基于OBE理念的数字信号处理课程思政实践

廖可非

（桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004）

“各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治课同向而行，形成协同效应”［1］，这明确要求了思政工作必须贯穿教育教学的全过程，实现全程育人与全方位育人的目标。高等教育阶段，思想政治理论课程无法覆盖整个高等教育全过程，因此，可以融入专业课进行思政教育的“专业课程+思政元素”的课程思政模式成为高等教育中实现全过程思政教育的必然趋势［2］。数字信号处理课程是高等教育中电子信息类专业的重要基础知识课程之一，内容涵盖多个核心领域，在学生的专业素养及工程实践能力的培养上具有重要意义。但是，目前该专业课课程思政的开展却仍存在着覆盖不全面的缺陷，亟须建立起涉及各个教学阶段的课程思政实施机制。

基于此，本文以OBE教育理念为基础，以课程思政要求为研究内容，在数字信号处理课程中融入思想政治元素，将OBE教育理念与课程思政相结合，专业育人的同时开展思政育人，实现核心价值观浸润和专业知识传授在教学过程中相辅相成。

一、数字信号处理课程思政现状

数字信号处理，即利用数学的方法对各种信号进行各式各样的分析。随着电子信息、人工智能等技术的迅猛发展，数字信号处理逐渐成了一个重要学科领域，数字信号处理课程也成为涵盖电子信息工程、通信工程、自动控制等所有电类专业的基础必修课程，在专业人才培养以及专业知识架构建设方面发挥重要作用［3］。首先，思政元素与数字信号处理课程的融合，是立足“立德树人”的教育目标，发挥数字信号处理课程专业育人作用的同时挖掘课程的广度、深度以及温度，实现“思政育人”。然而，数字信号处理课程的特性是理论知识与实际应用联系密切，基础性与应用性要求较高［4］，通常教授于高等数学与信号与系统等专业课程之后，涉及概念抽象晦涩，公式繁多，数学推导复杂，对先行课程基础知识的记忆消退，使得学生在教师授课过程中无法跟上教师的步伐，出现课堂参与度低、态度消极等不良问题。其次，传统的授课方式是课堂讲授为主，课后作业为辅，缺少师生互动，学生被动接收知识，缺乏自主学习能力，视野局限于课本知识，只关注如何解题，如何考试，不能对知识中所蕴含价值进行思考；考核评价方式过于单一，主要基于试卷考核，不能对学生的知识获取和价值塑造情况进行准确的评价。而且，实际教学过程中，教师们习惯于在自身专业和教学能力上下功夫，根据自身的思政政治素养和价值取向，随机性地融入思想政治元素，不会全盘考虑课程思政设计的整体性，使得浸润元素与课程内容关系不密切，融入时机和应用手段考虑不充分，导致课程思政感召力不强，学生兴趣不高，课程思政的育人效果流于形式，浮于表面。因此，针对这些现状，需要通过课程思政，将思政教育碎片化地融入课堂教学中，既完成知识传播，又潜移默化地引导培养学生的世界观、人生观和价值观，开阔视野，丰富他们的精神世界，激发学生学习的动力。

二、实践思路

OBE教育理念是针对传统教育模式的范式革命。传统模式是逻辑实证主义，以教师、教室和教材为中心，认为学生获取知识来自教师的课堂讲授；OBE模式是建构主义，以学生发展、学生学习和学习效果为中心。从解决有固定答案的问题到解决开放性问题，OBE更侧重高阶能力，如创造性思维能力、分析和综合信息能力等。目前传统的高校教育理念是基于课程体系，根据学生的学习情况，判断学生是否能达到毕业要求，满足既定的培养目标，而OBE的核心之一——反向设计观与之相反，以最终目标为起点，反向进行课程设计，开展教学活动。设计思路的出发点不是教师想要教授什么，而是最终成果需要实现什么或者需要达到什么样的要求，内外需求决定目标，目标决定教学环节设计。以《高等学校课程思政建设指导纲要》为指导［5］，数字信号处理课程思政实践将基于人才培养目标，遵循成果导向教育的反向设计思路，从课堂教学与评价中充分挖掘思政元素，潜移默化地使学生对正确的价值观内化于心、外化于行，推进教学过程中育才和育人的协同发展。

三、课堂教学实践设计

（一）课程内容思政融入实践

数字信号处理课程教材内容分为十个章节，内容包括绪论、离散时间信号及系统、DTFT和DFT、Z变换、滤波器的分类、结构与设计。思政内容嵌入课程内容，需要对思政元素的切入点做“见缝插针”式的设计，避免出现生搬硬套的现象。结合具体的课程内容，深入挖掘相关知识背后的故事，如课程知识在重要领域的应用，傅里叶、巴特沃斯等科学家的奋斗史，重点内容的研究史等，如表1所示，培养学生国防意识、爱国爱家精神以及应对生活生产中各种问题的方法论与不屈不挠、艰苦奋斗的民族精神。同时，课程内容应紧密联系学科专业的发展趋势以及相关行业的最新动态，调动学生学习的积极性和求知欲，开阔学生的思路，拓展学生的视野，培养学生的大局观和整体观。

表 1 数字信号处理内容与思政元素融合

（二）教学过程思政融入实践

数字信号处理的课程思政建设工作需要坚持以“寓价值观引导于知识传授和能力培养之中”为思政目标，设计合理的教学活动来实现［6］。依托现代通信技术的发展成果，传统的课堂逐渐演变为线上线下混合的新课堂，利用新媒体手段，如图片、音视频、微课、链接等，构建“学生主体，教师主导”的授课环境，开展多样化的教学活动。

第一，课前，建立线上思政资源库，利用QQ群、微信公众号等，在发布自主学习资料的同时推送相关的专业前沿动态、历史人文、国防故事等兼具知识性和启发性的事例。在激发学生学习热情的同时，引导学生汲取事例中蕴含的精神力量，潜移默化地提升学生的民族认同感和顽强奋斗的决心，以学生自悟方式实现课程思政优秀价值观的浸润。

第二，在授课过程中，追求课堂专业知识传授和思政价值传递的效率最大化，需要灵活运用各种不同教学手段。一是启发式教学。教师立足于学生特点，创设情景，引导学生发散思维，自主探究和解决问题，在频繁的思考、演练中，让学生积极主动地获取知识和发展品德。例如对傅里叶变换进行逐步讲解，逐步引导学生分析各阶段变化，渐进地向学生灌输课程知识，从而加深学生对该内容的理解，学会步骤化地分析问题。二是互动式教学。教师在课前准备阶段完成探究性问题的设计，在授课过程中，采用情景预设、问题分析、讨论辩论等多种形式，引导学生完成合作学习，提高学生的课堂参与度。在此过程中，教师主要引导学生积极思考表达，营造热情向上的课堂氛围，提高学生的学习热情和拓展学生思维。互动式的课堂教学有利于实现课程思政的教学目标，强化育人效果；有利于深入贯彻教学中理论联系实际原则；更有利于发展学生的创新思维和实践能力。互动式教学可细化为师生互动和生生互动，前者意味着角色轮换，使师生关系更和谐开放；后者注重相互学习，能够促进学生个性进步与发展。三是任务驱动式教学。该教学方式是以完成学习任务为课堂目标，学生在确定目标的指引下，结合多方资源，以自主学习或互助合作等方式完成一系列任务，实现知识构建和能力提升。对于学生来说，这更有利于发挥学生主体的综合能力，引导学生自发地在解决任务的过程中探究方法、拓宽思路、掌握知识，形成强大的信息处理和问题解决能力。四是网络资源。近年来，由于新冠肺炎疫情的影响以及大量高校线上课堂的建设推动，网络上的教学资源越来越丰富。电子教案、音视频教学与传统板书融合，让数字信号处理课程的抽象理论图像化可视化，物理意义呈现直观化，形成直接的视觉刺激，让学生产生心灵与精神碰撞；通过现代虚拟仿真技术，引入辅助教学软件，包括超级星平台、雨课堂等，辅助课堂教学案例的讲解、演示和验证，改善课堂教学效果。

第三，课后巩固，教师借助“问卷星”小程序或书面或口头作业的形式，让学生以分组探究、汇报展示、团队间互评等形式对授课内容展开更加深入的头脑风暴，拓展思维空间，发展学生的团结协作能力和创新思维。

四、评价体系实践设计

有效的课程评价能够作用于学生的学习实践，为进一步的学习改进提供依据。在传统教育模式中，课程评价多以作业和考试或论文等终结性评价为主，这种评价方式具备监督、调控功能，却缺乏改进功能。现今，基于OBE理念的评价体系促使课程评价由“质量监控”向“持续改进”转变，由“节点式”评价向过程式评价转变，由偏重专业知识与技能的偏狭发展向注重品德才能全面发展转变。这种转变后的体制是以“评价—反馈—改进”组成有效闭环进行无限循环的持续改进机制，以学生发展和学习成果为目标导向，反向设计课程、分配教学资源，通过评价体系、反馈系统，持续不断地调整改进，最终保证教育教学达成培养目标。

基于OBE理念的数字信号处理课程思政评价体系的持续改进设计体现在灵活运用各类教学方法和评价方式来满足学生的发展需求：根据需求进行教学方法的遴选，持续研究和指导学生学习，在不断反思与分析的基础上进行教学改进和设计，通过周期性评价形成的一套循环往复的评价改进机制，让学生能够有针对性地强化自己的学习，正确进行自我评价，提升课程育人质量。

学生学习过程中的作业、考勤、考试、小组讨论、小组项目成果、课堂活跃的程度、自评与互评等所有表现学生能力成长痕迹的碎片信息，都能作为评价学生学习结果的记录［7］，以不断智能化的信息技术为媒介，被留存下来作为评价依据，使得课程评价不再被教师的主观感受及个人经验所制约。OBE理念下持续改进式的数字信号处理课程思政评价体系，利用信息技术促进评价体系现代化，强调培养目标、课程教学等不同层面上的评价与持续改进，持续改进的效果以学生实际习得的内容与人才培养目标达成为体现，完成全面质量管理的价值实现，能够持续提高整个教育的效率和质量。

五、结语

课程思政是国家立足新时代教育发展要求而提出的全新理念，数字信号处理作为专业领域内重点课程，如何引入思政元素，实现学科教学和课程育人相融合，教学和育人同向同行，逐渐成为教育研究的热点问题。基于OBE理念的数字信号处理课程思政设计与实践，以学生为主体，以立德树人与专业技能培养为成果导向，积极发挥教师在课堂教学主阵地的引路人角色，从课程内容设计上超越课程知识界限，破除学科性与育人性的分离；在教学过程中灵活选取高效的教学方法，形成全过程、全方位育人格局；针对性改革课程评价体系，采用持续改进式的科学评价模式，实现专业技能教授和思想价值引领的和谐统一，培养出有知识、有品德、有能力、有担当的社会主义现代化工科人才。