陳曉雷 張愛華 黃 玲 馬玉潤 林冬梅

(蘭州理工大學 電氣工程與信息工程學院， 蘭州 730050)

“信號與系統(tǒng)”是電子信息類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程[1-2]，通過該課程的理論教學使學生掌握信號與系統(tǒng)的時域、變換域分析的基本原理和基本方法，理解傅里葉變換、拉普拉斯變換、 Z變換的數(shù)學概念、物理概念與工程概念，具備利用信號與系統(tǒng)的基本理論與方法分析和解決實際問題的能力。該課程是電子信息專業(yè)信號處理方向系列課程的首門課程，將為學生后續(xù)學習“數(shù)字信號處理”“隨機信號分析”“計算機視覺”等課程打下堅實的基礎(chǔ)。該課程的教學質(zhì)量，會直接影響學生后續(xù)課程的學習效果，以及未來學生是否能夠較好地從事信號處理方向的科學研究和技術(shù)服務(wù)工作，因此它的教學內(nèi)容極其重要。但是該課程理論內(nèi)容多、邏輯性強、數(shù)學推導復雜，是一門不易被學生掌握的課程[3]，導致學生存在畏難情緒，進而大大降低學習興趣和熱情。

案例教學法是利用案例作為教學媒介以提高學生綜合能力為目標的教學方法[4]，是研究型教學的一種重要模式[5]，在課堂教學中除課程自身專業(yè)知識點外，引入實際案例開展課程思政，既能避免教學內(nèi)容的枯燥乏味，使學生處于思維興奮狀態(tài)，提高學生注意力，變被動學習為主動學習，又能促進學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，達到專業(yè)知識教學與思想政治教育的統(tǒng)一，實現(xiàn)課程思政改革的雙贏目標[6]。因此，利用案例教學法開展“信號與系統(tǒng)”課程思政改革具有十分重要的意義和作用。

1 “信號與系統(tǒng)”課程思政案例教學探索

1.1 課程思政案例教學設(shè)計原則

本文中，課程思政教學案例的設(shè)計主要遵循兩大原則：

(1)專業(yè)課的課程思政案例教學作為一種啟發(fā)式教學方法，是從屬的教學手段，只有在學生掌握了專業(yè)課自身基本理論、基本知識的前提下才能有效。因此需要教師根據(jù)課程思政教學目的，精心策劃和運用典型案例，引導學生思考課程思政案例中所蘊含的專業(yè)課知識點，從而達到提高學生學習興趣和應(yīng)用專業(yè)知識分析現(xiàn)實問題的能力。

(2)一個好的案例是為課程思政教學目標服務(wù)的，教學案例選取與設(shè)計恰當與否，關(guān)系到案例的引入是否緊密結(jié)合專業(yè)課知識點，是否能夠達到課程思政的育人潤物細無聲效果。因此專業(yè)課的課程思政教學案例應(yīng)具有相關(guān)性和典型性。

1.2 課程思政案例制作規(guī)范和要求

在課程思政案例制作中，我們設(shè)計了案例制作規(guī)范，每個案例包括案例名稱、案例所屬的專業(yè)課教學內(nèi)容、案例意義、案例描述、案例實施方式和案例資源列表，具體如表1所示。

表1 案例制作規(guī)范及要求

1.3 課程思政具體案例

在教育部和校教改項目的支持下，我們目前設(shè)計了8個“信號與系統(tǒng)”課程思政案例，表2列出了部分案例。限于篇幅，本文只給出案例1“為什么要終身學習”的具體內(nèi)容。

表2 部分課程思政案例

1)案例所屬的專業(yè)課教學內(nèi)容

在“信號與系統(tǒng)”的“線性時不變連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)”一節(jié)中有關(guān)于線性系統(tǒng)的三大響應(yīng)這一知識點。該知識點主要講述完全響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的定義及相互之間的關(guān)系，是“信號與系統(tǒng)”課程中非常重要的內(nèi)容，不同章節(jié)都會或多或少涉及該知識點的運用。該知識點的主要內(nèi)容如下：

我們將線性時不變連續(xù)系統(tǒng)的初始狀態(tài)記為x(0)，加到該系統(tǒng)上的輸入信號(也稱激勵)記為f(·)，該輸入信號經(jīng)過系統(tǒng)加工處理引起的輸出信號(也稱響應(yīng))記為y(·)。

當系統(tǒng)的初始狀態(tài)和外加輸入信號都不為零時，所對應(yīng)的響應(yīng)稱為完全響應(yīng)記為y(·)，可用式(1)進行描述：

y(·)=T[{f(·)}, {x(0)}]

(1)

當系統(tǒng)的外加輸入信號為零，僅由初始狀態(tài)x(0)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)記為yx(·)，可用式(2)進行描述：

yx(·)=T[{0}，{x(0)}]

(2)

當系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零，僅由外加輸入信號f(·)引起的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)記為yf(·)，可用式(3)進行描述：

yf(·)=T[{f(·)}, {0}]

(3)

由以上定義可知完全響應(yīng)是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之和，即

y(·)=yf(·)+yx(·)

(4)

2)案例意義

部分學生進入大學后，產(chǎn)生懈怠情緒，缺乏學習動力，不認真學習，這種情況既不利于大學生的全面發(fā)展，也違背了高等教育的本意。因此，借助完全響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的定義及相互之間的關(guān)系，使學生明白大學只是學習的一個階段而非終點，只有在過去學習成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)努力學習才能獲得新的成功，從而培養(yǎng)學生終身學習的意識，促進大學生的全面發(fā)展。

3)案例描述

如果把人自身視為一個系統(tǒng)，則一個人過去的學習積累可以視為初始狀態(tài)，一個人現(xiàn)在的努力可以視為輸入信號，一個人現(xiàn)在的成功可以視為輸出信號。那么類比完全響應(yīng)的概念可以得到以下關(guān)系：

現(xiàn)在的成功(完全響應(yīng))=現(xiàn)在的努力(輸入信號)+過去的學習積累(初始狀態(tài))

(5)

如果一個人現(xiàn)在不努力，僅憑過去的學習積累，那么他能取得的就是不完整的成功(零輸入響應(yīng))。

4)案例實施方式

該案例實施時，首先由教師詳細講解案例所屬的專業(yè)課教學內(nèi)容，確保學生掌握完全響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的定義及相互之間的關(guān)系。然后，提示學生將人自身視為一個系統(tǒng)，將人過去的學習積累、現(xiàn)在的努力分別視為初始狀態(tài)、輸入信號。接著，引導學生類比專業(yè)課教學內(nèi)容，討論大學生在大學階段要想取得學習上的成功應(yīng)該如何去做。最后，由教師對學生的討論結(jié)果進行點評，并進一步引出終身學習的概念，使該案例課程思政的內(nèi)涵進一步升華。

5)案例資源列表

該案例授課資源包括：用于專業(yè)課教學內(nèi)容講述的PPT、終身學習代表人物的先進事跡(PPT及視頻資源)、有關(guān)大學生不努力學習導致無法畢業(yè)甚至被退學的新聞報道(PPT及視頻資源)。

2 結(jié)語

“信號與系統(tǒng)”課程思政尚處于起步階段，我們還需要對該課程的教學內(nèi)容深入挖掘思政內(nèi)涵，將該課程自身的專業(yè)知識和思政元素相融合，提出課程思政的切入點，不斷搜集各種案例，有效開展針對該課程的案例式思政教學，努力培養(yǎng)現(xiàn)代化建設(shè)的有用之才。