《数字信号处理》课程于2021年立项为辽宁省虚拟仿真实验教学一流课程，同时立项为大连东软信息学院“数字化立体课堂”试点课程。本课程作为通信工程专业的一门核心课，课程特点鲜明，在专业培养计划中承担着承上启下的桥梁和纽带作用。该课程从最早的“以教师为中心”的单项式教学，到现在以立德树人为根本原则、以学生为中心开展“互联网+”式的混合式数字立体化教学，目前已成为我系教学方式方法灵活、教学资源成熟和健全的课程之一。

     按照OBE教育理念，《数字信号处理》课程作为一门专业核心课，制定了完善科学的课程目标。该课程目标既要支撑毕业要求指标点的达成，又要体现以知识为基础，能力、素质价值观培养为导向的育人要求。在此基础上，通过挖掘教学内容中的思政点，将思政教育和学科教育实现有机统一，实现全方位育人的要求。该课程的总体教学目标如图所示。

图 课程总体教学目标

基于以上教学目标，本课程针对思政教育目标设计了完善的建设思路，如图所示。首先在知识传授的同时，通过一个个鲜活生动的思政案例，完成学生的价值引领、人格塑造以及情感激发。为了达成以上目标，课程组教师深挖课程内涵，提炼思政要点，在恰当的时机导入思政教育的精髓。同时，教师队伍加强师德师风建设，做好示范带头作用。在教学上，依托课程教育这个载体，将知识、能力、素质和思政目标进行有机结合，把价值观培养和塑造通过“基因式”融入课程中，将思政教育融入到教学的全部过程，实现立德树人的“润物无声”。最后，通过在学生评价中增加相关的过程性评价项目，摒弃原来的单一评价方式，多维度考查学生，保证了考核的公平性和科学性。

图 思政教育建设思路

在传授学生专业技术知识和学习能力的同时，融通线上线下空间、采用多种新颖教学方式、有效利用数字化信息化手段，结合学科竞赛、学生社团等新颖科创活动，培养科学精神、理论联系实际、分析解决问题、锤炼工程素养、发掘事物规律、观察认知世界、了解通信时事、感受肩负使命、激发爱国情怀，引领学生的精神世界，培养信息技术领域高素质工程科技人才。

图  课程地位

《数字信号处理》课程以信号分析为基础，主要介绍离散信号与系统分析的基本理论和方法，要求学生能够利用数字信号处理的基本理论和方法解决一些简单的工程问题，如频谱分析、数字滤波器设计等，旨在为学生今后的学习奠定坚实的理论基础。同时，它也是信息工程及相关专业中一门非常重要的基础课程。本课程所阐述的学科理论与现代信息技术的发展和应用有着密切的联系，对培养学生独立分析问题能力、设计开发能力以及解决问题能力具有重要作用。

    《数字信号处理》在一流课程和数字化立体课堂的建设过程中，为学生提供了大量的资源支持。通过不断扩充的思政库、与时俱进的工程案例库、虚拟仿真实验平台等的导入，从理论到实践，展开对学生家国情怀、文化素养、工匠精神、职业素养的培养，坚持不懈用习近平新时代中国特色社会主义思想铸魂育人。图为《数字信号处理》课程思政目标。

 

图 课程思政目标

《数字信号处理》作为数字化立体课堂试点课程，为学生提供了丰富的数字化资源，包含重点习题及知识点的微视频、作业库、线上单元测验题库、单元知识导图、课前课中课后在线资源、实验指导书、实验讲解视频、实验参考代码清单、公式库、试卷库、案例库及虚拟仿真平台。混合式教学模式中上述教学资源均得到了全面的应用，具体适用场景如图所示。

 

图 课程资源适用场景

在整个数字化立体课堂建设过程中，课程组始终把思政教育作为重点工作之一，实现价值塑造与知识传授、能力培养一体化推进，把专业教育与思想政治教育紧密融合，形成协同效应。目前本课程所承载的思政元素如图所示，从教学内容到思政元素，再到教学方法和预期成效都进行了设计并严格实施。

 

图 课程教学内容与思政内容对照表

     如何基于融通线上线下空间，结合课程内容，充分挖掘思想政治教育案例资源，探索多维一体的课程思政建设模式和方法，将思政教育有机地融入教学活动，起到“润物细无声”的育人效果是本课程思政建设的重点。作为校级数字化立体课程，《数字信号处理》课程将建设的多种数字化资源有机融合到课前课中课后、线上线下空间，深挖课程思政元素，通过多种方式开展教学。

一、思政教育融入课堂，激发学习兴趣

     俗话说，好的开头是成功的一半。作为第一堂课，能否让学生明确课程地位和作用，能否理解课程意义和价值所在，能否激发学生的学习兴趣，会直接影响学生后续的学习热情。因此在第一节导课时，结合教学内容相关知识点，大量引用古往今来一个个鲜活的事例，引导学生向业界前辈学习，进行中国特色社会主义和中国梦教育，培养学生的政治认同，做有梦想、有担当、有作为的青年。

由于数字信号处理的本质是数值计算，其技术发展起源于数学学科。华罗庚先生作为当代自学成长的科学巨匠和誉满中外的著名数学家，一生致力于数学研究和发展，并以科学家的博大胸怀提携后进和培养人才，以高度的历史责任感投身科普和应用数学推广，为数学科学事业的发展做出了贡献，为祖国现代化建设付出了毕生精力。他从生活待遇优厚的英国回到抗日烽火到处燃烧的祖国，回国后积极参加抗日救国运动。1948年，他已经成为国际知名的第一流数学家，被美国伊里诺大学聘为终身教授，并希望他能留在美国工作。在看到新中国成立的消息以后，他毅然带领全家回到刚解放的祖国。华罗庚的爱国事迹掀起了一股海外华人回国的热潮。通过华罗庚的事例，激起学生的爱国主义热情，加强爱国主义教育。

图 我国著名数学家华罗庚事例

奈奎斯特是美国物理学家，1917年获得耶鲁大学工学博士学位，曾在美国AT&T公司与贝尔实验室任职。奈奎斯特为近代信息理论作出了突出贡献。他总结的奈奎斯特采样定理是信息论、特别是通信与信号处理学科中的一个重要基本结论。奈奎斯特的贡献是现代信息论诞生必不可少的知识基础，他的工作将工程技术推向了数字通信的新领域，彻底改变了电信领域，为后来香农的信息论奠定了坚实的基础。在后来的几年中，他还提出了一种粗糙但有效的传真机的雏形。直到后来晶体管的发明，奈奎斯特在《电报传输理论的一定论题》中的发现才可以付诸实践。在正式从贝尔实验室退休后，他一直活跃在专业领域，直到1976年去世。奈奎斯特这种踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳的品质对学生敬业精神的培养起着示范作用，激励学生向这些伟大的科学家学习，刻苦钻研，突破自我，保持终身学习的热情。

图 奈奎斯特生平介绍

数字信号处理是一门理论和实际紧密联系的学科，是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。随着数字电路与系统技术以及计算机技术的发展，数字信号处理技术也相应地得到发展，其应用领域十分广泛。通过学情分析，很多学生无法体会到所学知识的意义和应用价值所在，不知道学为何用。因此借助数字信号处理在生产生活中的应用实例，激发学生的学习动力，变被动为主动。

二、教学案例－通过电话拨号音理解频域

    数字信号处理课程是理论知识和实践紧密结合的课程，课程特点也是其痛点所在。即：数学性非常强、课程内容比较抽象尤其在频域分析方面，内容关联紧密，环环相扣、工程背景深厚，同时还是后续一系列重要专业课的先修课程。因此很容易被学生主观定义为“公式+背诵”的数学类课程，产生不敢学和不想学的畏难情绪，导致对这门课程理不通，学不懂。

针对上述课程痛点，在课程中引入了实际电话系统中使用的双音多频信号的作为研究对象，让学生明确本门课程的深厚工程应用背景，懂得学以致用，提高向学性。同时，借助自主开发的虚拟仿真实验平台和仿真实验内容，让抽象的概念可视化，帮助学生加深对信号处理时域及频域的理解。

 

图  通过知乎提问、柯南动画等背景引入电话拨号音的频域秘密

本案例以“项目为导向”组织教学，采取“混合式教学方式+数字化资源+思政渗透+优化考核”的一体化教学方式，将实际电话拨号系统中的双音多频信号时域和频域分析方法引入实验项目中。同时借助自主开发的虚拟仿真平台，学生可以直观观测到不同拨号音的时域及频域波形，还可以通过“根据频域特点猜测对方拨号”的小游戏进行小组互动，课堂的趣味性十足，让枯燥的理论课华丽变身。通过电话拨号系统中拨号音的工程实例，引领学生认识到在信号分析中进行时域到频域转换的作用和价值，指导学生对待问题，遵循事物内在逻辑，深入思考分析，转变固有思维，选择适当的方法和实现手段，寻找解决问题的新角度，科学地分析问题和解决问题。

 

图 虚拟仿真平台观测电话拨号音波形

通过以上案例可以感受到，频域分析方法是出于解决工程问题的需求下产生。正是由于时域无法解决，才诞生了频域分析方法。通过这个案例，引导学生在遇到问题要从多个角度进行分析，不能钻牛角尖，从自身角度出发通过转换角度，可能会得到不一样的见解甚至是完全不同的解读。引导学生在解决问题、分析问题时，要善于思考、勤于思考，勇于创新，培养学生的创新思维和创新意识。

图  转换角度，勤于思考

三、课程思政考核方式改革

2020年，国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》，将改革学校评价，推进落实立德树人为根本任务，发挥教育评价的指挥棒作用，改进结果评估，强化过程评价，探索增值评价，健全综合评价，加快推进教育现代化，建设教育强国、办好人民满意的教育。由于思政目标已纳入课程目标中，就需要一个科学的可操作的考核标准来对目标达成度进行考核和评价。

学校从2021年开始推进和鼓励课程进行考核量规化，因此本课程也进行了课程量规的设计工作。量规评价以学习者为中心，基于任务驱动、项目学习的学习活动，这种学习评价方式不仅关注学生的学习结果，更加关注学生的学习过程，可以让学生的教学目标通过量规评价表更具体化、可视化，帮助学生真正理解“高质量的学习”，有效降低传统教师评价的主观随意性。教学评价量规在学生中开放和共享，既对学生有导向作用，又可以协助学生明确学习标准，增强他们的学习责任心，减少学习的盲目性，提高学习的针对性，培养良好的学习习惯，终身学习终身成长。因此在课程评价设计中，摒弃了传统只看结果不看过程的评价方式，将学习习惯、学习态度等纳入评价中。基于以上，本课程从知识掌握、能力水平、态度表现等方面，设置全面细致的考核标准。考核标准表述更精准、易懂，容易量化分析。针对薄弱及重点内容，标准更细致。标准体现多次促进学生学习，有助于养成良好学习习惯。考核标准如图所示。

图  形成性考核评价标准

 “刻苦钻研，持续学习精神”作为思政目标之一，其考核体现在学习的每一个阶段中，比如课堂表现、师生互动积极性、作业和实验报告的严谨程度、课前课中课后学习任务的完成程度以及自己思考自我总结的能力等。教学过程中随时反馈学生的阶段性学习情况，通过引入我国著名作家史铁生先生对于拖延的理解，帮助学生端正学习态度，告别拖延，积极正向地面对学业与生活，如图所示。

图 借助史铁生先生的故事引导学生告别拖延积极面对人生

通过将其纳入形成性考核中，激发了学生的内生发展动力，调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。如下图为学生的课堂笔记以及自主绘制的阶段性思维导图。

图 学生的课堂笔记以及自主绘制的思维导图

思政教育是一个长期的终身的教育，这就要求教师自身要做好示范作用，同时要紧跟时事，与时俱进。因此，课程组内教师每月会举行教学研讨，分享思政教育新思路和新方法，扩充思政内容和改进计划，并形成研讨记录。力求通过不断探索与实践，逐步走出一条以理论授课为载体、突出实践导向、实现专业课与思政课的互融共促，提升铸魂育人实效。