《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确提出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。“数字信号处理”是电子信息类专业核心课程,主要研究离散时间信号的获取、变换、分析、滤波等基本原理和方法,实际应用非常广泛,是解决实际问题必不可少的理论工具。如何围绕这门专业课程的基础理论与现代科技相融合以达到培养电子信息类人才的新要求,存在不小的挑战。
本文根据数字信号处理课程特点,深入挖掘与运用教学过程中蕴含的思想政治教育元素,在传授专业知识技能的同时,采用“三级递进”的专业课程思政建设,通过润物细无声方式来发挥专业课程育人价值。
一、建设思路
本文主要针对电子信息类专业课程《数字信号处理》进行,深入挖掘数字信号处理的思政元素,将思政元素有机融入课程的教学建设中,从课程目标、教学设计、思政元素、教学实践和评价体系五个方面展开研究。“三级递进”的课程思政建设结构框图如图1所示。
图1 结构框图
1、可评价的课程目标
著名教育心理学家布鲁姆提出把教育目标分为认知、情感和能力三个目标领域。在传统的知识目标和能力目标的基础上,明确课程的“情感目标”,并按照布鲁姆的分层动词,对每一类目标进行描述,形成课程可观测可评价的课程目标。
2、重构教学内容,基于OBE(Outcomes-based Education)进行反向教学设计
本课程培养学生的学习产出以“系统”为目标产品,根据完成系统所需的相应知识点和能力需求,由上而下进行反向教学设计,理清课程内容之间的层次结构,补充跨学科的知识,基本单元侧重于功能实现,模块设计侧重于各个单元之间的接口,系统集成考虑非技术指标对系统的影响,从而形成从系统集成-模块设计-知识单元的完整的体系;执行时按照这样的三级递进的层次结构,由下向上正向进行教学。
3、紧扣三级的教学设计,将课程思政融入教学内容,设计两者结合点
紧扣教学设计中的三个层次,各有侧重点挖掘思政元素。在知识单元的知识传授中,将思政元素隐性融入到专业知识教育这条主线上,基本做到重要知识点和思政元素一一对应,在课程的学习过程中突出“以人为本”,切实打牢基础,培养学生求真务实的态度和自主学习意识;在模块设计对应层面,培养学生的工匠精神和科学精神,在系统集成层面,设计到以产品为产出目标,注重学生的创新意识和团队协作能力培养,同时关注工程伦理和社会责任,契合工程认证中对专业课程支撑非技术指标要求。具体的教学内容和实施思路如表1所示。
表1课程思政教学内容与实施
思政元素 求真务实 科学精神 社会责任 | |||
模块 | 基本单元 | 模块设计 | 系统集成 |
内容 | 技术应用, 信号采样 | 卷积:线性卷积、周期卷积、圆周卷积、FFT谱分析 | 数字滤波的实现 |
形式 | 小组调研,讨论 | 课堂连贯 | 实验实践 |
关键词 | 求真务实、自主学习 | 工匠精神、科学精神 | 创新意识、团队协作、工程伦理、社会责任 |
如在讲信号采样中,采样信号的频率要满足信号最高频率的2倍,从而引出一个问题,是不是满足这个条件后采样频率越高越好呢?引导学生积极讨论。在这一过程中,老师要坚持“以学生为中心”的思路,将自己定位为讨论的参与者。通过课堂讨论让学生明白采样频率的提高,还要满足系统的实时性。进一步延伸到个人的思政教育上,让学生明白自主学习、求真务实的重要性,通过事物的表象来探寻事物内部的矛盾规律,平衡两者间关系,找到一条既适合自己发展又有利于社会进步的人生道路。
又如在讲数字滤波实现时,要求学生以团队的形式完成MATLAB仿真实现信号的产生、滤波器系数的设计、滤波器结构的实现、滤波器软件算法的编程调试。通过团队合作增强学生的集体荣誉感和协作精神,并通过仿真实验加深对专业理论知识的理解,明白实践出真知的道理。让每个团队选派一人上讲台展示成果并讲解所作工作,锻炼学生的表达能力和胆量。在讲解的过程中,老师和讲台下的学生可以随时针对所讲内容提出自己的问题,提升学生发现问题的能力,考虑工程伦理方面的问题和养成社会责任担当意识。
3、根据不同环节特征,选择差异化的教学方法
本课程有理论教学、实验教学、综合实训三个环节。根据不同环节的特征,选择差异化的教学方法,让学生在深度互动参与中得到能力提升和思想升华。针对理论教学环节,采用混合式教学,充分调动学生自主学习的意识,通过问题导入方法,培养学生积极思考的意识,通过行为示范和科学家的事迹等培养学生求真务实的精神;针对实验教学环节,通过虚拟仿真的方法,让学生针对各个模块进行设计,通过设计环节和仿真参数选择等环节,培养学生的工匠精神和科学精神;针对综合实训环节,以产品为学生产出目标,在里面融入工程实践各项影响因素,培养学生的创新意识和团队协作精神,同时考虑工程伦理和社会责任担当。
4、构建多元化教学评价与反馈体系
教学过程中,基于教学数据的实时评价,得到相应的过程评价数据,及时分析,并在教学方法、教学内容等方面进行修订。对学生过程中的能力进行量化评价,对情感目标方面采用定性评价方式,教学结束后,基于考试成绩等结果性数据进行评价,对整门课程的课程目标进行评价,建立以知识目标为主的结果评价、以能力目标为主的形成性评价、以情感为主的定性评价的评价体系。并将评价结果应用于下一轮的持续改进。
二、建设效果
通过一个学期授课,课程结束后,在原有的工程教育认证问卷调查的基础上,从教学过程、思想引导、知识传授、身心健康和人格健全、社会责任、持续改进六个维度对课程思政的效果进行问卷调查。100%的学生认为课程在人生意义、价值判断、世界观的引导、促进自己勇于承担社会责任、维护社会和谐方面都有积极的作用,100%的学生认为能够结合实际,有效传递育人信息,95.83%的学生认为教师的教学理念能够牢牢把握育人的最终目的,100%学生认为老师课前、课堂和课后的行为示范,对于促进自己身心健康、人格品质的形成有帮助。
结语
综上所述,通过将“数字信号处理”专业知识与思想政治教育进行有效渗透与融合,不仅传授了学生专业知识与技能,还引导学生深刻理解社会主义核心价值观,树立正确的世界观、人生观和价值观,同时完成专业课程育人教育目标。
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