OBE理念下《數字信號處理》課程思政教學探究與實踐

張娜　李亞文　王園園

摘 要：立德樹人是貫徹落實新時期“金課”建設的根本，課程思政是實現立德樹人根本任務的重要環節。基于以學生產出為導向的OBE理念下課程思政與“金課”融合，以電類專業的專業基礎課《數字信號處理》為實踐，從教學內容、教學方式與考核評價等三個方面進行改革，實現知識傳授與思想政治教育的同向而行。使得知識結構系統化，將課程內容和思政元素有效連接，創建課程思政教學案例；探索線上+線下的混合式“互聯網+課程思政”的教學方式；構建知識、能力及思政素養“三位一體”的多方位考核體系。

關鍵詞：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五類“金課”，2019年習近平總書記指出立德樹人是落實新時代“金課”建設的根本[1-3]。在課堂教學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[4-5]。OBE（Outcomesbased Education）就是“以學生為中心、成果導向、持續改進”的一種教育理念，因此OBE成為新時代“金課”建設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，為新時期大學生設計適合他們的高效、全面、生動的課堂變得極為重要。

2 《數字信號處理》課程現狀分析

《數字信號處理》課程是該校電子信息科學與技術專業的一門專業基礎課，該課程主要由離散信號的時域、頻域分析和設計濾波器這三大部分組成，根據專業人才培養方案的制定，要求學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行分析，如何設計濾波器，并能夠解決實際工程中的信號處理所存在的問題。如何能讓大部分學生有效地吸收相關知識，反思以往教學過程主要存在以下不足之處：

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

（2）大多采用“老師講解，學生被動接受”的傳統教學模式，無法調動學生的積極性和主動性缺乏創造性，難以實現全程和全方位育人；

（3）按照專業人才培養方案，教師為了在有限的課時內完成大綱任務，并沒有融入相應的思政元素，無法激發學生科技報國的家國情懷。

因此，在新時期新工科背景下以OBE理念下課程思政與金課融合的探究與實踐勢在必行。以《數字信號處理》課程為實踐，從教學內容、教學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，充分調動學生的積極性及解決問題的能力，為民族復興培養接班人。

3 OBE理念下《數字信號處理》課程思政改革

課程建設主要是由教學目標、教學內容、教學方式、考核評價等四個方面組成，如圖1所示的完整閉環，圖2為《數字信號處理》課程圍繞上述四方面所設計的一體化導圖。

3.1 課程思政教學內容設計

3.1.1 知識結構系統化

《數字信號處理》課程主要由主要由離散信號的時域、頻域分析和設計濾波器這三大部分組成，章與章之間聯系緊密，知識點較相似，但概念抽象、數學推導較多且相似，使得學生學起來易混淆、難理解。因此，教師應幫助學生對知識進行系統的梳理，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容，最后詳細列出每一部分中的重要知識點，將相似知識點加以區分，形成思維導圖。

3.1.2 設計課程思政教學內容，創建案例教學庫

以教學目標中的-素養目標為主導，將思政元素有效地串聯到課程中，結合課程知識和能力目標，達到潛移默化、潤物細無聲的育人效果。根據人才培養方案的要求及培養目標，對數字信號處理課程中的部分知識點與課程思政點及培養目標進行映射。

（1）時域離散信號和系統的頻域分析

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學家傅里葉、美國電氣工程師奈奎斯特等代表人物的勵志故事和先進事跡。給學生們樹立榜樣，激發其學習興趣，鼓勵學生在知識的世界里探索拼搏，形成良好的科學素養，培養他們樹立正確的三觀。

（2）周期序列的傅里葉變換及性質

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

（3）DFT、FT及ZT的關系

同一序列根據定義求出其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。培養學生以哲學觀點主動探究發現問題、解決問題的能力。

（4）快速傅里葉變換（FFT）的實現及應用

對某一算法的評價標準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大大減小。提出該計算可由DSP芯片實現，結合民族企業華為為首的高科技企業在西方列強的全面打壓下仍不屈不撓，將知識應用與國家科技面臨的挑戰結合起來。增強學生的愛國情懷，推動了社會進步和民族復興的責任感。

（5）濾波器的設計

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

3.2 課程思政教學方式改革

OBE理念是“以學生為中心”的產出導向的一種教育理念。為了以學生為主體，需要對教學方法和手段進行創新，探索線上＋線下混合式的“互聯網＋課程思政”教學模式。

3.2.1 線上教學模式

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

及其應用，相關思政元素的視頻及預習題等，教師布置每次的學習任務，學生提前學習完成。線上課堂包含簽到、答疑、作業互評、專題討論、布置分組任務等，激勵學生的主動性，增強師生及生生間的互動。

3.2.2 線下教學模式

線下課堂中，教師根據最新科技前沿，將思政元素融入到課堂中，課堂可采取項目驅動式、專題討論、翻轉課堂、軟硬件結合的教學方式，圍繞著蘊含思政元素的教學目標和教學內容設計。課后，教師對課前和課中兩個階段的教學活動進行反思總結，搜集與本知識點相關的思政育人信息，補充線上學習資源，精心設計課后練習，重在知識的應用，促進創新，將線上課堂與線下課堂進行有效銜接。

3.3 課程思政考核評價改革

根據OBE逆向設計原則，課程思政考核評價應根據數字信號處理課程對電信及電科專業畢業要求指標點的支撐情況，以課程教學目標為導向設計。

3.3.1 創新考核評價內容與方式

為達成畢業要求指標點，與教學目標為目的，構建知識、能力和思政素養“三位一體”的考核評價目標[8]。打破傳統的“一卷定結果”的單一終結性考核，形成過程性評價（55%）+終結性評價（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，增強過程性評價，轉移評價重心。

3.3.2 自評與互評相結合

以學生為主體、教師為主導的課程思政應打破教師作為唯一主體評價的現狀，實現多元化的評價主體。教師根據人才培養方案、畢業要求和課程特點，制定考核方式和評價標準；學生可進行自評和互評，通過相互學習來加深對課程知識的理解與掌握，增強團隊合作能力及集體榮譽感。《數字信號處理》課程考核評價改革設計如圖3所示。

4 結語

針對目前《數字信號處理》課程教學、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中，從教學內容、教學方式、考核評價等三個方面來進行改革，實現知識傳授與思想政治教育的同向而行，充分調動學生的積極性及解決問題的能力，充分發揮專業課在學生人生觀中的帶頭作用，為民族復興培養接班人。

基金資助：商洛學院教改項目（22jyjx127）。

基金項目：陜西省教育科學“十四五”規劃課題（SGH22Y1466）。

參考文獻：

[1]習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程開創我國高等教育事業發展新局面[N]. 人民日報，2016-12-9（1）.

[2]吳杰，葉青娣，田錦，等. 《數字信號處理》課程思政教學改革探索[J]. 產業與科技論壇，2022，21（01）：138-139.

[3]郭燕，井娥林，孔令榮，等. 應用型本科院校“信號與系統”課程思政教學的探索與實踐[J]. 產業與科技論壇，2021，20（08）：185-186.

[4]周桂珍，蔣純志，曹菊英，等. 金課背景下基于OBE理念的課程思政探究—以湘南學院電氣工程專業“信號與系統”課程為例[J]. 湘南學院學報，2021，42（05）：84-90.

[5]陳花衛，張競水.信號與系統課程教學融入思政元素的探索[J].學園，2021，14（23）：17-19.

[6]劉琦，劉書來，鄭增建. OBE理念下從課程思政到專業思政路徑探索—以食品科學與工程類專業為例[J]. 浙江工業大學學報（社會科學版），2020，19（03）：318-323.

[7]李志義. 解析工程教育專業認證的成果導向理念[J]. 中國高等教育，2014（17）：7-10.

[8]孫志偉. 理工類專業課程開展課程思政建設的關鍵問題與解決路徑[J]. 思想政治課研究，2019（1）：93-97.