“數字信號處理”課程思政教學的融入點探索

徐艷 朱孔偉

[摘 要] “數字信號處理”是國內外信息類專業的基礎課，理論性和技術性都比較強，授課教師大多數都以講授專業知識為主，少有人文關懷的內容。因此，需要將與課程有關的思政元素融入課堂教學中去，潛移默化地對學生進行思想政治教育，完成“立德樹人”的根本任務。通過對課程思政在教學中的必要性、如何根據“數字信號處理”的課程性質實施課程思政、思政教育在“數字信號處理”教學中的融入點三個方面的探討，真正達到“潤物細無聲”的教學效果。

[關鍵詞] 立德樹人;課程思政;工科專業;數字信號處理

[基金項目] 2020年度臨沂大學博士科研啟動基金（HYDX2020BS003）

[作者簡介] 徐 艷（1978—），女，山東臨沂人，碩士，臨沂大學信息科學與工程學院講師（通信作者），主要從事模式識別、醫學圖像配準等研究;朱孔偉（1974—），男，山東臨沂人，博士，臨沂大學信息科學與工程學院講師，主要從事自動化控制等研究。

[中圖分類號] G641? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）07-0117-04? ? [收稿日期] 2020-12-07

在思想政治教育中課堂教學是非常重要的環節。因此，需要挖掘各學科所蘊含的思政資源，將其運用到日常的課堂教學中去，保證學生在各個成長階段都有思政學習，都不缺席思政教育，形成一個“傳授知識、培養能力、塑造價值”三維的教學和育人體系，全體教師都承擔起立德樹人的職責。

作為一名專業課教師，需要深刻思考如何在日常的課堂教學中融入思政元素，潛移默化地對學生進行思想政治教育，讓學生明確自己前進的目標，為祖國貢獻自己的一份力量[1，2]。理工科課程大都是展示客觀的自然科學知識、揭示事物的客觀規律，幾乎與思想政治不沾邊[3]。因此，在教學過程中就面臨著如何找到融入點，自然而然地將思政元素融入自然學科的教學過程中去，以達到兩者有機融合的問題。“數字信號處理”是信號處理知識體系中的一門專業基礎必修課程，本文從開展課程思政的必要性、如何根據“數字信號處理”的課程性質實施課程思政、思政教育在“數字信號處理”教學中的融入點探索三個方面進行了論述。

一、實施課程思政的必要性

（一）課程思政是引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀的重要環節

大學時期是學生形成自己的世界觀、人生觀、價值觀的關鍵時期，隨著改革開放的不斷深入發展、家庭經濟水平的不斷提升，一些大學生以自我為中心，自私自利，對自己不夠自律，對他人不夠尊重，對國家、社會和家庭沒有擔當與責任意識，不敬畏自然，也不敬畏生命。伴隨著中西文化的交融，在面臨升學、就業等壓力時，有不少學生表現出了心理承受力弱、缺少基本的人與人之間的信任、缺乏團隊合作意識。學生正確的價值走向的引領不能只靠黨團組織、輔導員、思政課堂，專業課堂也要發揮其育人功能，這就要求專業課教師在知識傳授的同時要加入人文思政教育。人文思政教育猶如茫茫黑夜中的一盞燈塔，給正在成長的學生指明了前行的方向，引導他們走向正確的道路，教會他們思考人生，幫助他們形成正確的“三觀”，引領學生朝著正確的方向發展，把自己塑造成為一個對國家、社會、家庭有用的人。

對于理工科的學生而言，理工科課程占了90%之多，有關的人文課程不及10%，而在這為數不多的人文課程中，思想教育課程的比重就更少了，這就意味著理工科的學生受到思想教育的機會比較少。人文思政教育不僅能影響到一個學生的成長走向，更和國家的發展息息相關。中華民族幾千年沉淀下來的歷史文化、中國共產黨帶領人民從站起來到富起來、強起來所經歷的不屈不撓的革命歷史及艱苦奮斗的精神都為思想政治教育提供了依托，貢獻了力量。因此我們要利用好這些精神文明和文化瑰寶，從中汲取養分，使思想政治教育永遠保持活力，再將之融入大學教育中，這樣既能提升大學生的思想道德水平、看待問題的眼光和解決問題的能力，又能提升大學生責任擔當意識，同時也能提升整個思政教育的大格局。充分利用他們學習的所有課程，在課程中融入思政元素，潤物細無聲地在學生的成長過程中給予正確的引導。

（二）課程思政是高等院校實現人才培養目標的需要

高校是培養人才的搖籃，是學生接受科學文化知識、培養良好品德、樹立正確的“三觀”的主要場所。因此，在所有的課程中實行課程思政是高等院校實現人才培養目標的需要。

高等教育根本任務是立德樹人，其最終目標是培養德智體美勞全面發展的社會主義現代化的建設者和接班人[4]。不同專業、不同學科，雖然所學的專業課程不一樣，但最終都是為社會主義現代化建設培養人才。高校辦學需圍繞培養目標，對課程體系進行改革創新，增強育人合力。這就要求高校建立課程思政體系，充分發揮各類課程的思想政治教育作用。所以，教學不能局限于專業知識，而是要讓學生多方面了解各類熱點話題，真正做到從專業技能、思想行為上全方面提升自己。

黨的十八大以來，黨中央明確提出要打造“大思政”格局。所謂“大思政”，就是思想政治教育不局限于相關專業的學生，而是要把思政教育的理念落實到教育的不同階段、不同專業、不同環節當中去，讓思政教育影響到每一個學生[5，6]。因此，高校需要深化改革思想政治教育教學制度，尋找各學科專業課與思政教育的結合點，在日常授課中融入思政元素，充分發揮每一門課的專業技能授予和思想教育引領功能，這樣才能真正體現出高等教育人才培養的本質和目標。

（三）新時代要求下，新工科人才培養的需要

新興產業，如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，當然也包括傳統工科專業的升級改造[7]。在新興產業對應的新時代要求下，高校要培養適應新時代需要、全面發展的新工科人才。這就要求我們以立德樹人為引領，在專業課的知識點講解過程中，合理融入人文思政理念，如將誠信、敬業、友善、愛國等理念傳遞給學生，使之成為專業過硬、責任擔當、品德高尚、樂于奉獻的合格的社會主義建設者和接班人。

二、如何根據“數字信號處理”的課程性質實施課程思政

隨著信息、通信、計算機科學與技術、人工智能的迅速發展，數字信號處理的理論得到快速發展，從20世紀六七十年代開始，數字信號處理已快速形成一個主要的學科領域，“數字信號處理”這門課程不僅是我國國內，也是國外電子信息和通信工程及自動控制等所有電類專業的專業基礎必修課程，該課程在培養專業人才方面和建設專業知識架構方面都起到了重要的作用。這門課程一般是在學生學習完“信號與系統”課程之后，進一步學習其他專業選修課的專業平臺課，理論性比較強，概念比較抽象，內容涉及大量數學公式的推導。針對數字信號和時域離散信號，它從理論知識的層面建立了完善的分析方法和系統模型，對信號與系統的分析與解答從時域和頻域等多個角度提供了有效的解決方案，同時給出了IIR和FIR多種濾波器的設計方案。該課程的實驗部分是基于MATLAB這一通用的仿真分析軟件進行實驗仿真。“數字信號處理”是一門理論知識與實際工程應用密切結合的課程，在教學的過程中可結合實際的工程應用，使學生更能深入理解信號處理方面的內涵和本質。

傳統的“數字信號處理”課程的授課方式大多是以老師在課堂上講授課本知識、課下布置作業為主，這樣的授課方式導致學生的視野僅僅局限于課本上理論知識的學習，學生只是對如何解題、怎樣的考試方式感興趣。這樣的話，學生通常不會去思考學好這門課程對自己以后的職業發展有何影響;對自己“三觀”的樹立有何幫助;新技術和新時代帶來了新的機會，日常怎樣提升自己才能在科技強國的道路上大有作為;針對目前我國通信行業發展的局勢和現狀，如何提升自己才能為祖國的電子通信行業貢獻自己的一份力量;如何理解信號的傳輸質量及實時處理與人民的生命財產安全密切相關;在日常的教學中，教師需要針對這些問題加以引導，以激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，因此，需要通過課程思政，將思想政治教育碎片化地加入課堂教學中，在傳播專業知識的同時，開闊學生的視野，豐富他們的內心，才能更好地激發學生學習的原動力。

三、思政教育在“數字信號處理”教學中的融入點探索

在新時代“課程思政”的時代背景下，怎樣讓“數字信號處理”課堂更好地實現傳授知識、培養專業技能、引導專業方向、引領正確的“三觀”，還需要教師進行積極探索。

緒論部分主要講解什么是數字信號、為什么要學習數字信號處理、信號的分類和特征、數字信號處理系統的基本結構等。在講解該部分時，讓學生了解我國通信事業發展的歷史過程，知道我國通信領域的現狀，尤其是華為的五代通信（5G）技術。這項技術是我們祖國的驕傲！以激起學生的愛國主義熱情，讓學生更主動地投入“數字信號處理”課程的學習中去。

時域離散信號和時域離散系統部分主要講解基本的信號序列及其基本運算、時域離散系統的性質、模擬信號的時域采樣和數字處理方法等內容。該部分可從輸入不同的信號，進行不同的運算，產生不同的輸出響應的角度來添加課程思政元素。我們都知道人體是精密、龐大又復雜的系統，我們輸入的信號都會產生相應的響應，不同的輸入信息會有不同的輸出行為。在現在這個信息化時代的大背景下，引導學生不僅要學習過硬的專業課知識，還應該廣泛地學習多方面的知識，在網絡上學習時，要學習有“正能量”的知識，摒棄不健康的內容，避免在內心產生不良“響應”的“輸入信號”。

對于傅里葉變換、Z變換部分，主要講解序列的離散時間傅里葉變換（DTFT）、Z變換（ZT）、序列的離散傅里葉變換（DFT）、三者的主要性質及內在的必然聯系、常見序列的Z變換、時域抽取基 2-FFT算法和頻域抽取基2-FFT算法等內容。從數學的意義上來說，這些就是數學操作方法的一種、變換方法的方式之一，把信號從時域變換到頻域去進行分析[8]，是通信領域非常重要的工具。在日常生活中，我們也需要在不同的角度看待問題和分析問題，從不同的角度進行分析轉換，進行領域轉換，本質上就是從另一個角度對問題進行分析解決。通過變換這個知識點也告訴學生一個道理，遇到問題要從多個角度進行分析，不能鉆牛角尖，只從自身角度出發，通過轉換角度，可能會得到不一樣的見解甚至是完全不同的解讀。

數字濾波器的設計是數字信號處理的核心內容，主要講解無限長脈沖響應（IIR）、有限長脈沖響應（FIR）數字濾波器的基本結構和設計方法及如何計算等內容。在講授該部分內容時，可結合具體的工程應用例子進行講解。而在結合具體的工程應用例子時可加入課程思政元素，如在中印邊界沖突中，信號的捕獲及處理都是數字信號處理的典型范例。通過對中印邊界沖突事件的講解，強化學生的國家意識、培養學生的愛國情懷，讓學生知道什么才是真正的愛國。

“數字信號處理”課程的實驗主要圍繞信號的采樣與重建、用DFT及FFT進行譜分析、IIR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計四方面展開。通過實驗，使學生鞏固所學基本理論知識，掌握最基本的數字信號處理的理論和方法。在實驗的過程中，同學們會遇到各種各樣的問題，但通過老師指導、同學交流和合作基本都能把問題解決。可以把解決問題的過程引申到人生的成長道路上來，困難無時不在，遇到困難不可怕，要有必勝的信心，要善于請教，要有合作的精神，要突破傳統，要勇于創新。

除了在課堂講授的時候融入思政理論外，在課堂中針對學生的回答進行評價時也可以添加一些思政元素。在課堂上與學生多進行互動，使學生養成獨立思考的習慣，鼓勵學生主動發言，進行小組匯報，教師點評時不僅僅分析學生的專業素養，還可以培養學生自身的語言表達能力和與他人進行溝通時的協調能力，這個過程中可以添加一些“大局觀”“集體合作意識”“紀律觀”等思政元素，同時要公開表揚課堂表現積極、進步明顯的學生，對上課遲到、早退、開小差、玩手機的學生要及時進行批評指正，讓學生樹立正確的“榮辱觀”。

另外，微信公眾號是現在一種比較流行的交互方式，公眾號推送的內容可通過多種途徑在廣大微信用戶中進行傳播。教師可持續定期地、實時地將與數字信號處理有關的科學家的故事、實時新聞以微信公眾號的形式推送給學生，學生在閑暇之余可以學習公眾號推送的文章，以達到名人精神力量的感染效果[9]。由于新冠肺炎疫情，也催生了一批在線教學軟件，其中雨課堂就是一款為大家所熟悉的、功能非常強大的網絡課堂軟件。教師通過雨課堂，不管是在課下還是在課上都可以很方便地將與“數字信號處理”相關的思政內容發布給學生。雨課堂在幫助專業課教師提高上課效率的同時，也實現了專業課教師把課程中蘊含的思政元素更靈活有效地傳遞給學生，真正達到了“潤物細無聲”的效果。

四、結語

高校立足立德樹人的根本任務，進行人才培養。不同的專業雖然有不同的特點，但課程教學的第一任務永遠是立德樹人。在“大思政”格局下，要充分發揮教師的主動性、積極性和創新性，用好課堂教學這個主陣地，在專業課授課中傳遞思想道德教育，實現專業技能教授和思想價值引領的有機統一，發揮教師的引路人角色，培養出具有“工匠精神”的新工科人才，是新時代教師的重要使命。理工科專業的課程理論性較強，技術與實踐并行，不可生搬硬套地將思政內容設置于專業課程之中。融入的目標應該是實現學科教學和課程育人相融合，實現教學和育人同向同行。課程思政是國家提出的新時代的全新教育理念，“數字信號處理”課程思政尚處于起步階段，我們還需要邁著堅定的步伐，不斷地探索與發現，搜集各種案例，不斷總結前行道路上遇到的問題與困惑，真正做到培養有技術、有擔當、有素質、有能力的社會主義現代化大學生，為中國的教育事業添磚增瓦。

參考文獻

[1]李青雯.工科類院校推行“課程思政”的阻斷力與突破點[J].北京工業職業技術學院學報，2019，4（18）：53-56.

[2]施煜，張春瑩，張偉玉，等.專業課教師發揮思想政治教育功能的實踐與思考——以工科專業為例[J].大學教育，2018（9）：134-168.

[3]司春燦，林英，韓文華，等.“大思政”格局下理工科專業課程開展“課程思政”的融入點探討[J].景德鎮學院學報，2019，34（2）：10-14.

[4]閔輝.課程思政與高校哲學社會科學育人功能[J].思想理論教育，2017（7）：21-25.

[5]孫凡.“大思政”視野下的思政課教學探索[J].黑龍江教育學院學報，2017，36（3）：45-47.

[6]武智，張愛武.整體構建高校“大思政”教育模式新探[J].湖北第二師范學院學報，2015，32（1）：99-101.

[7]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態、內涵與方向[J].高等工程教育研究，2017（4）：16-20.

[8]馬佩，陳輝，常敏.課程思政融入工科專業課程教學中的實踐與探索[J].教育教學論壇，2020（6）：165-166.

[9]李琳娜，黃瓊丹，陳怡君.基于微信公眾號的課程思政新媒體教學[J].陜西教育（高教），2020（11）：8-9.

Discussion on the Integration Points of “curriculum ideological and political education” in the Course of Digital Signal Processing

XU Yan， ZHU Kong-wei

（College of Information Science and Engineering， Linyi University， Linyi， Shandong 276000， China）

Abstract： Digital Signal Processing is a professional basic course for information majors at home and abroad. The course is relatively theoretical and technical. Most of the teachers mainly pay attention to the professional knowledge and dont care about humanistic education. Therefore， it is necessary to integrate the ideological and political elements related to the course into the classroom teaching， imperceptibly carry out ideological and political education to students， and complete the fundamental task of “building morality and cultivating talents”. This paper discusses the necessity of “curriculum ideological and political education” in teaching， the issue of how to implement “curriculum ideological and political education” according to the nature of the course， and the integration points of “curriculum ideological and political education” in the teaching of the course， so as to achieve a subtle and successful teaching effect.

Key words： “building morality and cultivating talents”; “curriculum ideological and political education”; engineering major; Digital Signal Processing