引導學生識別卷積并得出結論。在“背單詞”問題的分析過程中，以兩名同學同時開始背單詞為例，一名同學背單詞時斷時續，而另一名同學則每天都堅持背單詞，幾天后兩名同學能記住的單詞就有了顯著差別，從而適時指出：“只有鍥而不舍地努力，才能實現目標！”引導學生要努力學習以實現自己的人生理想。

最后將《勸學》中的“鍥而不舍，金石可鏤”與“背單詞”進行對比，引導學生思考二者的相似性，分析“鍥而不舍，金石可鏤”蘊含的卷積思想，使學生體驗傳統文化與現代科學的相通性。

五、融入科學精神的培養

工科學生應當具有科學精神。在信號與系統課程中，可以通過相關學科歷史人物尋找真理、探索科學、不斷創新的事跡，以及北斗衛星導航系統等我國重大自主創新的事例，一點一滴地培養學生的科學精神。

例如在信號與系統課程的“抽樣定理”部分，就可以介紹抽樣定理的重要貢獻者——香農的事跡，引導學生學習香農重視實踐、永不滿足的科學精神;在“傅里葉級數和傅里葉變換”部分，就可以介紹傅里葉的事跡，引導學生學習傅里葉勇于創新、不迷信和畏懼權威、即使遇到挫折也不會輕易放棄的科學精神。

六、融入工匠精神的培養

工匠精神的核心是精益求精的品質精神。筆者在信號與系統課程的實驗教學中，要求學生認真進行實驗操作，精心測量實驗數據，仔細分析實驗誤差;在課程的作業和報告的寫作方面，要求學生做到邏輯清晰、結構完整、書寫整潔、步驟齊全。通過這些方式，著力培養學生嚴謹的態度、細致的作風和精益求精的精神。

七、結語

信號與系統課程蘊含有豐富的思想政治教育元素。本文介紹了筆者在信號與系統課程思政方面進行的一些初步探索。不同的專業課程具有各自不同的特點，在教學實踐中，教師需要根據各自課程的具體情況，深入思考和探尋自己的課程中都蘊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生進行價值觀的引導。

參考文獻：

[1]奧本海姆，威爾斯基，納瓦卜.信號與系統[M].2版.北京：電子工業出版社，2013.

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

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

[4]鄭君里，應啟珩，楊為理.信號與系統[M].3版.北京：高等教育出版社，2011.

[5]陳后金，胡健，薛健.信號與系統[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，研究方向為信號分析與處理。