信号与系统课课程思政元素挖掘与教学案例设计

摘  要：信号与系统是高等院校电子信息类专业的专业教育课，如何围绕立德树人的根本任务，将思想政治教育贯穿于课程教学，实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一，对培养合格的专业人才具有重要意义。依据课程特点，深入挖掘该课程知识点蕴含的思政元素，重新规划教学内容和教学方法。以“系统稳定性”为例，探索课程思政元素挖掘与课程思政教学案例设计的有效方法，为专业课开展课程思政教学提供参考。

关键词：信号与系统；课程思政；思政元素挖掘；教学案例设计；立德树人

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）28-0169-04

Abstract： Signal and System is a professional education course for electronic information majors in colleges and universities. It is of great significance to cultivate qualified professional talents by centering on the fundamental task of establishing morality and cultivating people， integrating ideological and political education into course teaching， and realizing the organic unity of knowledge teaching， ability training and value guidance. According to the characteristics of the course， the ideological and political elements contained in the knowledge points of the course are deeply excavated， and the teaching contents and methods are reorganized. Taking the "system stability" as an example， this paper explores the effective methods of mining the elements of curriculum ideology and politics and the case design of curriculum ideology and politics teaching， providing reference for professional courses to carry out curriculum ideological and political teaching.

Keywords： Signal and System; curriculum ideology and politics; mining ideological and political elements; teaching case design; fostering character and civic virtue

高校政治思想工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。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。教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》[1]，要求将思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设[2]，发挥好每门课程的育人作用，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，提高高校人才培养质量。

高校教师要将教育教学作为最基础最根本的工作，深入挖掘课程教学所蕴含的思想政治教育资源，力求让学生通过学习，掌握事物发展规律，丰富学识、塑造品格，让学生自然而然地接受社会主义核心价值观，激发学生的爱国情怀，激发学生努力成为社会主义建设者和接班人的决心和信心。

在这样的时代背景下，作为一名高校教师，需要深刻思考如何在专业教育课程中增加思政教育的元素，将传统的知识讲授提高到有中国特色的高等教育层面上来。以信号与系统课程为例，本文深入分析课程思政的必要性，挖掘课程思政元素，对课程思政的教学设计和实施进行探索，使得专业课与思想政治理论课同向而行。

一  开展课程思政的必要性

信号与系统是电子信息类专业的专业教育课程，具有很强的理论性和实践性，其中的系统分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理及电路与系统等领域[3]。通过课程学习，要求学生能够完成对信号与系统的时域、频域和复频域分析，掌握傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换的基本原理及相互之间的关系，利用计算机完成信号与系统的模拟仿真分析，提升学生分析问题、解决问题的能力。学习信号与系统能够为后续的数字信号处理、通信原理、数字图像处理等课程做好基本原理和科学方法的基础，培养分析解决复杂工程问题的能力[4]。

传统课程教学的重点在于让学生会利用三大变换基本原理去求解系统响应、分析系统函数、分析系统稳定性等，而学生也仅局限于会做题、会考试，忽略了学习这门课程原动力这样的根本问题。为什么要学习这门课程？怎样利用自己的专业知识为国家建设作出贡献？怎样实现个人的价值？这就需要在专业课程教学过程中，梳理并凝练出有助于培养学生正确价值观、世界观、人生观的元素，将思政元素和专业知识进行有机融合，开展课程思政建设，达到提升人才培养能力的目的。

如何有效开展课程思政建设，提高课程思政的教学艺术，增强课程思政的说服力、亲和力，对高校专业课教师提出了新要求[5]。首先，教师应该转变自己的育人观念，充分意识到课程思政的价值在于实现育才与育人的完美结合，积极主动地开展课程思政建设。其次，教师应科学设定课程思政的育人目标，重新设计教学内容，优化课程教学方法。针对不同知识点，准确挖掘思政教育元素，丰富课程思政的教学方式，提高教学质量，保证育人效果。最关键的，教师应该坚持言传和身教相统一[6]，加强思想政治学习，提升德育的水平，在思想上行动上与党中央保持一致，及时了解最新的思想动态，坚持教育与育人相统一。

二  挖掘课程思政元素

信号与系统课程教学中，课程思政育人目标的确定，是保证课程思政有效开展的前提。为了使学生在掌握本课程专业知识的同时，能够潜移默化地坚定科学报国的决心，基于课程的知识特点，发掘有助于厚植爱国情怀、激发学生学习热情、强化科学精神和弘扬工匠精神的思政元素，是信号与系统课程思政建设的重要方向。设定了如下的课程思政育人目标：①能紧跟专业技术和应用发展，思考与专业相关的社会问题，立足于社会发展需要，具有社会责任感和为时代发展贡献力量的使命感。②培养学生能够利用辩证唯物主义的观点分析问题与解决问题的能力，培养学生不断寻求突破和进取、坚持不懈的精神。③注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

根据课程思政的育人目标，重新规划教学内容，挖掘知识点所包含的思政元素。思政元素应该是同时满足思想性、政治性和育人性的具有复合特质的教育资源，专业课教师应该根据专业课程的知识体系进行提炼和总结。根据信号与系统课程的知识单元挖掘相应的思政元素，用于课程教学。

（一）  知识单元1：信号的描述与分解

利用卷积积分可以将任意连续时间信号分解成无穷多个单位冲激信号的线性组合，从而利用单位冲激响应就能够得到系统的总响应。思政切入点：①鼓励学生在遇到困难时，要善于将复杂问题分解成简单问题，利用极限思想去解决问题。②引导学生明确社会就是一个大系统，其单位冲激响应是固定的，同学们的努力是输入激励，输入激励决定着输出响应，让学生能够珍惜学习时光，才能在未来有收获[7]。③对比中国古代信号的传递方式和现代信号的传输方式，对比模拟信号处理与数字信号处理的速度和精度，激发学生对该门课程学习的热情，增强学生对专业的认同感。

（二）  知识单元2：信号与系统的时域分析

利用系统的线性特性，将系统响应产生的来源分为初始状态和输入激励，将输出分为零输入响应和零状态响应。思政切入点：①勉励学生在分析问题时，要学会用辩证唯物主义的思想，透过现象去看本质，分析问题的根源。在学习过程中，只有深入分析问题的本质，才能够找到新的解决方案。②在解决问题时，要勇于打破常规，不能循规蹈矩地采用求解微分方程的思路去分析信号与系统的工程问题，而是转换思路，通过分析问题的根源寻找新的解决方案。培养学生不断寻求突破和进取的精神。③零状态响应的求解采用卷积积分的方式进行，卷积就类似于反思，告诉同学们在学习过程中，只有不断地反思自己的不足，才能有更大的收获。

（三）  知识单元3：信号与系统的频域分析

采用傅里叶级数将连续信号分解为正弦信号的线性组合[8]，推动了信号与系统的巨大发展，产生了信号的抽样定理，推动了模拟信号向数字信号的转换过程。思政切入点：①告诉同学们可以从多个角度分析问题，培养学生多角度分析问题的能力和思维习惯。②通过了解傅里叶级数分析的提出历程，学习优秀科学家百折不挠的科学精神[9]，培养学生刻苦钻研的精神。③利用抽样定理对语音信号频谱进行分析，使学生明白信号存储和传输时对信道资源的要求，避免信道资源浪费，培养学生利用科学技术解决社会问题的意识，强化学生推动社会可持续发展的责任感。

（四）  知识单元4：信号与系统的复频域分析

采用拉普拉斯变换和z变换能够更迅速便捷地完成系统分析，扩大了信号与系统分析处理的应用领域。思政切入点：①时域、频域和复频域的不同描述，让学生理解同一事物的不同表达，引导学生在分析复杂事物时要全方位解析，才能全面正确地认识事物。②三大变换之间的相互转换，引导学生形成万物之间都是相互联系的世界观。③系统函数的零极点分布决定着系统的因果性和稳定性，引导学生在分析科学问题时，要抓住主要矛盾，找到决定事物特性的关键因素。④离散时间信号和系统能够借助计算机进行分析，让学生意识到科技进步对科学发展的重要性，培养学生科学报国的决心。

（五）  知识单元5：信号与系统的工程应用

傅里叶分析在通信和滤波中的应用，让学生能够看到信号在传递和接收过程中的变化，采用傅里叶分析能够得到无法直观看到的信号频率，却能够帮助信号进行远距离传输，从而提高生活的便捷性，让学生能够将专业知识与工程实际联系起来。思政切入点：①通信技术的迅捷发展离不开信号与系统分析方法的帮助，信号的传递、采样和存储都依赖于傅里叶分析，调制的存在使得信号能够在不同频带上进行传输，提高了信道利用率，这与古代通过长城的烽火台进行传递信号的原理是相通的，通过与历史知识的结合，使得学生能够清晰认识到信号与系统科学知识的发展历程，点燃学生学习热情。②滤波器的存在，说明可以通过设定相关的阈值保留需要的成分，将不需要的成分滤除掉。以此告诫同学们在当下社会中会接收到各种各样的信息，要学会筛选和甄别，找到对自身学习有帮助的信息，从而在社会发展中实现自我价值。

三  课程思政教学案例设计

丰富课程思政的教学方式，将思政元素与专业知识相融合，设计教学环节及内容，抓住学生的真实认知过程，才能够掌握教学全过程，保证思政教育润物细无声的效果[10]。以“系统稳定性”为例，详细介绍课程思政的案例设计和实施过程。