新工科背景下思政教育與專業特色融合的綜合實驗設計

王 勇，張躍宇

(西安電子科技大學網絡與信息安全學院，陜西 西安 710071)

0 引言

在中國共產黨成立100周年之際，中共中央、國務院印發了《關于新時代加強和改進思想政治工作的意見》。《意見》指出，把思想政治工作作為治黨治國的重要方式，深入開展思想政治教育提升基層思想政治工作質量和水平，推動新時代思想政治工作守正創新發展。在2019年的全國思想政治教師座談會上，習近平總書記又提到：“做好高校思想政治工作，必須用好課堂教學主渠道，增強思想政治教育的親和力和針對性，滿足學生成長發展的需要和期望，使各類課程與思想政治理論課同方向發展，共同形成協同效應”、“辦好中國特色社會主義大學，必須堅持以德育人，把社會主義核心價值觀的培育和實踐融入教書育人全過程，實現全過程育人、全面育人”[1]。以上論述強調了知識傳授與價值引導有機結合的必要性和重要性。應充分意識到，高校教師應以德育為準則，以“新課程理念”為核心，以專業背景為依托，將學生能力培養與思政教育相結合。

《通信原理》及其配套的綜合實驗課程，作為電子與通信領域的骨干核心課程，在相關專業的培養體系中占有極其重要的地位。伴隨著計算機技術、微電子技術和網絡技術的發展，人類社會正在向著數字化、智能化和綜合化的方向飛速發展，必將對人們的生活方式、經濟發展、國防現代化產生深遠的影響。為激發學生的學習興趣和學習動力，以潛移默化的方式實現大學生思想政治教育，倡導和培養學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀、榮辱觀，增強學生的責任感[2]，本文圍繞如何在《現代通信與安全綜合實驗》課程中開展課程思政，如何結合實驗內容和光榮校史，提出作者的觀點和建議。同時，為加強本專業“全員育人、全程育人、全方位育人”的思想政治建設和課堂教學優化，提供參考和借鑒。

1 思想政治教育現狀

1.1 知識講授和思政意識有待加強

《現代通信原理》課程涵蓋的各種概念、原理并不是孤立的，而是關聯的、系統的[3]。主要包括利用模擬幅度調制和角度調制，實現對系統的抗噪性能和相干解調的信噪比分析能力和計算能力；根據數字基帶信號的特征，分析信號的功率譜和帶寬特性；利用數字頻道傳輸技術，具備分析各類通信技術性能差異的能力，并可以根據應用場合選擇合適的調制技術，設計復雜工程問題。面對過強的理論性和抽象性，要求教師在教學中應該培養學生利用相關知識和數學模型方法對通信設備與信息系統設計、開發、應用和集成等復雜工程問題模型進行仿真和分析[4-5]。我們通過《現代通信與安全綜合實驗》課程引入綜合性實驗，改變過去簡單的、單一的知識點驗證實驗，提高實驗內容的綜合性、涵蓋性，使學生能夠全流程參與小規模通信系統各環節的設計和開發，擺脫過去“只見樹木，不見森林”的窘境。同時，在設計實驗具體內容時，融入對知識背后所需的人文思維、工程思維、價值思維等的訓練。

1.2 能力訓練和職業素養有待提高

《現代通信原理》內容復雜，邏輯性強，課程對學生的培養最終將落實到專業能力實踐上。實驗教學自身的系統性和體系性欠缺，缺乏合理的實驗內容和實驗條件等不利因素，對系統性的培養學生的創新能力、實際動手能力和解決實際問題能力都將產生消極影響。現有實驗內容更多的是驗證性或觀察性實驗，學生只能按部就班去做，自主發揮較少。也正由于缺少設計型、分析型和綜合型的實驗項目，實驗內容不夠貼近工程實踐，導致學生的學習興趣不濃，限制了學生的靈感和創造性發揮。

1.3 教學內容和教學形式有待改進

近年來，信息技術與教育教學深度融合。線上線下教學工具和助教軟件為我們完成教學任務提供了有力保障。但是，目前大多數教師偏愛采用多媒體PPT按照課本方式進行教學，較少采用互聯網設計在線虛擬仿真實驗或結合軟件無線電平臺開展信號處理設計。因此，難以滿足當代學生的個性化需求，更難以激發學生參與教學互動的積極性。此外，部分教師知識結構陳舊，缺乏生動典型案例豐富教學內容；沒有根據新技術發展現狀、學生實際情況和思政發展動態調整教學內容；教學內容缺乏與時事和社會現實的聯系，甚至缺乏思想政治教育的意識。

2 思想政治教育新途徑

開展形式多樣的立德樹人、教書育人是教育的神圣職責。這里所說的“德”，是指馬克思主義道德和社會主義道德，以及我國人民在長期實踐中培養和形成的傳統美德[6]。為使思想政治教育貫穿于通信綜合實驗課程學習的全過程，有必要探索課程的教學和實踐途徑，開展思想政治教學和德育培養的融合。

2.1 “半部電臺”開啟校史

西安電子科技大學的校史是與中國革命史緊密聯系在一起的[7]。戰爭年代，她自強不息，堅忍不拔，在第一次反“圍剿”戰斗中，繳獲半部電臺（發信機損壞），此后紅一方面軍組成了無線電隊，人民軍隊從此有了無線電通信。從“中央軍委無線電學校”，到“中國人民解放軍軍事電信工程學院”，再到如今的“西安電子科技大學”，在中國革命發展的每一個時期，她都是黨中央、中央軍委的“千里眼”和“順風耳”，紅色的電波傳遍了大江南北。當談論起西電的紅色校史，每一個西電人都能娓娓道來，充滿了自豪感和使命感。這不僅是學校的寶貴財富，西電人的精神脊梁，同時也是通信類課程開展思政教育的珍惜資源。充分利用西電的光榮紅色校史，在通信實驗設計中引入無線電臺通信實驗，讓西電學子在學習專業知識的同時，感受革命先烈當年的革命工具和工作方法，實現科學知識辨人、高尚德育和魅力人格說服人，進而潛移默化地影響學生的價值觀和人生觀。

2.2 實驗案例設計與光榮校史的弘揚

一部電臺通常既是發射機（發射信號），又是接收機（接收信號），當然也有功能單一的發射機和接收機。利用電臺可以多種方式通聯，常見的通聯方式有五種，分別是：語音方式、摩爾斯電碼方式、無線電傳方式、電視方式和數字方式。摩爾斯電碼也被稱作摩斯密碼[8]，是一種時通時斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數字和標點符號。它是一種早期的數字化通信形式，不同于現代化的數字通訊，摩爾斯電碼只使用“0”和“1”兩種狀態的二進制代碼。

在先修的《現代通信原理》隨堂實驗中，同學們已經完成了GNU Radio平臺安裝和流程圖編程，針對課堂內容開展了信號源生成及波形分析、AM調制與解調、ASK信號調制與解調、PSK多徑效應和時鐘恢復、AM廣播電臺接收機、FM廣播電臺發射機等實驗內容，初步具備了通信項目的開發能力；同時，根據已學的《現代密碼學》和《無線通信網絡安全》知識，可以有意識的在通信實驗中引入安全理念，采用合理的安全技術實現可靠傳輸。

因此，在莫爾斯碼電臺收發實驗設計中，為了使學生更好的體驗真實無線電波的發送和接收，我們使用軟件無線電（SDR），實驗過程中涉及的頻帶、空中接口協議和功能等可通過軟件下載和更新來升級，而不用完全更換硬件。首先，根據編碼手冊編寫摩爾斯電碼與英文字母、數字及部分標點符號互譯的Python程序；其次，基于GNU Radio平臺繪制信號處理流程圖，實現無線電波的發送和接收，主要功能模塊包含：信源編碼、符號調制、抑制碼間干擾、載波調制、濾波等；最后，利用 PC聲卡的音頻捕捉播放功能，編程實現摩爾斯電碼的可視化收/發。同時，我院的主要專業特色是信息安全和網絡空間安全，在摩爾斯碼收發過程中有意識的引入密碼學知識，對發送的電碼進行加密并以密文的方式傳輸，可以有效對抗竊聽和中間人攻擊，實現信息的安全傳輸。具體實現時，初期可以利用鍵盤或鼠標作為輸入設備進行摩爾斯電碼發報練習，為了進一步更逼近于真實操作場景，我們還可以使用3.5 mm接口接入K4電手鍵進行發報操作，如圖1所示。

該實驗內容改變過去簡單的、單一的知識點驗證實驗，提高實驗內容的綜合性、涵蓋性，使學生能夠全流程參與小規模通信系統各環節的設計和開發。

2.3 政治元素融入應用實踐

隨著現代教育技術的發現，教師應采取多種教學方式，將創新性內容納入課程設計，適時采用翻轉課堂形式，發布開放題目，讓學生參與到自主實踐中[9-10]。比如，針對選課同學舉辦業余無線電發報比賽，利用實驗課中實現的無線電發報機，組隊同學分隔兩地分別完成發報和譯碼，既鍛煉了摩爾斯碼發報速度和準確性，又鍛煉了抄報譯碼水平，如圖2所示。

通過團隊合作，培養學生的團結、合作、交流意識，開闊視野，提高榮譽感和使命感。基于互聯網架構，學院開發了在線虛擬仿真實驗平臺（如圖2所示），基于該平臺學生可以隨時隨地的開展通信創新性實驗，培養學生的創新思維，提高他們的學習主動性和課程自信心，鼓勵學生探索學科前沿，甚至可以規劃適合自己興趣的學習生涯。此外，還可以鼓勵學生參與教師的科研項目，并積極創造條件去聆聽企業工程師講解工程案例和經驗，提升職業認同感。

3 結論

高校思想政治教育不僅是思想政治教師和輔導員的責任，也是每一位專業課程授課教師的共同責任。要達到立德樹人、教書育人的效果，高校教師必須深刻認識課程思政教育的重要性和必要性，潛心積累思政教材，巧妙設計思政教學環節，實行教學內容多元化、教學手段多樣化和思政教育親民化的有機融合。我們設計的實驗內容從西電的光榮紅色校史入手，在緊貼培養目標和課程達成度的前提下，讓我院學子在學習專業知識的同時，感受革命先烈當年的工作方法，既身臨其境又教學相長，進而潛移默化地影響學生的價值觀和人生觀。