OBE理念下《数字信号处理》课程思政教学探究与实践

2024-07-05张娜李亚文王园园

时代汽车 2024年10期

张娜　李亚文　王园园

摘要：立德树人是贯彻落实新时期“金课”建设的根本，课程思政是实现立德树人根本任务的重要环节。基于以学生产出为导向的OBE理念下课程思政与“金课”融合，以电类专业的专业基础课《数字信号处理》为实践，从教学内容、教学方式与考核评价等三个方面进行改革，实现知识传授与思想政治教育的同向而行。使得知识结构系统化，将课程内容和思政元素有效连接，创建课程思政教学案例；探索线上+线下的混合式“互联网+课程思政”的教学方式；构建知识、能力及思政素养“三位一体”的多方位考核体系。

关键词：课程思政 OBE理念金课立德树人

1 引言

2018年教育部首次提出建设五类“金课”，2019年习近平总书记指出立德树人是落实新时代“金课”建设的根本[1-3]。在课堂教学这个主渠道的同时提升思想政治教育，使各类课程均与思政元素有效连接，落实立德树人的根本任务[4-5]。OBE（Outcomesbased Education）就是“以学生为中心、成果导向、持续改进”的一种教育理念，因此OBE成为新时代“金课”建设的一种基本教育模式[6-7]。如何将OBE理念下课程思政与“金课”融合，为新时期大学生设计适合他们的高效、全面、生动的课堂变得极为重要。

2 《数字信号处理》课程现状分析

《数字信号处理》课程是该校电子信息科学与技术专业的一门专业基础课，该课程主要由离散信号的时域、频域分析和设计滤波器这三大部分组成，根据专业人才培养方案的制定，要求学生掌握该课程中的基本概念，如何在时域和频域中对离散信号进行分析，如何设计滤波器，并能够解决实际工程中的信号处理所存在的问题。如何能让大部分学生有效地吸收相关知识，反思以往教学过程主要存在以下不足之处：

（1）我校被定位为地方应用型本科院校，该课程对数学功底要求较高，而大部分学生在此方面的基础较薄弱、逻辑思维较欠缺，使学生对知识点的理解及应用掌握不到位，分析和解决问题的能力欠缺；

（2）大多采用“老师讲解，学生被动接受”的传统教学模式，无法调动学生的积极性和主动性缺乏创造性，难以实现全程和全方位育人；

（3）按照专业人才培养方案，教师为了在有限的课时内完成大纲任务，并没有融入相应的思政元素，无法激发学生科技报国的家国情怀。

因此，在新时期新工科背景下以OBE理念下课程思政与金课融合的探究与实践势在必行。以《数字信号处理》课程为实践，从教学内容、教学方式与考核评价等三个方面来改革，在课程中加入思政元素，充分调动学生的积极性及解决问题的能力，为民族复兴培养接班人。

3 OBE理念下《数字信号处理》课程思政改革

课程建设主要是由教学目标、教学内容、教学方式、考核评价等四个方面组成，如图1所示的完整闭环，图2为《数字信号处理》课程围绕上述四方面所设计的一体化导图。

3.1 课程思政教学内容设计

3.1.1 知识结构系统化

《数字信号处理》课程主要由主要由离散信号的时域、频域分析和设计滤波器这三大部分组成，章与章之间联系紧密，知识点较相似，但概念抽象、数学推导较多且相似，使得学生学起来易混淆、难理解。因此，教师应帮助学生对知识进行系统的梳理，首先将课程分成几大部分，其次罗列出每一部分中的重点内容，最后详细列出每一部分中的重要知识点，将相似知识点加以区分，形成思维导图。

3.1.2 设计课程思政教学内容，创建案例教学库

以教学目标中的-素养目标为主导，将思政元素有效地串联到课程中，结合课程知识和能力目标，达到潜移默化、润物细无声的育人效果。根据人才培养方案的要求及培养目标，对数字信号处理课程中的部分知识点与课程思政点及培养目标进行映射。

（1）时域离散信号和系统的频域分析

课堂中播放一曲红色歌曲《歌唱祖国》，指出跳跃的不同音符—不同声音的时域信号，耳朵听到的声音—时域信号对应的频率特点，引入时域信号的频率特点即对时域序列求其傅里叶变换，并在讲解知识时插入法国数学家傅里叶、美国电气工程师奈奎斯特等代表人物的励志故事和先进事迹。给学生们树立榜样，激发其学习兴趣，鼓励学生在知识的世界里探索拼搏，形成良好的科学素养，培养他们树立正确的三观。

（2）周期序列的傅里叶变换及性质

课堂上通过经济的康波周期、股市的牛熊周期、资本主义的经济危机周期、气候变化周期等，来引出周期信号。利用序列的周期性，引出现代科技技术升级更替非常快，比如移动通信的发展在二十年左右从2G→3G→4G→5G。让电类学生了解行业的发展需求与就业方向，要求学生要以发展的眼光看问题，树立终身学习的理念。

（3）DFT、FT及ZT的关系

同一序列根据定义求出其DFT变换、FT变换及Z变换，并比较其相似点与不同点。提出对同一问题对需要从不同域进行分析，引申出事物具有多面性，需全方位、多角度思考，寻求问题解决办法。培养学生以哲学观点主动探究发现问题、解决问题的能力。

（4）快速傅里叶变换（FFT）的实现及应用

对某一算法的评价标准之一即算法的计算量，通过计算同一序列的傅里叶变换和快速傅里叶变换的计算量，得出快速傅里叶变换的运算次数大大减小。提出该计算可由DSP芯片实现，结合民族企业华为为首的高科技企业在西方列强的全面打压下仍不屈不挠，将知识应用与国家科技面临的挑战结合起来。增强学生的爱国情怀，推动了社会进步和民族复兴的责任感。

（5）滤波器的设计

专题研讨—“模块化+项目化”的形式开展，教师提前布置任务，以小组为单位，小组成员分工收集资料进行理论分析和设计并以小组为单位进行汇报答辩，进行自评、互评及教师点评。综合考查学生分析问题、团队合作等方面的能力和素质。将思政的切入点融入实验项目、课程设计和大作业中，将职业素养和工匠精神融入实践技能训练达到知行合一。

3.2 课程思政教学方式改革

OBE理念是“以学生为中心”的产出导向的一种教育理念。为了以学生为主体，需要对教学方法和手段进行创新，探索线上＋线下混合式的“互联网＋课程思政”教学模式。

3.2.1 线上教学模式

教师在某个平台上发布线上教学资源，教学资源主要为部分知识的基本概念、基本性质

及其应用，相关思政元素的视频及预习题等，教师布置每次的学习任务，学生提前学习完成。线上课堂包含签到、答疑、作业互评、专题讨论、布置分组任务等，激励学生的主动性，增强师生及生生间的互动。

3.2.2 线下教学模式

线下课堂中，教师根据最新科技前沿，将思政元素融入到课堂中，课堂可采取项目驱动式、专题讨论、翻转课堂、软硬件结合的教学方式，围绕着蕴含思政元素的教学目标和教学内容设计。课后，教师对课前和课中两个阶段的教学活动进行反思总结，搜集与本知识点相关的思政育人信息，补充线上学习资源，精心设计课后练习，重在知识的应用，促进创新，将线上课堂与线下课堂进行有效衔接。

3.3 课程思政考核评价改革

根据OBE逆向设计原则，课程思政考核评价应根据数字信号处理课程对电信及电科专业毕业要求指标点的支撑情况，以课程教学目标为导向设计。

3.3.1 创新考核评价内容与方式

为达成毕业要求指标点，与教学目标为目的，构建知识、能力和思政素养“三位一体”的考核评价目标[8]。打破传统的“一卷定结果”的单一终结性考核，形成过程性评价（55%）+终结性评价（45%）的方式，如过程性评价=线上课堂25%+线下课堂55%+课后20%组成，增强过程性评价，转移评价重心。

3.3.2 自评与互评相结合

以学生为主体、教师为主导的课程思政应打破教师作为唯一主体评价的现状，实现多元化的评价主体。教师根据人才培养方案、毕业要求和课程特点，制定考核方式和评价标准；学生可进行自评和互评，通过相互学习来加深对课程知识的理解与掌握，增强团队合作能力及集体荣誉感。《数字信号处理》课程考核评价改革设计如图3所示。

4 结语

针对目前《数字信号处理》课程教学、实践中所存在的问题，探索将OBE理念、课程思政融合于该课堂教学中，从教学内容、教学方式、考核评价等三个方面来进行改革，实现知识传授与思想政治教育的同向而行，充分调动学生的积极性及解决问题的能力，充分发挥专业课在学生人生观中的带头作用，为民族复兴培养接班人。

基金资助：商洛学院教改项目（22jyjx127）。

基金项目：陕西省教育科学“十四五”规划课题（SGH22Y1466）。

参考文献：

[1]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N]. 人民日报，2016-12-9（1）.