產業學院背景下基于ＯＢＥ 的“信號與系統”課程思政建設芻議

陳 棟 高玉寶 曹暉 漆世鍇 許勤 劉飛燕

摘 要 為滿足產業學院對高素質應用型人才的需求及促進校企合作 文章面向產業需求 對 信號與系統 課程思政建設的必要性及意義進行了論述 以obe 理念對融入思政的教學體系重構進行了探討 以聲源方向估計項目為例實施了教學改革 旨在產業學院背景下 推動以社會主義核心價值觀為指導 高素質應用型人才培養為目標的 信號與系統 課程思政建設

關鍵詞 產業學院 信號與系統 課程思政

中圖法分類號：g641? 文獻標識碼：a

１ 引言

自２０２０ 年相關部門發布《現代產業學院建設指南（試行）》以來，產業學院已成為國家創新能力的重要支撐，也成為實現經濟可持續發展的重要助推器［１］ 。在此背景下，對應用型高校電信類專業“信號與系統”核心課程的教學提出了更高的要求?！靶盘柵c系統”課程所講授的理論與實踐知識與電子信息產業的應用與發展存在緊密聯系。鑒于成果導向教育（Ｏｕｔｃｏｍｅ Ｂａｓｅｄ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＯＢＥ） 理念在國內外諸多工科課程取得了良好的教學效果，本文在產業學院背景下，基于ＯＢＥ 理念對應用型高校如何開展“信號與系統”課程思政建設進行了探討。

２ 必要性及意義

２．１ 必要性

隨著現代電子信息產業的快速興起，“信號與系統”課程的教學體系逐漸難以滿足電子信息產業發展所需。其理論教學內容過于重視基礎理論與各類變換的計算，實踐教學內容也僅是對理論的簡單仿真，與工程實際所需結合不緊密，從而形成當前“信號與系統”課程的教學內容與產業需求高度不匹配的現狀。因此，迫切需要一種新的教學模式。

我國電子信息產業結構正逐步由低端向高端轉型升級與發展，傳統意義上的具備電子信息專業知識的大學生已然難以符合新產業結構下的職位要求，電子信息產業更需要具備守正創新素養的高素質應用型人才，以保障產業可持續發展。在產業學院背景下，校企協同育人模式的“信號與系統”課程思政建設能夠實現思政與專業知識的融合教育、技能與素養的融合培養。

２．２ 意義

“信號與系統”課程的基礎知識點較為單調，在產業學院背景下，融入思政元素可有效地改善其基礎知識點的乏味，激發學生的學習興趣與動力，提高教學效果。對課程思政教育而言，產業學院背景下的思政元素更加符合課程目標及電子信息產業對人才的素質要求?！靶盘柵c系統”課程教學內容與思政元素的融合必然能夠有效地提高人才培養質量，進而實現專業教育與課程思政教育的良性循環［２］ 。

３ 融入思政，重構教學體系

采用基于ＯＢＥ 理念的反向設計原則，根據產業發展對人才的要求，融入思政元素，凝練符合產業發展需要的“信號與系統”課程目標。通過該課程教學，應使學生具備以下能力：課程目標１———掌握基本信號的不同描述方法和復雜信號的時域、頻域分解，掌握系統的不同描述方法和系統在時域、頻域、復頻域、Ｚ 域分析方法；課程目標２———在實際工程中通過分析、綜合、歸納等方法解決電路、通信、控制系統中的實際問題；課程目標３———通過學習信號與系統的基本理論和方法激發學生的求知欲望、創新動力、探索精神，提高發現問題、分析問題、解決問題的能力，形成良好的科學素養和創新思維，形成大工程觀，通過參與教學活動產生責任感、進行交流溝通、踐行終身學習，并形成正確的人生觀、世界觀、價值觀，成為具有工匠精神的新工科人才。九江學院“信號與系統”課程組圍繞課程目標重構了“信號與系統”課程教學內容、教學形式、評價標準，進而形成完整的教學體系。教學體系如圖１ 所示。

３．１ 教學內容

遵循反向設計原則的ＯＢＥ 理念，根據產業需求制定課程目標，設計教學內容，并廣泛開發隱藏在各教學內容中的思政元素，整合重構應用型以及融合課程思政的“信號與系統”課程教學內容，教學內容如表１ 所列。

３．２ 教學形式

在教學內容基礎上，通過探索有效的思政元素融入途徑，將思政元素與教學內容緊密結合，制定滿足產業發展需求的“信號與系統”課程多元教學形式，以支撐教學內容，達到預設的課程目標。

基本知識點的掌握。遵照ＯＢＥ 理念，從各項目實例反向設計，發現項目中的問題并加以分析，提出基本概念并引出各基礎理論知識點在具體問題中的應用；鼓勵學生進行課堂討論，采用線上線下結合的方式進行教學，促使學生從多個維度解決問題；針對具體項目巧妙布置各類線上線下練習，對知識點進行擴展并小結。根據學生的成果逆向設計各階段教學環節，使學生能夠掌握各基本知識點及其在具體項目中的應用，同時了解各具體項目的基本原理及應用場景，并能夠以此對具體項目各參數進行適當優化。這樣的教學方式能夠增加基本知識點學習的趣味性，提高學生的綜合應用能力，從而滿足電子信息產業對人才的需求［３］ 。

項目驅動。利用Ｍａｔｌａｂ 或Ｐｙｔｈｏｎ 軟件進行項目整體及各模塊的展示，讓學生更加容易理解復雜枯燥的數學公式。弱化對系統響應的具體求解過程和三大變換的計算，相關數學基礎知識由學生自行通過線上進行預習和復習，加強產業應用。利用Ｐｒｏｔｅｕｓ 或Ａｌｔｉｕｍ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ 進行電路板設計，使抽象的理論知識以直觀、形象的方式展現，激發學生學習興趣，提高其工程應用能力。構建階梯式的教學模式，培養學生的工匠精神，使其符合產業需求。

校企協同育人。邀請企業專家進入課堂公開授課，講授信號處理技術的應用、企業文化、管理制度。將企業文化有機融入課程目標與教學內容，將更加完善“信號與系統”課程思政建設。通過校企合作培養，學生能夠將理論知識與產業需求相結合，培養扎實的專業知識與職業素養，也能夠為企業挖掘可造之才，實現校企雙贏。

３．３ 評價準則

為評估學習產出成果，將課程目標達成度作為教學效果的評價準則，從理論掌握與實踐操作方面對教學效果進行考核，如表２ 所示。習題與筆試是考查學生對基本理論知識的掌握程度。實踐項目是考查學生的綜合素養、工程意識、團隊精神，其中互評項的評價主體為學生。

式中，Ｇｉ為第ｉ 個課程目標的達成度，Ｓｉｊ 為第ｉ 個課程目標的第ｊ 項考核得分，ＳＭｉｊ為對應的最高分，Ｒｉｊ為第ｉ個課程目標的第ｊ 項所占權重。最終的課程目標達成度Ｇ 為“Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３”。課程完成后對學生個人和班級整體的學習成果進行評價，以定量和定性評價方法分析課程目標達成情況，形成課程反思與持續改進報告，適當調整教學內容及形式，以便下一年度更好地幫助學生達到課程目標。

４ 教學實例

本節以聲源方向估計項目為案例進行教學設計。項目來源于九江飛秀科技有限公司，該項目可用于會議自動攝像、無人機自適應搜索等場景。

首先，邀請企業專家進課堂，結合Ｐｙｔｈｏｎ 及Ｆｌａｓｈ展示聲源方向估計項目的總體流程及其具體作用。該項目通過麥克風陣列接收語音信號，由ＤＳＰ 芯片處理所接收的信號，實時估計聲源角度。然后，教師對該項目按照基礎知識點進行分解，如圖２ 所示，通過線上線下混合方式進行知識點教學。最后，將學生分為多個小組并實施項目。由仿真、實物、項目報告、互評構成學生本次實踐項目的成績。

圖３ 為某小組所設計的實物圖，麥克風陣列由４個駐極體咪頭等間距排列組成，間距為０．０５ ｍ。咪頭正常工作電壓為３ Ｖ，為使咪頭內的場效應管工作在飽和區達到最大輸出動態范圍，每個咪頭需外接一個２ ２００ Ω 的偏置電阻。由于咪頭輸出電信號的數量級為毫伏，因此需將麥克風陣列輸出信號進行放大，該裝置采用國產８ 路信號放大器，放大倍數設定為５０１倍。將８ 路信號放大器產生的信號送入國產ＵＳＢ 數據采集卡并完成模數轉換，精度為１２ ｂｉｔ。由于尚未學習數字信號處理，因此由筆記本電腦代替ＤＳＰ 芯片，實時處理，估計聲源位置。

圖４ 為對某運動聲源每間隔４ ｓ 進行一次角度估計的結果。聲源大致與麥克風陣列處于同一水平面，距離麥克風陣列４．５ ｍ 左右，角度從３０°運動到１２０°，采樣頻率６ ３００ Ｈｚ，信號采樣長度２ ｓ，共１２ ６００ 個采樣點。信號分成１９９ 幀，每幀長度２０ ｍｓ，每幀１２６ 個采樣點，幀移６３ 點。

通過該項目的教學實施，可以使學生加強對濾波器設計、抽樣定理、窗函數、傅里葉變換等知識點的理解及應用，體會如何完成一個實際項目的流程，從軟件仿真和硬件仿真到最終的實物實現。項目由小組共同完成，鍛煉了學生的互相溝通能力和協作能力，且聲源方向估計項目有多種實現方案，有利于學生提高分析問題和解決問題的能力。通過本項目的教學使學生具備更高的職業素養、良好的勞動精神和工匠精神，滿足產業所需高素質人才的要求。

５ 結束語

產業學院背景下的課程思政建設是新時代的教育理念，九江學院“信號與系統”課程組基于ＯＢＥ 理念對其進行了初步探索，明確了“信號與系統”課程目標，由課程目標反向重構了教學內容、教學形式、評價準則，形成了完整的課程體系。課程組將在今后的教學中繼續加深課程與思政的融合度，將傳授專業知識和立德樹人有機結合，創新驅動電子信息產業的發展。

參考文獻：

［１］ 屈金星．產業學院背景下課程思政教育有效融入專業教育的研究［Ｊ］．天津職業院校聯合學報，２０２２，２４（６）：７９?８３．

［２］ 趙雨辰，宋忠國，席曉莉．面向ＯＢＥ 的《信號與系統》線上線下混合教學模式探索［Ｊ］．中國教育信息化，２０２１，４９７（１４）：４９?５２．

［３］ 楊建義．全面提高高校人才培養能力視野下的“課程思政”建設［Ｊ］．思想理論教育導刊，２０２１，２７１（７）：１２８?１３２．

作者簡介：

陳棟（１９８２—），博士，副教授，研究方向：人工智能、信號處理。