新工科背景下高校“信号与系统”课程思政的探索与实践——以肇庆学院为例

范 羽，吴海涛，陈荣荣，陈金塔，杨秀芷

（肇庆学院 电子与电气工程学院，广东 肇庆 526061）

习总书记在全国高校思想政治工作会议中强调：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人、努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]”.

“新工科”建设是教育部门为主动应对新一轮科技革命与产业变革而采取的深化教育改革行动.其建设的目的是为了适应当前我国以“中国制造2025”为目标的相关产业的转型与升级.相较于传统高校工科教育，其中一个鲜明且有代表性的标志就在于培养德学兼修、德才兼备的复合型、综合型理工科学生和未来的工科从业者.这就要求高校要实现专业授课中知识的传授与价值引导有机统一，用好课堂教学这个主渠道，在专业课程中实现课程思政，发挥专业课程的德育功能，坚持把立德树人作为中心环节，提升思想政治教育的亲和力和针对性，满足学生成长的发展需求和期待.“信号与系统”课程是肇庆学院电子与电气工程学院电子信息科学与技术、通信工程和自动化类等工科专业的基础必修课.因其具有理论性强、技术性强、覆盖面广、随当代信息科学技术发展快的特点备受关注，另外也是许多高校相关专业研究生入学考试初试和复试的重要科目.本文就新工科背景下我院教学团队在“信号与系统”课程思政上的探索与实践展开探讨.

1 “信号与系统”课程思政的重要性

课程思政是“三全育人”的重要形式，是高校立德树人，培养主流价值观和爱国主义情怀的重要环节[2].近些年，上海市推行的“课程思政”改革，形成了“上海经验”，达到育人润物细无声的效果[3].在校大学生正处在刚成年和走入社会的重要过渡期，是形成价值观、人生观和世界观的重要时期，正常开设的思政课一般仅3～4 门课，且2～3 个学期即可完成，仅仅依靠思政课程对学生进行教育是不够的.而专业课则贯穿于大学生在校的每个学年，专业课教师与学生接触的时间最长，影响也最深，因此在专业课堂中融入思政元素，实现课程育人，是思政课堂的延伸.

“信号与系统”课程以高等数学、电路分析等课程为学习基础，又是通信原理、数字信号处理和移动通信系统等专业课的基础，在专业课体系中具有重要的过渡作用，学生通过这门课程的学习，不仅可以掌握信号与系统的基本理论和分析方法，更重要的是培养对本专业的学习兴趣.传统的授课过程中，在授课教师层面，只注重数学上的计算推导过程，而忽略了课程本身趣味性；只注重于按学时完成教学目标，而忽略了对学生个人和职业发展需求等方面的培养.在学生层面，接受到的是枯燥乏味的数学推导和专业术语极强的概念和定义，机械地完成作业和实验.因此，为紧跟新时代课程思政的教育理念，依据专业课程特点，学院教学团队融合“新工科”建设的目标，以卓越工程师培养为契机，开展本课程的课堂教学改革.本文旨在通过引入实际工程应用案例、国内重要时事或著名工程师的故事就教师如何在课堂上主动且深入地挖掘专业课程内容的育人资源，开展课程思政教育进行探索，做到科学性与价值性、知识性与思想性相统一，进而促使课堂气氛活跃，提高学生对课程学习的兴趣和积极性.

2 融入课程思政 探索课堂改革路径

2.1 强化使命推动，服务国家和地方需求

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，要正确认识时代责任和历史使命，用中国梦激扬青春梦，为学生点亮理想的灯、照亮前行的路，激励学生自觉将个人的理想追求融入国家和民族的事业中[1].在讲述信号与系统绪论部分时，教师可以通过讲授我国自行研制的北斗卫星导航系统的事例；讲授“当代毕昇”国家最高科学技术奖获得者王选院士的传奇故事来激发学生的学习动力和学习热情，从而引导学生了解我国信号处理技术发展与发达国家之间的差距，关注信号处理技术发展前沿，培养学生爱国、爱党、爱专业的情怀，增强学生为国争光的使命感和责任感.

随着经济的快速发展，社会对于人才的需求量也越来越大，就肇庆本地而言，今年以来，肇庆全力推进新区电子信息产业园建设，坐落于肇庆新区粤港澳大湾区生态科技园内的电子信息产业园项目重点引进“电子加工、半导体制造、精密仪器制造”等产业类型，以加快高端电子信息业集聚和发展.肇庆学院电子与电气工程学院作为“培养未来工程师的摇篮”，在培养综合素质高、应用型的电子信息专业人才，积极为地方经济发展和产业转型升级提供了有力的科技支撑.近年来学院结合本地电子企业特色，通过校企合作培养，组建创新团队、建设科技协同创新平台，邀请企业专家进入课堂开设讲座.每年组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛和中国“互联网+”大学生创新创业大赛等，夯实学生专业基础和自身良好的专业素质，使学生在专业领域更具有竞争力.

2.2 讲述工程应用案例，树立工程教育新理念

高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志.习近平总书记指出，“我们对高等教育比以往任何时候都要更加迫切，对科学知识和人才的渴求比以往任何时候都更加强烈”.当前世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，综合国力竞争愈加激烈.工程教育与产业发展紧密联系、相互支撑[4].工程教育认证是国际通行的工程教育的质量保证，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础.2016年6月，我国工程教育正式加入《华盛顿协议》，实现了人才培养质量的国际化等效.2019年4月教育部启动“六卓越——拔尖”2.0计划，全面推进新工科建设，要求深化工程教育改革，掀起高教质量革命，提高高校服务经济社会发展能力，实施卓越工程师教育培养计划和基础学科拔尖学生培养计划，为提升国家硬实力和国际竞争力加快培养工程科技人才，打造世界工程创新中心和人才高地[5].卓越计划2.0是对我国高等教育质量的新要求、新定位和全面提升，也是新一轮科技革命与产业变革对我国高等工程教育人才培养质量提出的更高要求.我国高等教育工程教育改革发展已经站在新的历史起点.

在讲述信号作用在线性时不变系统理论时，可以通过播放我国2019 年那场采用4K 超高清和全程5.1环绕声，并借助5G 网络实时把各分会场的镜头回传到央视总台的春节联欢晚会，来展示它所带给人们的更高清晰度、更宽色域、更高动态范围视频的整体实力；可以讲授从1G 模拟通信、2G 数字通信、3G 宽带通信、4G 移动互联到5G 智能物联整个移动通信的发展史，来彰显我国企业从一路陪跑到5G 开始领跑，最后在智能互联网领域这方面的综合实力.从而引导学生不仅要有工程应用的意识，而且更要强调学生将理论学习与专业实践和生活实践相结合[6].知识来源于实践，能力来自于实践，素质更需要在实践中养成，所以要鼓励学生多参加课外科技活动和各类竞赛，熟练运用各种实验仪器和设备，及时将自己学到的理论知识转化为实践能力，缩小自我追求和社会需求之间的差距，毕业之后可以更快地投入到国家和社会的建设当中.

“新工科”背景下的工程教育，主要应以提高人才培养质量为核心，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，把适应经济社会发展需求、促进人的全面发展作为衡量人才培养质量的根本标准，全面提高学生的社会责任感、创新精神和实践能力，增强我国工程教育的国际竞争力[7].“新工科”教育与工程教育理念的实质等效，其目的都是为了培养有理想、有本领、有担当的一流人才，促进国家的国际竞争力.这与我们开展信号与系统课程思政，将社会主义核心价值观贯穿于课堂也是一致的.这就要求我们要与以往重视投入的传统评估模式不同，工程教育专业认证强调的是“产出导向”，主要检测对象是“毕业生素质”.学生需要创新学习方式，在传统理论知识的基础上，进行一些强综合性的实验或实训，投入更多时间锻炼动手操作能力，才能慢慢累积在工程实施过程中遇到问题解决问题的能力，才能推进人才培养质量的持续改进和提升，最终确保人才培养质量满足相应职业的岗位需求.

2.3 密切联系行业热点，培养卓越工程师

新时期工科院校大学生的素质培养，要密切联系行业热点，借鉴国际主流工程教育标准，明确未来工程人才的能力体系.对比分析欧洲工程师能力标准、英国工程师专业能力标准、美国ABET认证标准、德国ASIIN认证标准以及我国工程教育认证标准等，分析未来工程人才应具备的素质，以及在专业领域应具备的能力体系.

信号与系统课程里对信号、系统的描述主要包括时域和变换域分析.在变换域中最先讨论的是傅里叶变换，傅里叶分析的研究和应用至今已经历了一百余年，后来又出现了“快速傅里叶变换（FFT）”.采用变换域的分析方法较之经典的时域方法有许多突出的特点，已成了信号分析与系统设计不可缺少的重要工具.课堂上我们增加当前最热门之一的语音识别技术.语音信号处理技术是计算机智能接口与人机交互的重要手段之一，其应用市场前景广泛，已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业.特别是说话人识别技术，近年来已经在安全加密、银行信息电话查询、公安机关在破案和法庭取证方面得到了很好的应用[8].

如图1所示是两段语音信号对应的时域和频域波形，语音信号在时域中是随时间变化的无规则信号，变换到频域之后是频带有限的信号，此外，要进行语音信号识别，就要利用频域分析来提取语音信号的本质特征.通过举例并拓展，学生带着问题进行学习，既有助于学生对信号从时域转换到频域的理解，激发学生学习兴趣，又可以培养其学习能力和分析问题的能力.电子信息类专业是工科专业，需要培养学生形成精益求精的信念，树立追求卓越的目标，提升学生的工程意识、实践能力、学习能力、创新精神和工匠精神.科技发展日新月异，只有主动学习、持续学习、适应社会、实现自我，才能成为适应发展的新时代卓越工程师.

图1 语音信号的时域和频域波形

3 课程思政与思政教育协同

依据本学院专业人才培养方案中的专业培养目标、毕业要求和后续课程的需求，研究并确定本课程专业课讲授内容，确定各教学章节与课程目标的关系，按照上述课程思政的总体思路，初步确定了教学内容及相应的思政融入点的对照关系，如表1所示.

表1 “信号与系统”课程思政案例设计

4 结语

本文以肇庆学院电子与电气工程学院“通信与信息处理”教学团队在讲授“信号与系统”的课程为例，紧跟新时代“新工科”的要求，以课堂为主渠道，依据专业课教学目标，深入挖掘《信号与系统》课程中蕴含的思政元素，充分发挥专业课程的隐性教育功能，将专业与育人相结合，引导学生扎实专业基本功，志存高远、勇于奋斗，努力成为现代化建设的有用之才.

通过近两年的“信号与系统”课程思政的改革实践，已经取得了阶段性成果.主要表现在教学效果方面，从学生评教结果反映来看，学生普遍认为课堂气氛活跃，思政知识点的融入丰富且具有激励性，任教老师的评分都在90分以上，位列学院前列；学生受益方面，能很好地理解本课程的知识点并积极应用，近两年来学院电子专业和通信专业学生在参加全国大学生电子设计竞赛、广东省电子设计竞赛和全国大学生“大创”训练中表现优异，国奖省奖数量连年增多；在考研方面，初试和复试考《信号与系统》课程的学生专业课成绩较高，总分也不错，大部分能考上理想的院校继续深造.实践证明，课程思政是系统工程，还有很多不足和提升空间，接下来，我们的目标将聚焦在如何更优化思政点的融入，细化工程实例和实验教学中的思政指导原则，避免盲目追求华丽的事例而脱离课程核心内容.