数字信号处理课程思政教学设计与实践

数字信号处理课程思政教学设计与实践

周蕾蕾 戴卫国 孙世林

海军潜艇学院 山东省青岛市 26600

摘要：专业课课程思政教学是高校课程思政建设的重要环节，数字信号处理是军队院校电子信息类专业的必修课程，本文以数字信号处理课程为例，阐述了高校专业课课程思政的必要性，为了实现新时代军事教育目标，本文充分挖掘思政元素并给出了课程思政的设计思路和实施方法，最后进行了课程思政案例演示，实现了专业课与思政课的有效融合，更好地发挥了课程思政的重要作用。

关键词：数字信号处理；课程思政；立德树人；为战育人

1.课程思政的必要性

习近平总书记在全国高校思想政治工作座谈会上明确指出高校思想政治工作的重要性，强调“用好课堂主渠道，所有课堂都要有育人功能^[1]”。所以课程思政作为思政课的延伸，是实现“立德树人，为战育人”的重要途经。军校教员要充分把握思政方向，挖掘思政元素，将专业知识传授与思想政治工作相结合，培养德才兼备的高素质、专业化新型军事人才。数字信号处理是军队院校电子信息类专业的学科基础课程，在培养计划中起着承上启下的关键作用，涉及到的学员多，影响范围大，具有较高的课程地位^[2]。同时在学习过程中学员普遍反映该课程理论内容多，数学推导复杂，基础知识理解慢，抽象难学。因此在课堂上传授基础知识的同时引入课程相关思政不仅可以帮助学员更好地理解理论知识，而且能够避免教学内容的枯燥乏味，提高学员的学习积极性，促进专业知识的掌握。

2.课程思政整体设计

2.1思政目标和设计思路

本课程依据课程大纲要求，强调学员主体地位，贯彻“素质教育、创新教育、能力本位教育”的教育思想，培养水声工程专业本科生所必需的数字信号处理基础知识以及应用数字信号处理分析解决问题的能力和素质，培养学员献身军队事业的理想追求。

本课程的课程思政概括为一个中心、三条主线，以“立德树人、为战育人”为中心，在掌握数字信号处理理论和实践的基础上，培养学员科学精神、工匠精神，引导学员树立正确的科学观，培养良好的学习态度；培养学员科技自信和创新精神，激发学员的探索创新精神和民族责任感，引导学员担负起实现建立强大海军的历史重任；培养学员的科学思维，提升学员面对困难的抗压能力，引入世界观、方法论以及三观教育，引导学员正确面对人生中的成功与失败，全面提升人才培养质量。

2.2 实施方式

课程思政想要达到润物细无声的效果，不仅仅体现在课堂，还要把握课前、课间和课后。在课堂上，当讲授到相关理论时可以适时引入相关思政，例如在讲到傅里叶变换本质时，引导学员在思考问题时，要善于从不同角度去分析，换个角度看世界，会看得更清楚。在课前，教员可以播放与授课内容相关的视频，例如科学家故事、国内外装备发展历程、部队名人事迹等，这样可以让学员带着好奇心去学习，从而做到在思政教育的同时培养学员的学习兴趣。在课后可以留一些有趣的仿真作业，引导学员对相关理论和新事物进行思考，培养学员进入岗位后应用数字信号处理知识解决实际问题的能力，培养学员的科学素养和实践能力。

3.课程思政元素挖掘

3.1提高科学素养，培育工匠精神

数字信号处理涉及采样定理、Z变换、拉普拉斯变换和傅里叶变换等重要理论，这些理论是若干科学工匠努力奋斗和刻苦钻研的结果，例如香农(Shannon）、奈奎斯特(Nyquist)、傅里叶(Fourier)、高斯(Gauss)等。在讲授这些理论时可以适时引入这些科学家成就和生平事迹，同时结合部队先进人物事迹，引导学员探索创新、刻苦钻研、不畏艰险的精神，激发学员的学习兴趣，激励学员奋勇前行，培养学员形成良好的科学素养和工匠精神。

3.2 培养科技自信，激发创新精神

数字信号处理的概念、原理、方法已广泛应用到水声、雷达、通信、图像处理等军事领域。在第一节数字信号概述中引入课程思政内容，介绍数字信号处理的优点、发展历史及发展方向，引出装备的发展历程、现状和趋势，培养学员的科技自信、专业自信。通过介绍装备研制的艰辛历程，使学员了解业界前辈付出的努力，培养学员专业情结和装备情怀，引导学员担负起建立强大海军的历史重任，同时通过国内外装备发展现状对比，引导学员关注相关技术，激发学员的探索热情和创新精神。

3.3 培养科学思维，提升抗压能力

数字信号处理课程中涉及很多科学思维，例如实际模型理想化和复杂问题简单化。理想滤波器设计时，我们没有办法得到理想的滤波器，但是理想化分析问题会让问题变得简单，易于分析。计算两个时域信号的卷积可以直接从时域经过定义进行计算，但在实际应用中用定义计算非常复杂，这个时候我们可以转换思路利用时域卷积定理从频域出发去计算，将复杂问题简单化。在生活中我们会遇到各种困难，挫折、压力是在所难免的，面对困难时，不能轻易被压倒，而应该转换思路，将复杂问题简单化，一步一步来克服困难。这样多角度多方式分析问题的方法不仅可以培养学员的科学思维和创新能力，还可以提升学员面对困难的抗压能力。

4.课程思政案例演示

数字信号课程内容主要包含五部分共20讲，本案例选取第九讲离散傅里叶变换进行课程思政演示。

（1）课程内容：第九讲 离散傅里叶变换

（2）教学目标：理解连续信号和离散时间信号的傅里叶变换

（3）思政目标：结合本次教学内容的，培养学员科学思维，扭转思维定式，学会从不同角度看待问题。

（4）思政元素：傅里叶变换将信号从时域变到频域，使信号特征更加明显，引出换一个角度看世界，也许会看得更清楚。

（5）切入时间：讲授傅里叶变换本质时。

（6）切入方式：采用图片切入的方式。

在讲授傅里叶变换本质时，展示同一个信号时域和频域图片，让学员从主观上体会时域和频域信号的不同，说出二者之间的特征和区别，然后教员再进行总结。总结如下：

主动声纳脉冲信号，从时域上看是没有规律杂乱无章的信号，但是我们换一个角度，将信号进行傅里叶变换后从频域上去看就可以轻而易举地获得信号的脉宽、带宽、中心频率和组合形式，便于后续分析运用。从这里我们看出，傅里叶变换就是联系信号时域和频域的桥梁，也就是说信号在时域表现不是很明显的特征借助于傅里叶变换把它变到频域后这些特征就凸显出来了，这样我们就可以去认识分析这个信号。

生活中，我们习惯为关心的事物打上时间的标签，但有时我们为了看得更清楚要学会从不同角度看世界，比如变换域（频域、Z域、S域）。横看成岭侧成峰，远近高低各不同，角度不同，体会到事物的本质也不同。我们的人生亦是如此，命运的孰好孰坏，是福是祸，关键在于自己以怎样的心态去看待。

5.结语

课程思政是专业课程与思想政治理论课的桥梁^[3]。数字信号处理作为重要的专业基础课，要将课程思政合理地融入到教学中，达到润物细无声的效果，让学员更容易理解和接受。通过课程思政，把传授知识、立德树人、为战育人有机结合起来，引导学员学好专业知识，激发学员的参与意识和求知欲望，培养学员献身军队事业的理想追求。动员学员建功立业，将自己的命运与国家的发展相结合，不忘初心，牢记使命，为建强海军和实现中华民族伟大复兴而努力奋斗。

参考文献

[1]习近平.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].光明日报，2016-12-09(01).

[2]张文，蔡燕.电子信息类专业信号处理课程群的建设研究[J].教育教学论坛，2019(36):195-196.

[3]张宁，窦艳芳，肖雪，杜云明，徐斌山.数字信号处理课程引入课程思政的方法探索与实践,2020(38):220-221.

作者简介：周蕾蕾，硕士研究生，海军潜艇学院工程师，研究方向：水声工程。

^*通讯作者：戴卫国，博士研究生，海军潜艇学院教授，研究方向：水声工程，