伍永峰　赖永菁

【摘要】    本文全面分析了《数字信号处理》课程思政教育存在的问题，应用具体的教学案例，说明实际教学中如何更好地将课程思政、专业教学深度融合与匹配互动，把握课程思政与专业课教学的融合点、融合载体、融合方法，使课程思政与专业教学无缝对接、有机结合，开展符合课程实际和专业特点的课程思政教育，培养更加适合新时代、新工科人才培养目标要求的既有专业素养，又有家国情怀、强烈的社会责任感、美好道德情操、深厚人文底蕴的社会主义建设者和接班人。

【关键词】    课程思政    数字信号处理    新工科 教学实践    数字滤波器    窗函数 OBE

引言：

《数字信号处理》是电子信息工程、通信工程等10多个专业开设的专业必修课/核心课/学位课，课程的总体培养目标：以立德树人为根本，课程立足于电子信息领域高素质人才培养，发挥实践需求引领、工程特色鲜明的优势，以学生为中心，以“学”为核心，以工程实践能力的提升为目标，线上线下结合，通过理论课的学习，培养理论分析能力;通过实验课的学习对学生进行系统的工程项目训练，培养学生的工程素养与工程研究能力;通过解决行业的实际问题，提高工程应用能力;通过开放性实验，培养学生的创新理念与创新精神。

认真研究本学科特点与课程思政资源，将思政教育、专业课教学与实验课教学深度融合与匹配互动，使学生树立正确的人生观、世界观与价值观，努力实现知识与能力、创新与创业、理论与实践、科学性与价值性的辩证统一，铸就学生的科学精神、工匠精神与爱国主义情怀。

一、存在的问题

课程思政作为高等教育的重要环节，是立德树人的关键举措[1]。全国高等教育课程在如火如荼地进行课程思政化的探讨与改革，但存在的问题也比较突出，主要体现在：

1.对课程思政的目的、意义、重要性的认识不足[2]。很多高校教师认为专业课教师只要讲好专业课足矣，思政相关的内容应该由思政课老师讲授，使课程思政教育流于“表面化”，未取得应有的成效。

2.专业课教师课程思政育人的能力需要进一步提升[3]。对课程思政元素的挖掘不到位，进行课程思政教学所需的相关的知识和信息积累不足，对融合点、融合载体和融合方法的研究不足，思政教育与专业课教学融合时存在“硬融入”，显得直白突兀，缺少课程思政教育的教学设计，教学效果不佳。

二、《数字信号处理》课程思政教育的总体目标

《数字信号处理》课程思政与电子信息工程专业开设的其它专业课的课程思政内容具有统一性，又有自身的个体性，把握的方向是立德树人为根本，为党育人、为国育才[5];要深刻认识到课程思政影响甚至决定着接班人问题、国家长治久安、民族复兴和国家崛起。是高等教育中的“应有之义，必备内容，至关重要，必须做好”。概括起来就是：坚定学生的理想信念，大力弘扬中华民族的优秀传统文化与传统美德，使学生树立爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体的深厚情感;培养学生的规矩意识，自觉遵纪守法、遵守职业道德;强化科学伦理、工程伦理教育，树立科学精神与工匠精神[6]。

三、《数字信号处理》课程思政教学实践

（一）课程思政与专业课教学的融合方法

1.热点时事融合

主要通过讲时事、热点问题、经典案例融合，是最直接、最易讲、也是最容易为学生接受的方式，适合各个思政目标点的融入。大力弘扬中华民族的优秀传统文化和优秀传统美德，培养学生树立爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体的深厚情感。

2.工程项目及产品融合

通过对某一个工程项目或产品的不断改进过程与结果的讲解，融入科学精神的求实精神、探索精神、创新精神等。

3.程序融合

在讲解各种计算机程序时，将规矩意识，科学精神、工匠精神融入专业课教学。比如讲述C语言的循环结构时，由while、do-whil和for语句培养学生持之以恒、百折不挠、不断打磨专业能力的工匠精神。

4.社会实践融合

社会实践由多种多样的实践活动，主要有环保类、科普类、爱心类、成长类、励志类、支教类、普法类。依据不同的社会实践类型选择切入不同的课程思政点融入。如环保类，可以引入“绿水青山就是金山银山”，进一步引申出爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体;通过普法教育类可以引出规矩意识，遵纪守法、遵守职业道德的等，依据不同类型、不同场景开展不同的思政教育。

实现课程思政与专业课教学的无缝连接与有机结合，一方面要求教师熟悉教学大纲、精通教学内容、采用恰当的教学方法，另一方面又要求教师研究课程思政目标、对各个思政元素的内涵有精准的理解，才能开展有效的课程思政教育，专业不精通的课程思政教育是无根之木、无源之水的思政;思政目標与思政元素内涵理解不通透的思政是表面化的思政、苍白的思政、“硬融入”的思政，不但起不到思政教育应有的效能，还会造成学生的逆反思维，引起不良的教学效果。

下面以“窗函数法设计FIR数字滤波器”这一教学案例说明如何根据课程及所讲授内容的特点把握课程思政与专业课教学的融合点、找到合适的融合载体、采用正确的融合方法实现课程思政与专业课教学的融合。

（二）教学案例

1.复习提问，引入新课

（1）教师提出问题进行讨论，并就讨论情况由教师归纳、总结，引入新课。

1）总结并讨论第七章第一节中学习过的线性相位FIR数字滤波器的特点与线性相位条件。

2）给出事先准备的IIR数字滤波器设计的MATLAB程序，引导学生分析总结：IIR数字滤波器的设计思路、设计方法、MATLAB工具箱函数的调用方法、程序设计等，最后教师总结并引入FIR数字滤波器的设计方法的特点及本节课内容。

（2）课程思政

热点时事融合：通过讲解热点时事、我国重大科技成果引入课程思政教育，在讲透这些案例的基础上，培养学生树立爱党、爱国、爱国主义的情怀，树立为中华民族伟大复兴事业献身精神与理想。

2.新课教学

（1）窗函数法设计原理

采用讲授法讲解窗函数法设计FIR滤波器的设计原理。

（2）加窗截断对FIR滤波器性能的影响

采用直观演示法与讲授法分析吉布斯（Gibbs）效应以及吉布斯效应产生的原因。

（3）选择不同的窗函数减少吉布斯效应

1）专业课教学

①窗典型窗函数介绍（略）。

②选择不同的窗函数对FIR数字滤波器性能的影响。

采用直观演示、讲授法、任务驱动法讲解构造不同的窗函数对滤波器性能的影响。

分别从几种典型的窗函数的时域表达式、幅度特性函数说明不同的窗函数的时域与频域特性;通过展示六种典型窗函数时域波形、幅频特性曲线，以及技术指标相同的条件下，应用不同的窗函数设计出的FIR数字滤波器的单位脉冲响应、滤波器的幅频特性曲线，学生观察、教师详细分析说明构造不同的窗函数对滤波器性能的影响。

窗函数不同，滤波器的阶数N不同;

不同的窗函数对阻带的衰减不同，所设计出的滤波器的过渡带带宽也不同，因此构造不同的窗函数可以有效减小吉布斯效应，改善所涉及的滤波器的通带、阻带及过渡带的特性;

各种教材种都只给出了矩形窗、三角窗、汉宁窗、哈明窗、布莱克曼窗和凯塞窗函数，随着数字信号处理的不断发展，学者们提出的窗函数已多达几十种，MATLAB信号处理工具箱提供了14种窗函数的产生函数工我们调用。

2）课程思政

类比融合：随着数字信号处理的发展，学者们提出的窗函数已多达几十种，通过多种窗函数的不断发展融入科学精神的创新精神。科学精神倡导创新思维和开拓精神，科学精神的本质要求是开拓创新。科学领域之所以不断有新发明、新发现、新创意、新开拓，之所以充满着生机和活力，就在于不断更新观念，大胆改革创新。

3.演示程序，分析比较结果

本问题采用任务驱动法、探究教学法，在例题讲解讨论完毕后提出问题，引入课程思政。

【例1】窗函数法设计低通FIR数字滤波器

1.专业教学

讲解设计低通FIR数字滤波器的性能指标，首先采用哈明窗设计一个低通滤波器，给出MATLAB程序，运行程序后分析所设计的滤波器是否满足性能指标要求。

用凯塞窗设计相同性能指标的低通FIR数字滤波器，讲解程序。

程序运行完毕后，由学生讨论、归纳出凯塞窗与哈明窗设计数字滤波器程序代码的不同点，阶数N、性能指标的不同点。

2课程思政

案例融合：通过本问题的讨论与分析融入科学精神的探索精神，研究对象永无止境，科学永无止境，科学探索永无止境，思想解放亦永无止境。科学的最基本态度之一就是探索，科学的最基本精神之一就是批判。实践、认识、再实践、再认识，不断探索真理、不断追求真理、不断坚持真理。

【例2】FIR滤波器设计及应用实例

1.专业教学

信号去噪声：请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1 dB，将噪声频谱衰减60 dB。观察x（t）的频谱，确定滤波器指标参数。信号的时域波形和频谱如图1所示。采用任务驱动法、探究教学法。

本例中要求用窗函数法设计低通滤波器观察波，信号滤波后的频谱与时域波形。提出问题：FIR数字滤波器有三种设计方法：窗函数法、频率采样法和等波纹逼近法，课后先预习后两种方法，并完成本例滤波器的设计，然后比较設计结果。

2.课程思政

数字信号处理是一门工程实践特色非常鲜明的专业基础课，要求具备较高的实践动手能力，必须通过大量的上机实验来巩固和验证所学理论知识，并且要求能够举一反三，综合运用所学知识来解决工程实践问题，真正地做到“从工程实践中来，到工程实践中去”。

工程项目融合：通过本例的分析融入工匠精神。

（1）全心的敬业精神：工匠精神最根本的因素就是爱岗敬业。敬业精神是中国人的传统美德，也是社会主义核心价值观的基本要求之一。

（2）严谨的工作态度：严谨指的是工作态度细致入微、一丝不苟，不惜花费时间精力，孜孜不倦、精益求精，追求完美和极致的职业品质。

（3）超强的工作能力：要求职业者具有充满激情，全心投入，尽心工作，敢于担当。

（4）大胆的创新意识：工匠精神所要求的大胆的创新意识，就是职业者要保持好奇的心态，善于发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，有工作热情，敢质疑，不断探索，意志顽强，面对困难，克服困难。

四、结束语

专业课教师在课程思政中，要依据课程的知识目标、素质目标、技能目标的要求，认真研究课程思政目标与课程蕴含的思政资源，找准思政教育的融合点、选择合适的融合载体、采用正确的融合方法，使思政教育、专业课教育、实验教学实现有效融合，才能取得满意的教学效果。

参  考  文  献

[1] 吴宝海，沈扬，徐冉.高校新工科课程思政建设的探索与实践[J].学校党建与思想教育. 2020，（21）：61-62+65.

[2] 强根荣，施仁信，王海滨，杨振平，王红.有机化学实验教学中融入思政教育的研究与实践[J].实验技术与管理.， 2021， （04）：243-246.

[3] 栾声越，李庆华，崔国红. 新时代思政课程教育探索——评《新时代高职院校工科专业课程思政教育探索》，[J].教育发展研究2020，40（21）：2.

[4] 张旭茗.新工科背景下材料实验课思政教学模式——评《材料力学实验教程》[J].中国科技论文， 2020，15（02）：257.

[5] 曹柳星，贺曦鸣，窦吉芳. 新工科”视角下的“课程思政”实践——面向理工科专业本科生的主题式通识写作课设计[J]. 高等工程教育研究， 2021，（01）：24-30.

[6] 胡军，于浍.理工科专业课程思政教学模式探析——以“网络化系统控制理论”课程为例[J].思想政治教育研究， 2021，37（04）：107-110.

[7] 岳宏杰.高校专业课教师课程思政能力建设研究[J].现代教育管理， 2021，（11）：66-71.