新工科信息类专业课程思政育人实践

［摘 要］目前，信息类专业人才培养存在“重教书轻育人、重智育轻德育”的问题。为全面落实立德树人根本任务、提高课程思政教育质量，笔者从理论课程教学、实践课程教学两方面进行了新工科信息类专业课程思政育人实践，通过开展具有专业特色的端正“三观”、科学方法、科学精神、职业素养以及心理健康等方面的思政教育，实现价值塑造、知识传授和能力培养的有机统一，进而培养品德端正、全面发展的优秀新工科人才。

［关键词］信息类专业；立德树人；新工科；课程思政

［中图分类号］G641 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）11-0112-04

新工科是我国高等工程教育在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略与部署，要求培养的工科人才必须具备更高的创新能力和跨界整合的能力，强调德才兼备、继承与创新、交叉与融合[1]。信息技术是现代活力强、应用面广的高新技术，如何构建符合时代特色的信息类专业人才培养模式，以满足新时代行业人才需求，是信息类专业建设与发展的重要课题。

才者，德之资也；德者，才之帅也。人才培养是教书和育人相统一的过程，而育人是根本。人无德不立，育人的根本在于立德。但目前信息类专业人才培养存在“重教书轻育人、重智育轻德育”的问题，也就是专业课程教师只教专业知识，认为思政教育是思政课程教师的任务。传统的思政教育以思想政治理论课程教学为主，往往局限于抽象理论灌输，未能结合专业实践进行应用分析，导致学生理解不深刻，难以对学生品行发展及专业造诣产生深远影响。由于信息类专业课程具有逻辑性强、概念抽象、推导烦琐等特点，加上内容多、学时紧，部分高校的思政教育被当作一种表面形式排挤在专业知识教学之外，德育工作难以落实到专业课堂教学中[2]。

教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》强调：全面落实立德树人根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体[3]。笔者根据因材施教的基本原则，对信息类专业理论课程思政教育和实践课程思政教育两方面进行了如下创新与实践，以达到融“素质、知识、能力”为一体的新工科人才培养目的。

一、理论课程思政教育

（一）理论教学中的人生观思政教育

“人才”必须先“成人”再“成才”。所谓“成人”，最重要的是具有端正人生观的智慧。信息类专业大学生也不例外，只有足够智慧，才能在瞬息万变的信息专业领域从容应对各种风险与挑战、发挥聪明才智。信息类专业理论课程教学是培养信息类专业人才的主要环节，利用其进行思政教育最基本、最重要的方法是有效融入端正人生观的思政教育。以通信工程、电子信息工程等信息类专业的主干专业课程通信原理为例，笔者在进行数字调制技术的教学时，对比了几种主要的数字调制技术的优缺点和应用领域[4]：幅移键控的优点是设备简单、频带利用率较高，缺点是抗噪声与抗干扰能力较差，主要应用于无线电报，是其他数字调制方式的基础；频移键控的优点是抗噪声与抗干扰能力较强，缺点是频带利用率较低，主要应用于中低速数字通信，如短波无线电通信；相移键控的优点是抗噪声与抗干扰能力较强、频带利用率较高，缺点是设备较复杂，主要应用于中高速数字通信，如蓝牙通信。笔者对比了各种数字调制技术的优缺点和不同的应用领域，发现没有哪一种数字调制技术是万能的，因此可引申到关于端正人生观的思政教育：正所谓尺有所短，寸有所长，我们人类也是一样，金无足赤，人无完人，只有取长补短，才能物尽其用，人尽其才。笔者接着简要介绍了著名理论物理学家杨振宁的成才故事。杨振宁在美国留学时一开始研究的是实验物理，但由于他的动手能力较差，在该方向上一度止步不前，后来在导师的建议下将研究方向更改为理论物理，充分发挥了他逻辑思维能力强的优势，在该领域提出了弱相互作用中的“宇称不守恒定律”，最终获得了诺贝尔物理学奖，成为著名的理论物理学家。由此引导学生客观看待自己的优缺点，不骄不躁，改变能改变的缺点，接受改变不了的缺点，扬长避短，亦能实现自己的人生价值。另外，该知识点教学的另一启示是在实际应用这些数字调制技术的时候，要根据实际应用的要求，选择性能最优、代价最小的数字调制技术，由此引申到科学方法论的思政教育：当鱼与熊掌不可兼得的时候，要根据实际需要和成本代价综合考虑决定选择鱼还是熊掌，即解决问题要抓住主要矛盾，选择能够解决主要矛盾、成本代价最小的解决方法。

再以专业基础课程信号与系统为例，笔者在进行系统稳定性的教学时，先介绍稳定系统的物理含义是当系统受到一定程度的外部干扰时仍然能够保持平衡状态。如果连续系统的单位冲激响应的绝对值对时间的积分有界或者离散系统的单位序列响应所有样值的绝对值之和有界，那么该系统稳定，反之也成立。单位冲激响应和单位序列响应都是由系统本身的特性决定的，与系统的外部激励无关。因此，系统是否稳定的决定性因素是系统本身的特性而非外部激励。随后，笔者引申到关于端正人生观的思政教育：内因是个人稳定发展的根本原因，它决定着个人发展的基本趋向；外因是个人稳定发展的外部条件，对个人的发展起着加速或延缓的作用，外因必须通过内因才起作用。个人事业和生活发展的决定性因素是个人自身的心智、能力、努力等内因，家庭条件、社会机遇等外因起到推波助澜的作用。个人事业和生活在发展过程中不可避免地会遇到各种挑战，而个人自身的成熟心智、突出能力、不懈努力等内因才是保障自己平稳过渡的根本。笔者在进行傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换三种信号分析方法的教学时，分析了如下几种信号分析方法之间的联系[5]：当收敛域包含虚轴，傅里叶变换可以看成虚轴上的拉普拉斯变换；当收敛域包含单位圆，傅里叶变换可以看成单位圆上的Z变换；Z变换可以看成复变量s平面映射到复变量z平面的拉普拉斯变换。笔者总结了各种信号分析方式都是对同一事物的不同描述方式，在一定条件下是可以相互转化的，然后引申到关于端正人生观的思政教育：世界万物是普遍联系的、相互影响的。古人云：“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”也就是说，我们必须坚持系统观念，只有用普遍联系的、全面系统的、发展变化的观点观察事物，才能准确把握事物发展规律。笔者接着讲述了经济发展和生态保护之间的关系，引用党的二十大报告中“人与自然是生命共同体，无止境地向自然索取甚至破坏自然必然会遭到大自然的报复”“坚持可持续发展，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，像保护眼睛一样保护自然和生态环境，坚定不移走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，实现中华民族永续发展”[6]的论述，引导学生坚持“绿水青山就是金山银山”的理念，要敬畏自然、顺应自然。

（二） 理论教学中的世界观思政教育

专业基础课普通物理课程是研究客观世界的物质结构、运动以及物质之间相互作用的自然科学[7]，其蕴藏着的人类认识客观世界的哲学思想，能够帮助学生树立科学的世界观，正确观察世界，深入分析问题。

例如，笔者在进行曲线运动的教学时，先分析了曲线运动和直线运动的区别与联系：两者的运动轨迹是不同的，前者的运动轨迹为曲线，后者的运动轨迹为直线；但在极短的时间内，曲线可以看成极短的一段直线，因此曲线运动可以分解成两个互相垂直的方向上的直线运动。接着总结了“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”的含义，即如果改变看问题的角度，看似不同的两种事物是可以辩证统一的。再引申到关于科学世界观的思政教育：事物的对立统一规律是辩证唯物主义三大基本规律之一，也是最根本的规律，其认为一切事物都具有对立面，对立面之间存在着互为统一的辩证关系。由此教育学生一切事物内部、事物之间都存在矛盾。在面对复杂的社会和人际关系时，应该保持对立统一的辩证思维模式，尊重社会多样性，协调各方利益，推动社会和谐发展。

又如，笔者在讲授物质的气相、液相、固相三种物态之间的相变时，举例水在受热时，温度不断升高，当温度达到100℃时，水会开始沸腾，形成水蒸气，水的物态由液相变为气相。这是因为水在受热时，分子不断运动，当温度升高到一定程度时，分子运动速度变快，分子间的相互作用力变弱，水分子脱离液体表面，形成水蒸气。而水在遇冷时，温度不断降低，当温度降到0℃后，水会开始结晶，变成冰，水的物态由液相变为固相。这是因为水在遇冷时，水分子运动变慢，分子间的引力使变慢的水分子慢慢进行有序的排列，水分子的运动空间变小，就成为结晶体状的冰。笔者总结了物质的相变是一种由量变引起质变的现象，然后引申到关于科学世界观的思政教育：量变质变规律是辩证唯物主义的基本规律之二，其认为任何事物的发展都必须从微小的量变开始，当量变积累到一定程度，才能引起事物性质的变化、飞跃和发展。由此引申到关于科学世界观的思政教育：九层之台起于垒土，勿以恶小而为之；千里之堤溃于蚁穴，勿以善小而不为。积善成德厚德载物，千里之行始于足下。

再如，笔者在讲授人类对宇宙的认识历程时，介绍了中国古代盘古开天辟地的传说、古希腊天文学家欧多克斯的地心说、波兰天文学家哥白尼的日心说，及近代德国物理学家爱因斯坦的超圆体假说、现代宇宙大爆炸理论及其佐证——宇宙微波背景辐射，总结了人类对宇宙的认识发展不是直线式前进而是螺旋式前进的。由此引申到关于科学世界观的思政教育：否定之否定规律是辩证唯物主义的基本规律之三，揭示了事物发展的特点是自我否定、向对立面转化，是前进性与曲折性的统一。学生应正确对待学业发展过程中遇到的各种问题，不忘初心、牢记使命，栉风沐雨，砥砺前行。

（三）理论教学中的价值观思政教育

在教学专业相关理论和技术的应用时，可以补充介绍世界领先的我国自主研发相关技术的案例，对学生进行“爱国、敬业”等社会主义核心价值观的思政教育，以激发学生对祖国、对专业的自豪感和“为中国崛起而读书”的使命感。例如，笔者在专业基础课程计算机应用基础教学中介绍了我国自主研制的、世界上首台峰值性能超过十亿亿次每秒的超级计算机“神威·太湖之光”，其曾应用到对我国第一个载人航天飞行器“天宫一号”返回路径的数值模拟，为“天宫一号”顺利返航提供精确预测[8]。又如，在专业课程数字电子技术教学中介绍了门电路的应用——芯片设计，并引入近年华为自主研发的麒麟系列手机芯片，突破了美国对其手机芯片封锁的案例[9]。再如，在专业课程通信原理教学中介绍了相移键控调制技术的应用——卫星导航，并介绍了我国基于国家安全和经济社会发展需要自主研发的、独立运行的北斗卫星导航系统，其是联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，于2023年正式加入国际民航组织标准，成为全球民航通用的卫星导航系统，推进了国际化、市场化、产业化应用。

二、 实践课程思政教育

实践出真知。信息类专业实践课程教学作为培养信息类专业人才的重要环节，应结合实践内容有效融入科学方法、科学精神、职业素养以及心理健康等方面的素质教育。

（一） 实验教学方面

在传统的以实验箱为主要实验工具的实验课程中，教师可以增加相应的仿真软件实验，例如数字电子技术实验可以增加Multisim电路仿真实验，通信原理实验可以增加MATLAB通信仿真实验，并要求学生将软件仿真结果和实验箱操作结果进行对比，分析误差产生的原因，强调实验数据要实事求是、实验报告不得抄袭，由此可以对学生进行求真务实、学术诚信等科学精神的思政教育。

在传统的以MATLAB编程软件为主要实验工具的实验课程中，教师可以增加人工智能的基本编程实现方法——Python编程实验。例如，数字信号处理实验可以增加FIR和IIR数字滤波器的设计实验[10]；数字图像处理实验可以增加图像变换、图像增强和图像分割等Python编程实验[11]。要求学生对比两种编程实现方法的信号分析与处理效果以及编程复杂度，由此可以对学生进行关于科学思维方法的思政教育：新办法解决老问题。引导学生关注人工智能技术与本专业交叉融合的新前沿新趋势，由此可以对学生进行勇于创新、与时俱进等科学素养的思政教育。

（二）  课程设计方面

课程设计是信息类专业理论课程的重要实践教学环节。以单片机原理及接口技术课程设计为例，要求学生综合运用相关理论课程知识进行基于单片机的电子作品设计，一般由三名学生组队共同讨论决定总体设计方案，其中一名学生负责硬件设计，一名学生负责程序设计，一名学生负责系统集成和性能测试，每名学生独立撰写课程设计报告。指导教师可以安排一次中期检查，在发现设计进度滞后、学生受挫消极等情况时，及时进行“抗挫折”思政教育：要积极乐观地面对挫折困难，即把挫折困难当作发现问题、完善自我的机会，要坚持“办法总比困难多”“没有时间解决不了的问题”的信念，帮助学生调整心态、树立信心，避免学生钻牛角尖甚至走极端的情况发生。指导教师要宽容耐心地帮助学生分析查找设计关键问题，引导学生寻找切实可行的解决办法，鼓励学生在应对挑战的过程中提升分析问题、解决问题的能力。