信号与系统课程思政教学思考与探索

程普 余路 刘向君

摘  要：信号与系统课程是电子信息和通信工程类专业的专业背景课程，是本专业课程思政建设的核心关键环节，为充分发挥该课程的思想政治教育作用，必须深入挖掘思政元素，坚持以学生为中心，坚持专业定位，提升课程思政的科学内涵，改革教学方法，启发学生思考，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观。

关键词：课程思政;以学生为中心;信号与系统

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）17-0193-04

Abstract： The Signals and Systems is a core course for the students majoring in electronic or communication engineering. It is also a key course in the ideological and political education. To improve the performance of this course in ideological and political education， some principles should be followed. The ideological and political content in the course must be seriously explored. It must be student-centered and based on the course of high-level. At last， the teaching method must be improved to get the students think about meaning. In this way， we can help students foster a sound outlook on the world， life and values.

Keywords： ideological and political education in courses; student-centered; Signals and Systems

专业课程是课程思政建设的基本载体，而理工科课程思政教学改革是重中之重[1-2]。信号与系统是电气、电子、通信等专业最重要的基础课程，该课程学时多（约60-70学时），教师与学生接触时间长，对学生的影响大;该课程难度大，学生需要花费大量时间和精力;该课程在整个课程体系中起着承前启后的重要桥梁作用，其涉及的一些基本概念、原理和方法几乎对所有工科类专业都非常重要。总之，信号与系统课程是本专业课程思政建设的核心关键环节[3-4]，其思政建设水平关系整个专业的思政建设效果。

不同于专门的思政课程，专业课程需采用更为柔性的教育方法来进行思想政治工作[5]，达到润物无声的育人效果，此外信号与系统课程偏重科学理论和方法，人文知识点较少，客观上造成课程思政教育的难度较大，亟需探索行之有效的思政融入方式。

本文围绕课程思政所要求的价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标，在课程教学实践和课程思政改革基础上，对信号与系统课程的思政实施要领和具体方法进行了探索和思考，通过充分发掘课程蕴含的思想政治教育资源，促进了思政教育与课程教学的相互结合，提升学生思想政治素质，确保课程思政建设落地落实、见功见效。

一、课程思政的实施要领

（一）坚持以学生为中心的教学理念

上世纪80年代以来美国高校开展了以学生为中心的本科生教育改革，它是以科学为基础的一次教学范式改革。学生是学习和发展的主体，是学习的主人，教师的主要角色是根据学生特点和学习要求设计教学过程，营造学习环境。

按照这一教育理念，课程思政同样必须以学生为主体，教师只是学习活动的组织者、引导者、支持者和合作者。在课堂教学中要创新课堂教学模式，充分调动学生学习的积极性、主动性、参与性和创造性，激发学生学习兴趣，引导学生深入思考。

很多学校和教师实际上仍秉持传授模式的知识观和教学观，把知识认为是一种可以传递的客体，认为只要能将课程内容与思政内容相联系并进行循序渐进的讲授，就可以取得良好的思政效果。须知学生才是学习的主体，必须坚持以学生为中心，以学生完全理解和接受思政内容为根本任务，要深入学生心灵[5-6]，实现思政内容从教师讲什么向学生需要什么转变，思政方法从教师如何讲向学生如何接受转变。

（二）坚守专业定位

“师者，传道授业解惑也”，教师要以“传道”为责任和使命，“传道”是第一位的，教师要不断加强自身修养，率先垂范，以扎实的学术功底、严谨的治学态度，用自己的人格魅力、思想行为和言行举止来影响学生。在具体实施上，重视课程的思政教育作用，并不等于理工课程思政化。由于教师与学生主要以课程内容为载体进行交流，教师在学生面前体现更多的是学术上的造诣。教师只有对专业知识不断积累、更新和感悟，提升驾驭知识的高度，才能在教学中引人入胜，提升课程思政信服力。因此必须坚持学科专业的性质不变、本位不改，以此为切入点深入挖掘其学理、价值、伦理等，让学生学会以专业为基础，引发与专业相关联的问题。经过科学学习和训练，学生修養全面提高，达到“润思政”而细无声，水乳交融，自然融合[7]。

（三）深入挖掘思政元素

相对旗帜鲜明的“思想课程”，传统思政方法一定程度上已经不再适用，课程思政更不能进行简单粗暴的思想阐述和政治宣讲，需要用更为柔性的教育方法。课程思政不是“心灵鸡汤”，不能流于表面、生搬硬套和刻意引申，在进行课程思政时不能为了思政而忽略了逻辑贯性，忽略了学生审辩性思维的锻炼。此外，随着课程思政的全面铺开，各门课程都在融入思政元素，生硬的思政元素会引起学生反感，发出“老师又在思政”的无奈，甚至产生逆反心理。课程思政应该是对专业知识的提升，是科学向哲学的升华，必须对教学内容进行更加深入的挖掘，要触动学生心灵、引发思考、经得起推敲。

（四）注重科学原理的运用

思想政治理论往往更具抽象性和主观性，越抽象的理论越难于把握。单纯的理论灌输和主观说教很难达到入脑入心的效果，相比思政课程和人文类课程，理工类专业课的最大优势在于科学原理的客观阐释和运用，反映的是自然科学规律。在自然科学规律基础上的思政内容更加彻底，更有说服力，更容易被学生理解和掌握。

（五）重视中国元素的加入

现代科学的基础理论和技术方法主要是由西方社会主导，信号与系统课程里的核心理论和思想也均由西方科学家提出并发展，如傅里叶变换、拉普拉斯变换、香农定理、梅森公式等等。为此需要在教学中有针对性地融入中国科技发展史、我国科技工作者的艰苦卓绝的奋斗历程、相关产业发展历程等相关内容，激励学生刻苦学习、不断创新，引导学生崇尚科学、不畏艰难、积极创新，培养奋斗精神、科学精神和创新精神。

以上是我们总结的信号与系统课程在思政教学上的一些实施要领和原则，下面在此基础上给出具体的实施策略。

二、具体实施策略

（一）深入挖掘思政元素

课程思政必须对教学内容进行更加深入的挖掘，不能生硬刻板、刻意引申，引起学生逆反心理。尤其对于工科类专业课程内容，讲求逻辑推理和辩证思考，思想观点的提出要经得起推敲，深入挖掘课程思政要素还可以起到启发深入思考、启发逻辑思维和辩证思维的作用。

信号与系统课程发展过程中涌现出较多的科学家，傅里叶、拉普拉斯、奈奎斯特、狄拉克等，通常的思政教育方式是通过这些科學家的创新研究和奋斗历程，激发学生学习兴趣，激励追求真理的科学精神[3]。该方式容易流于表面，而且大部分学生会认为伟大科学家距离自己遥远，起不到很好的思政教育作用，思政元素还可以进一步深入挖掘。

例如在傅里叶变换一节，通常的思政教育方式是讲述傅里叶研究成果的争议和坚持不懈，讲述傅里叶的奋斗历程激励学生。如果进一步挖掘，会发现傅里叶的研究成果按当时的理论水平确实存在争议，是后来狄里赫利证明了傅里叶变换的正确性，当时拉格朗日拒绝傅里叶发表其研究成果才是科学严谨性的体现。此外，傅里叶变换之所以重要的最根本原因并不在于信号可以进行三角函数级数分解，而是在于三角函数或者指数函数是线性时不变系统的特征函数。其他变换如沃什尔变换没有傅里叶变换重要，但沃什尔可能同样坚持不懈、追求真理。科学的发展不仅是个人智慧和努力的结果，个人努力只有融入波澜壮阔的科学发展过程才能成就伟大，因此要善于把个人奋斗融入时代发展的潮流之中。

在拉普拉斯变换一节，拉普拉斯变换并不是拉普拉斯提出来的，拉普拉斯变换的应用方法最初是由海维赛德提出来的，但是海维赛德并没有给出方法的理论依据，相关的原理理论后人是在拉普拉斯的著作中找到的，但该变换仍然称为拉普拉斯变换而不是海维赛德变换，以此引导学生重视方法原理的学习和研究。

在采样定理一节，采样定理又称为奈奎斯特采样定理，这是为了纪念奈奎斯特1928年就提出了与采样定理相关的研究成果，即低通传输系统的最低传输码率问题，然而历史上第一次严格证明采样定理的是苏联科学家科捷利尼科夫，在苏联采样定理称为科捷利尼科夫采样定理，可见科学研究领域同样存在国际话语权问题，以此引出课程思政元素。

（二）利用基本原理提升课程思政科学内涵

相比思政课，理工类专业课的最大优势在于科学原理的客观阐释和运用，反映的是自然科学规律。信号与系统课程以信号与系统的基本概念、时域和变换域分析方法等为核心内容，具有客观性和普遍性。将这些方法和理论与思政理论相结合产生深刻且广泛的联系，更有利于抽象理论的学习和把握。

例如习近平总书记2017年瞻仰上海中共一大会址时强调“只有不忘初心、牢记使命、永远奋斗，才能让中国共产党永远年轻。”自此，“永远奋斗”成为新时代中国共产党人坚定政治信念的重要内容[8]。利用系统和冲激响应的概念就能使学生更加深刻地领会为什么要“永远奋斗”。

如图1所示，将人类社会简化为一个线性时不变系统h（t），激励信号为f（t），响应信号为y（t）。将冲激信号？啄（t）看作一个人或一个组织的一次“奋斗”，系统冲激响应h（t）就是一次奋斗的“收获”[9]。对于一个稳定系统，单位冲激响应是能量有限的，即h（t）是衰减的。任何输入信号可以分解为一系列单位冲激信号的线性组合，即f（t）=f（t）*？啄（t），只有激励信号不断输入才能保证响应信号不衰减，只有永远奋斗才能永远收获、永远年轻。

早在延安时，毛泽东就提出“永久奋斗”的要求。“永久奋斗”是毛泽东1939年在延安庆贺模范青年大会上讲话的主题。毛泽东强调“什么是模范青年？就是要有永久奋斗这一条。”“‘永久奋斗才是最主要的一条，没有这一条，什么都是空的。奋斗到什么程度呢？要奋斗五年，十年，四十年，五十年，甚至到六十年，七十年，总之一句话，要奋斗到死，没有死就还没有达到永久奋斗的目标”。

从稳定系统、冲激响应的角度进行解释简练而精确，再加上毛泽东简短而有力的话便可以很好地解释为什么要矢志永远奋斗。相比主观说教，这种方式更加客观符合一般规律，更能增强学生努力工作、奋斗一生的信念。

由于人的认知是通过构建一个一个的认知模型，而信号与系统课程其核心概念和原理具有普遍性、基础性，可以为学生提供认知自然和社会的基本模型和原理，信号与系统提供的一整套处理问题的方法会成为学生处理看待一些社会人文现象的一种重要方法和思路。甚至认知学习理论本身也利用了信号与系统的方法——信息过程分析法，把学习与记忆过程表述为信息处理过程、把大脑的调控功能表述为信息反馈与控制过程[6]。

（三）重视实例教学，以工程应用为改革方向

信号与系统课程内容经典，自身已形成完整之体系，其基本理论已相当成熟且应用广泛，为提升课程质量增加教学效果，课程发展最重要、最急切和最具潜力的方向是加大理论与实践的结合，加强工程实例的引用[10]。在真实工程应用背景之下学习数学方法，抽象的概念有了具体实例作为载体，增强了新概念新理论的学习效果，增加了学生的学习兴趣，提升思政效果。例如在频域分析方法一节引入雷达原理和雷达信号频谱增强信号频谱、傅里叶变换、调制与解调等基本概念的学习，还进一步借助雷达的真实数据，理论联系实际，激发学习兴趣;在连续系统复习频域分析一节结合我校特色引入潜艇下潜控制系统仿真的实例，提高了学生兴趣和动手能力，增强了职业认同感和自豪感;在离散系统一节结合新型冠状病毒肺炎疫情，将斐波那契数列的兔子繁殖背景改为病毒传播，加深极点、系统框图、系统函数等概念学习的同时进行课程思政，都起到了非常好的效果。

实例的引入可遵循以下原则：（1）实例要与理论核心内容紧密结合，融为一体。（2）所选实例要尽可能涉及学生未来岗位需求或最新科学技术发展成果，以激发学生学习兴趣和信心。（3）引入实例必然涉及许多应用背景、专业概念，分散课程重点，因此必须把复杂繁琐的相关原理简化提炼，使关鍵内容真正融入到本课程的主线之中。

（四）课程思政案例库建设与使用，固化专业课的隐性思政资源

在深刻理解课程内容和精髓的基础上，对教学内容进行拔高，用讲义、教案、教学课件的形式固化专业课中的隐性思政资源，同时进行课程思政教学案例库建设，这些案例库可以在实际教学中进行借鉴并使用，实现专业知识与思政资源的无缝衔接与自然过渡。

我们在课程思政改革过程中建立了课程思政案例库，案例库的建设有利于课程思政的文化基因和价值范式的传承与更新，也有利于其他课程的借鉴与推广。通过课程思政教学案例库的建设，使得“智育”与“德育”的两条线交叉融合，最大能效地发挥专业课的育人功能，切实提高教学质量。

（五）从学生实际经历出发开展思政

通过课后辅导、交流谈心、参与学生活动等方式深入了解学生思想动态，从学生切身经历和思想出发更好地进行价值引领或错误思想纠正，会收到意想不到的效果，这也是以学生为中心的教学理念的要求。

在课程教学过程中，有一次学生参加某一位学者的学术讲座，期间学者的言论不严谨，为及时纠正错误言论，课堂上我们借用了信号与系统课程的反馈系统的概念起到了很好作用。一个不稳定系统通过引入负反馈可以使系统稳定下来，但是系统的响应会出现反复振动但最终趋于稳定。如图2所示，改革过程出现上下震荡和反复系统趋于稳定的正常现象，通过引入及时有效的反馈，改革最终会趋向于设定的目标。

三、结束语

高校人才培养是育人和育才相统一的过程。建设高水平人才培养体系，必须将思想政治工作体系贯通其中，必须抓好课程思政建设，解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题。高校课程思政短板和难点在于理工科课程，具体思政要素必须从课程内容和专业本身出发深入挖掘并有机融入。本文从多年课程教学的实践中总结提炼了信号与系统课程的思政实施要领、具体方法和案例，具有很强的实践指导性。从实际教学效果看，本课程课程思政的实施体现了专业课的育人价值，实现了科学与哲学的融会贯通，让学生在学习专业知识的同时感受知识的温度，引发更深层次的思考和感悟，形成了专业知识和价值观、哲学观的良性互动和循环，还提升了本课程的教学效果与质量，具有一定的普适性和推广价值，可供其他理工类课程借鉴。

参考文献：

[1]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].（2020-06-01）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2]白令安，徐荣铭，马强分.理工类专业课程思政教学探索与研究——以《基础地质学》为例[J].高教论坛，2021（4）：53-57.

[3]张汝峰，项璟，张亚娟，等.《信号与系统》课程思政探讨[J].轻纺工业与技术，2020，49（5）：111-112.

[4]郑君里，谷源涛.信号与系统课程历史变革与进展[J].电气电子教学学报，2012，34（2）：1-6.

[5]刘承功.高校深入推进“课程思政”的若干思考[J]思想理论教育，2018（6）：62-67.

[6]赵炬明.打开黑箱：学习与发展的科学基础（下）[J].高等工程教育研究，2017（4）：30-46.

[7]余江涛，王文起，徐晏清.专业教师实践“课程思政”的逻辑及其要领——以理工科课程为例[J].学校党建与思想教育，2018（1）：64-66.

[8]黄样兴.论永远奋斗[EB/OL].（2021-4-5）.人民网，http：//theory.people.com.cn/n1/2018/0103/c40531-29743154.html.

[9]曾秋芬.信号与系统课程的思政教学实践[J].集成电路应用，2020，37（7）：88-89.

[10]郑君里，谷源涛.试谈“信号与系统”课程理论与实践之结合[J].电气电子教学学报，2014，36（3）：1-5.