基于思政与OBE理念融合的数字信号处理课程建设

摘  要：数字信号处理是电子信息类专业本科生课程体系中的一门重要的专业基础课。在传统的教与学的过程中，往往注重大量的数学公式推导证明，而忽视了公式和定理背后的物理意义，导致学生总是对知识吃不透、嚼不烂，教学过程难以实现闭环。课程本身所蕴含的知识以外的育人元素也未得到充分地挖掘和利用。为探索新时代电子信息类专业课程建设方法，该文从课程思政的视域出发，结合成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）理念，以数字信号处理课程为研究对象，深入剖析现有专业课程建设中存在的问题，并结合南京邮电大学校情特色和专业背景，对课程的教学目标、教学内容、教学方法、评价考核机制等各环节进行重新设计，并将其融入课程教学实践，探索一条“春风化雨、润物无声”的课程建设之路。

关键词：课程思政；OBE理念；课程建设；教学设计；数字信号处理

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）36-0036-04

Abstract： "Digital Signal Processing" is an important foundational course for undergraduate students majoring in electronic information. In the traditional teaching and learning process， there is often a focus on deriving and proving a large number of mathematical formulas， while neglecting the physical meanings behind formulas and theorems. The educational elements beyond the knowledge contained in the curriculum itself have not been fully explored and utilized. In order to explore the construction methods of electronic information professional courses in the new era， this paper starts from the perspective of ideological and political education in courses， combines the OBE concept， and takes the "Digital Signal Processing" course as the research object. This paper deeply analyzes the problems existing in the construction of professional courses， takes the characteristics of Nanjing University of Posts and Telecommunications and the professional background into consideration and redesigns the teaching objectives， teaching content， teaching methods， evaluation and assessment mechanisms， and integrates them into the teaching practice of courses， exploring a path of "spring wind and rain， moistening things silently" in course construction.

Keywords： curriculum-based ideology and politics; OBE concepts; course construction; teaching design; Digital Signal Processing

2013年6月，我国正式成为《华盛顿协议》签约成员，从此具有国际实质等效的工程教育专业认证在我国拉开了帷幕。工程教育专业认证遵循成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE），包括三个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进。OBE理念的提出大大促进了专业建设和教学改革、保障和提高了工程教育人才培养质量[1]。培养什么人、怎样培养人以及为谁培养人是人才培养的根本问题[2]，国外的有益做法可以借鉴，但是从根本上讲必须扎根中国大地办教育，坚持社会主义办学方向。2020年6月，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确指出：“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、不可割裂。”全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措[2]。在课程思政和OBE理念的指引下，我们不得不重新审视现有专业课程的教学理念和课程体系。

数字信号处理是电子信息类专业本科生课程体系中的一门重要的专业基础课。作为信息技术与现代通信的基础，数字信号处理对信息学科的发展和国家信息科技的强盛起着至关重要的作用[3]。数字信号处理课程的内容通常涉及离散时间信号的常用变换，离散时间系统的分析、设计和实现等，课程理论性较强，对学生的数学功底有较高要求。傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换、线性卷积、循环卷积和周期卷积等一些概念和原理的理解与推导不可避免地涉及大量的数学知识和数学技巧，一直以来都是学生学习的难点。传统教学过程注重数学推导，必然导致概念与原理的实际应用因课程时长的限制而讲不透，进而导致学生对知识的理解不深入、容易对课程产生畏难情绪；用所学知识解决复杂工程问题的能力不足。课程在价值塑造方面的作用也有待进一步挖掘。

为实现立德树人的根本任务，本文从思政视域和OBE理念出发，深入剖析工科院校专业课程教学中存在的若干问题，并结合南京邮电大学校情特色和专业背景，对数字信号处理课程的教学目标、教学内容、教学方法、评价考核机制进行了重新设计，并将其有效地融入课程教学实践，取得良好的育人效果。

一  思政视域和OBE理念下专业课程教学中存在的若干问题

第一，教学目标中的育人目标不明确。课程是人才培养的核心要素。课程思政的定位、目标和过程分别针对教育的三个根本问题，即为谁培养人、培养什么人和怎样培养人。然而，在专业课程教学目标设定时，往往强调知识和能力的达成，价值塑造在教学目标中却鲜有体现，最终导致德、识、能“三位一体”育人目标未能形成一个和谐的整体[4-5]。

第二，在课程建设过程中，往往关注课程内容的深度与难度、教学方式的先进性与互动性，导致课程的“温度”不够。课程的“温度”不够，必将导致教学活动无法成为高水平的教学活动。课程思政提高课程内涵和提高课程质量的显性功能得不到充分发挥，给知识和能力赋予正确价值观取向的隐性功能也无法很好地体现[4-5]。

第三，在课程思政实践过程中，生搬硬套和空洞说教的现象较为常见，导致“课程”与“思政”剥离，无法形成一个有机的整体，从而难以达到“春风化雨、润物无声”的育人效果[4-5]。

第四，专业课程教学往往重理论推导，而忽视其物理意义和定理的实际应用。因此，学生总是对知识吃不透、嚼不烂，教学过程无法形成闭环。

第五，课程考核和评价方式单一，不能反映学生解决复杂工程问题的能力[6]。过程性考核和水平性考核相结合的力度不够。

二  思政视域和OBE理念下的数字信号处理课程设计

针对专业课程教育教学中存在的诸多问题，本文以南京邮电大学数字信号处理课程为研究对象，结合南京邮电大学校情特色和专业背景，对课程的教学目标、教学内容、教学方法、评价考核机制等各环节进行了重新设计。

（一）  校情特色和专业背景

南京邮电大学是国家“双一流”建设高校和江苏高水平大学建设高校，享有“华夏IT英才的摇篮”之誉，其前身是1942年诞生于山东抗日根据地的八路军战邮干训班。学校始终秉承“信达天下、自强不息”的南邮精神，发扬“勤奋、求实、进取、创新”的校风，以创新能力培养为主线，开展教育改革与实践。自2012年以来，学校将红色校史文化与蓝色信息科技创新教育体系融通，以红色为本色，培养忠诚于党的创新人才，以信息蓝为底色，培养掌握信息技术、矢志信息报国的创新人才，构建了“红蓝融通”的创新人才培养新模式。

此外，南京邮电大学的通信工程、电子信息工程等电子信息类专业均为全国高等工程教育专业认证专业、国家级一流本科专业、江苏省首批品牌专业（A类）。电子信息类相关专业和行业的发展史为数字信号处理课程提供了丰富的思政素材。

如图1所示，我们将结合校情特色和专业背景，深入挖掘专业课程中蕴含的课程思政元素，与专业课程实现无缝衔接，从而将课程思政视域下的数字信号处理课程核心理念由教学变为教育，实现“思想引领、价值塑造、知识传授、能力培养”相统一。同时，切实落实OBE理念，通过教学方法和评价考核机制的设计，形成教学过程的闭环[7]。

（二）  教学目标设计

在教学目标设计方面，聚焦国家对电子信息类专业高素质高层次创新人才的培养要求，紧扣“信达天下、自强不息”的南邮精神和发源于“八路军战邮干训班”的红色校史文化，确立了以培养学生“信达天下”的精神和“信息报国”的专业情怀为课程育人目标，制订每章每节对应的价值塑造目标，修订课程教学大纲，重新设计课程教案，达到社会主义核心价值观“进教案、进课堂、进头脑”的目标。在课程思政与OBE理念指导下，南京邮电大学数字信号处理课程的教学目标设计如下。

目标1：掌握离散时间信号的时域及变换域分析方法，能够对信号进行分析、计算和变换；掌握离散时间系统的基本概念、时域及变换域分析方法，能够对线性时不变系统的特性进行分析和计算。培养学生对数字信号与系统进行分析、计算和变换以提取信息的能力，培养科学、辩证的思维方式。

目标2：掌握数字滤波器的设计和实现方法，了解数字信号处理的优势、应用和发展。培养学生对以数字滤波器为代表的数字信号处理系统进行分析、设计、实现的能力，熟悉研究解决相关领域复杂工程问题的科学方法，能够分析数字信号处理领域特定问题并提出解决思路，培养工程相关素养及理论联系实际、精益求精的工匠精神，增强爱国情怀，树立在电子信息领域奋发图强、不断创新的信念。

（三）  教学内容设计

在教学内容设计方面，聚焦学生价值观塑造和能力培养，聚焦课程质量和内涵，优化课程思政内容供给，以学生兴趣为出发点，以问题引导为切入点，充分挖掘课程内容中蕴含的“信息强国”价值和“信息报国”情怀等思政育人素材，以问题为主线融入思政元素，重新设计课程大纲，优化课程教案，在知识传授的过程中实现入心入脑的价值塑造。部分融入思政元素的教学内容设计见表1。

此外，将理论性内容与工程实践紧密结合，以问题探究的方式进行案例分析，结合编程实验，帮助学生把相关公式和定理吃透、嚼烂。当然，在课内学时这一刚性约束下，教师必须在育人成效的加法和教学内容的减法[2]之间做合理的折中。教师可根据不同专业学生的知识背景、学习能力、学习效果，灵活调整课内课外的学习内容。课内应重点关注有助于开展思政教育、能够引发深入思考和学生容易产生错误理解的内容，重点选取能够体现课程“高阶性、创新性、挑战度”（两性一度）的典型案例。一些适合自学的内容可以以作业、调研报告、小组研讨等形式让学生在课外利用在线资源和工具开展学习，并及时与教师展开交流，从而确保学习的质量。