“数字信号处理”课程思政教学的融入点探索

徐艳 朱孔伟

[摘 要] “数字信号处理”是国内外信息类专业的基础课，理论性和技术性都比较强，授课教师大多数都以讲授专业知识为主，少有人文关怀的内容。因此，需要将与课程有关的思政元素融入课堂教学中去，潜移默化地对学生进行思想政治教育，完成“立德树人”的根本任务。通过对课程思政在教学中的必要性、如何根据“数字信号处理”的课程性质实施课程思政、思政教育在“数字信号处理”教学中的融入点三个方面的探讨，真正达到“润物细无声”的教学效果。

[关键词] 立德树人;课程思政;工科专业;数字信号处理

[基金项目] 2020年度临沂大学博士科研启动基金（HYDX2020BS003）

[作者简介] 徐 艳（1978—），女，山东临沂人，硕士，临沂大学信息科学与工程学院讲师（通信作者），主要从事模式识别、医学图像配准等研究;朱孔伟（1974—），男，山东临沂人，博士，临沂大学信息科学与工程学院讲师，主要从事自动化控制等研究。

[中图分类号] G641   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）07-0117-04    [收稿日期] 2020-12-07

在思想政治教育中课堂教学是非常重要的环节。因此，需要挖掘各学科所蕴含的思政资源，将其运用到日常的课堂教学中去，保证学生在各个成长阶段都有思政学习，都不缺席思政教育，形成一个“传授知识、培养能力、塑造价值”三维的教学和育人体系，全体教师都承担起立德树人的职责。

作为一名专业课教师，需要深刻思考如何在日常的课堂教学中融入思政元素，潜移默化地对学生进行思想政治教育，让学生明确自己前进的目标，为祖国贡献自己的一份力量[1，2]。理工科课程大都是展示客观的自然科学知识、揭示事物的客观规律，几乎与思想政治不沾边[3]。因此，在教学过程中就面临着如何找到融入点，自然而然地将思政元素融入自然学科的教学过程中去，以达到两者有机融合的问题。“数字信号处理”是信号处理知识体系中的一门专业基础必修课程，本文从开展课程思政的必要性、如何根据“数字信号处理”的课程性质实施课程思政、思政教育在“数字信号处理”教学中的融入点探索三个方面进行了论述。

一、实施课程思政的必要性

（一）课程思政是引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观的重要环节

大学时期是学生形成自己的世界观、人生观、价值观的关键时期，随着改革开放的不断深入发展、家庭经济水平的不断提升，一些大学生以自我为中心，自私自利，对自己不够自律，对他人不够尊重，对国家、社会和家庭没有担当与责任意识，不敬畏自然，也不敬畏生命。伴随着中西文化的交融，在面临升学、就业等压力时，有不少学生表现出了心理承受力弱、缺少基本的人与人之间的信任、缺乏团队合作意识。学生正确的价值走向的引领不能只靠党团组织、辅导员、思政课堂，专业课堂也要发挥其育人功能，这就要求专业课教师在知识传授的同时要加入人文思政教育。人文思政教育犹如茫茫黑夜中的一盏灯塔，给正在成长的学生指明了前行的方向，引导他们走向正确的道路，教会他们思考人生，帮助他们形成正确的“三观”，引领学生朝着正确的方向发展，把自己塑造成为一个对国家、社会、家庭有用的人。

对于理工科的学生而言，理工科课程占了90%之多，有关的人文课程不及10%，而在这为数不多的人文课程中，思想教育课程的比重就更少了，这就意味着理工科的学生受到思想教育的机会比较少。人文思政教育不仅能影响到一个学生的成长走向，更和国家的发展息息相关。中华民族几千年沉淀下来的历史文化、中国共产党带领人民从站起来到富起来、强起来所经历的不屈不挠的革命历史及艰苦奋斗的精神都为思想政治教育提供了依托，贡献了力量。因此我们要利用好这些精神文明和文化瑰宝，从中汲取养分，使思想政治教育永远保持活力，再将之融入大学教育中，这样既能提升大学生的思想道德水平、看待问题的眼光和解决问题的能力，又能提升大学生责任担当意识，同时也能提升整个思政教育的大格局。充分利用他们学习的所有课程，在课程中融入思政元素，润物细无声地在学生的成长过程中给予正确的引导。

（二）课程思政是高等院校实现人才培养目标的需要

高校是培养人才的摇篮，是学生接受科学文化知识、培养良好品德、树立正确的“三观”的主要场所。因此，在所有的课程中实行课程思政是高等院校实现人才培养目标的需要。

高等教育根本任务是立德树人，其最终目标是培养德智体美劳全面发展的社会主义现代化的建设者和接班人[4]。不同专业、不同学科，虽然所学的专业课程不一样，但最终都是为社会主义现代化建设培养人才。高校办学需围绕培养目标，对课程体系进行改革創新，增强育人合力。这就要求高校建立课程思政体系，充分发挥各类课程的思想政治教育作用。所以，教学不能局限于专业知识，而是要让学生多方面了解各类热点话题，真正做到从专业技能、思想行为上全方面提升自己。

党的十八大以来，党中央明确提出要打造“大思政”格局。所谓“大思政”，就是思想政治教育不局限于相关专业的学生，而是要把思政教育的理念落实到教育的不同阶段、不同专业、不同环节当中去，让思政教育影响到每一个学生[5，6]。因此，高校需要深化改革思想政治教育教学制度，寻找各学科专业课与思政教育的结合点，在日常授课中融入思政元素，充分发挥每一门课的专业技能授予和思想教育引领功能，这样才能真正体现出高等教育人才培养的本质和目标。

（三）新时代要求下，新工科人才培养的需要

新兴产业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，当然也包括传统工科专业的升级改造[7]。在新兴产业对应的新时代要求下，高校要培养适应新时代需要、全面发展的新工科人才。这就要求我们以立德树人为引领，在专业课的知识点讲解过程中，合理融入人文思政理念，如将诚信、敬业、友善、爱国等理念传递给学生，使之成为专业过硬、责任担当、品德高尚、乐于奉献的合格的社会主义建设者和接班人。

二、如何根据“数字信号处理”的课程性质实施课程思政

随着信息、通信、计算机科学与技术、人工智能的迅速发展，数字信号处理的理论得到快速发展，从20世纪六七十年代开始，数字信号处理已快速形成一个主要的学科领域，“数字信号处理”这门课程不仅是我国国内，也是国外电子信息和通信工程及自动控制等所有电类专业的专业基础必修课程，该课程在培养专业人才方面和建设专业知识架构方面都起到了重要的作用。这门课程一般是在学生学习完“信号与系统”课程之后，进一步学习其他专业选修课的专业平台课，理论性比较强，概念比较抽象，内容涉及大量数学公式的推导。针对数字信号和时域离散信号，它从理论知识的层面建立了完善的分析方法和系统模型，对信号与系统的分析与解答从时域和频域等多个角度提供了有效的解决方案，同时给出了IIR和FIR多种滤波器的设计方案。该课程的实验部分是基于MATLAB这一通用的仿真分析软件进行实验仿真。“數字信号处理”是一门理论知识与实际工程应用密切结合的课程，在教学的过程中可结合实际的工程应用，使学生更能深入理解信号处理方面的内涵和本质。

传统的“数字信号处理”课程的授课方式大多是以老师在课堂上讲授课本知识、课下布置作业为主，这样的授课方式导致学生的视野仅仅局限于课本上理论知识的学习，学生只是对如何解题、怎样的考试方式感兴趣。这样的话，学生通常不会去思考学好这门课程对自己以后的职业发展有何影响;对自己“三观”的树立有何帮助;新技术和新时代带来了新的机会，日常怎样提升自己才能在科技强国的道路上大有作为;针对目前我国通信行业发展的局势和现状，如何提升自己才能为祖国的电子通信行业贡献自己的一份力量;如何理解信号的传输质量及实时处理与人民的生命财产安全密切相关;在日常的教学中，教师需要针对这些问题加以引导，以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，因此，需要通过课程思政，将思想政治教育碎片化地加入课堂教学中，在传播专业知识的同时，开阔学生的视野，丰富他们的内心，才能更好地激发学生学习的原动力。

三、思政教育在“数字信号处理”教学中的融入点探索

在新时代“课程思政”的时代背景下，怎样让“数字信号处理”课堂更好地实现传授知识、培养专业技能、引导专业方向、引领正确的“三观”，还需要教师进行积极探索。

绪论部分主要讲解什么是数字信号、为什么要学习数字信号处理、信号的分类和特征、数字信号处理系统的基本结构等。在讲解该部分时，让学生了解我国通信事业发展的历史过程，知道我国通信领域的现状，尤其是华为的五代通信（5G）技术。这项技术是我们祖国的骄傲！以激起学生的爱国主义热情，让学生更主动地投入“数字信号处理”课程的学习中去。

时域离散信号和时域离散系统部分主要讲解基本的信号序列及其基本运算、时域离散系统的性质、模拟信号的时域采样和数字处理方法等内容。该部分可从输入不同的信号，进行不同的运算，产生不同的输出响应的角度来添加课程思政元素。我们都知道人体是精密、庞大又复杂的系统，我们输入的信号都会产生相应的响应，不同的输入信息会有不同的输出行为。在现在这个信息化时代的大背景下，引导学生不仅要学习过硬的专业课知识，还应该广泛地学习多方面的知识，在网络上学习时，要学习有“正能量”的知识，摒弃不健康的内容，避免在内心产生不良“响应”的“输入信号”。

对于傅里叶变换、Z变换部分，主要讲解序列的离散时间傅里叶变换（DTFT）、Z变换（ZT）、序列的离散傅里叶变换（DFT）、三者的主要性质及内在的必然联系、常见序列的Z变换、时域抽取基 2-FFT算法和频域抽取基2-FFT算法等内容。从数学的意义上来说，这些就是数学操作方法的一种、变换方法的方式之一，把信号从时域变换到频域去进行分析[8]，是通信领域非常重要的工具。在日常生活中，我们也需要在不同的角度看待问题和分析问题，从不同的角度进行分析转换，进行领域转换，本质上就是从另一个角度对问题进行分析解决。通过变换这个知识点也告诉学生一个道理，遇到问题要从多个角度进行分析，不能钻牛角尖，只从自身角度出发，通过转换角度，可能会得到不一样的见解甚至是完全不同的解读。

数字滤波器的设计是数字信号处理的核心内容，主要讲解无限长脉冲响应（IIR）、有限长脉冲响应（FIR）数字滤波器的基本结构和设计方法及如何计算等内容。在讲授该部分内容时，可结合具体的工程应用例子进行讲解。而在结合具体的工程应用例子时可加入课程思政元素，如在中印边界冲突中，信号的捕获及处理都是数字信号处理的典型范例。通过对中印边界冲突事件的讲解，强化学生的国家意识、培养学生的爱国情怀，让学生知道什么才是真正的爱国。

“数字信号处理”课程的实验主要围绕信号的采样与重建、用DFT及FFT进行谱分析、IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计四方面展开。通过实验，使学生巩固所学基本理论知识，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法。在实验的过程中，同学们会遇到各种各样的问题，但通过老师指导、同学交流和合作基本都能把问题解决。可以把解决问题的过程引申到人生的成长道路上来，困难无时不在，遇到困难不可怕，要有必胜的信心，要善于请教，要有合作的精神，要突破传统，要勇于创新。

除了在课堂讲授的时候融入思政理论外，在课堂中针对学生的回答进行评价时也可以添加一些思政元素。在课堂上与学生多进行互动，使学生养成独立思考的习惯，鼓励学生主动发言，进行小组汇报，教师点评时不仅仅分析学生的专业素养，还可以培养学生自身的语言表达能力和与他人进行沟通时的协调能力，这个过程中可以添加一些“大局观”“集体合作意识”“纪律观”等思政元素，同时要公开表扬课堂表现积极、进步明显的学生，对上课迟到、早退、开小差、玩手机的学生要及时进行批评指正，让学生树立正确的“荣辱观”。

另外，微信公众号是现在一种比较流行的交互方式，公众号推送的内容可通过多种途径在广大微信用户中进行传播。教师可持续定期地、实时地将与数字信号处理有关的科学家的故事、实时新闻以微信公众号的形式推送给学生，学生在闲暇之余可以学习公众号推送的文章，以达到名人精神力量的感染效果[9]。由于新冠肺炎疫情，也催生了一批在线教学软件，其中雨课堂就是一款为大家所熟悉的、功能非常强大的网络课堂软件。教师通过雨课堂，不管是在课下还是在课上都可以很方便地将与“数字信号处理”相关的思政内容发布给学生。雨课堂在帮助专业课教师提高上课效率的同时，也实现了专业课教师把课程中蕴含的思政元素更灵活有效地传递给学生，真正达到了“润物细无声”的效果。

四、結语

高校立足立德树人的根本任务，进行人才培养。不同的专业虽然有不同的特点，但课程教学的第一任务永远是立德树人。在“大思政”格局下，要充分发挥教师的主动性、积极性和创新性，用好课堂教学这个主阵地，在专业课授课中传递思想道德教育，实现专业技能教授和思想价值引领的有机统一，发挥教师的引路人角色，培养出具有“工匠精神”的新工科人才，是新时代教师的重要使命。理工科专业的课程理论性较强，技术与实践并行，不可生搬硬套地将思政内容设置于专业课程之中。融入的目标应该是实现学科教学和课程育人相融合，实现教学和育人同向同行。课程思政是国家提出的新时代的全新教育理念，“数字信号处理”课程思政尚处于起步阶段，我们还需要迈着坚定的步伐，不断地探索与发现，搜集各种案例，不断总结前行道路上遇到的问题与困惑，真正做到培养有技术、有担当、有素质、有能力的社会主义现代化大学生，为中国的教育事业添砖增瓦。

参考文献

[1]李青雯.工科类院校推行“课程思政”的阻断力与突破点[J].北京工业职业技术学院学报，2019，4（18）：53-56.

[2]施煜，张春莹，张伟玉，等.专业课教师发挥思想政治教育功能的实践与思考——以工科专业为例[J].大学教育，2018（9）：134-168.

[3]司春灿，林英，韩文华，等.“大思政”格局下理工科专业课程开展“课程思政”的融入点探讨[J].景德镇学院学报，2019，34（2）：10-14.

[4]闵辉.课程思政与高校哲学社会科学育人功能[J].思想理论教育，2017（7）：21-25.

[5]孙凡.“大思政”视野下的思政课教学探索[J].黑龙江教育学院学报，2017，36（3）：45-47.

[6]武智，张爱武.整体构建高校“大思政”教育模式新探[J].湖北第二师范学院学报，2015，32（1）：99-101.

[7]李华，胡娜，游振声.新工科：形态、内涵与方向[J].高等工程教育研究，2017（4）：16-20.

[8]马佩，陈辉，常敏.课程思政融入工科专业课程教学中的实践与探索[J].教育教学论坛，2020（6）：165-166.

[9]李琳娜，黄琼丹，陈怡君.基于微信公众号的课程思政新媒体教学[J].陕西教育（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