课程思政 | 天津理工大学集成电路科学与工程学院信号与系统“课程思政”优秀教学案例展播——刘慧敏

一、教师风采

刘慧敏，副教授，获市级教学成果二等奖、校级教学成果二等奖，主持校级重点教改项目，多次获校级优秀毕业设计优秀指导教师，发表论文，全国高校教师教学创新大赛校级二等奖。连续9年全国大学生集成电路大赛优秀指导教师。 

二、课程基本情况

《信号与系统》是电子信息类专业，大学二年级本科生的一门必修课，是主干学科基础课。学时68。

教学目标及要求:掌握研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，建立信号与系统的数学模型，经适当的数学分析求解，对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。能将数学、自然科学、电路分析等多方面专业基础知识运用到信号与系统领域复杂工程问题的恰当描述中。掌握信号与系统、连续和离散系统时、频域分析、系统函数及状态变量分析。

三、“课程思政”的建设理念和教学设计

《信号与系统》课程中依据“知行合一”的教育理念，注重学生科学精神的培养，培养学生信息科学研究思维，帮助学生建立信息科学研究的思维范式。通过学习“技术发展-基本规律”，“数学-物理-科学原理”，学习科学家的科学精神和思维模式培养学生的创新意识。通过学习信号与系统中“连续-离散”、“周期-非周期”、“时间-频率”、“局部-整体”的相关知识建立学生的辩证思维能力。

通过使用MATLAB等EDA工具，结合单片机、电路、模电等知识完成硬件实物系统，实现“虚实结合做中学”的教学设计，从信号与系统的角度去体会相关课程的内容，把一些“死”的理论知识，通过一系列与后期专业课程和生活实践相关的可见、可感受的“活”案例大作业学习为引子，激发学生学“活”的知识，用“活”的信号系统知识解决问题、感受知识的内涵和外延。理论和实践深度融合，提升实践能力、创新能力。通过实践练习培养学生的坚韧意志品质、工匠精神。

学生通过课下用“活”知识解决问题、课上教师精讲“挤”时间，让学生分享案例感受“活”知识，提高学习兴趣，树立自信心，并通过课堂分享大作业来感受含有“声音、光、电、图像等各种信号与系统的作品带来的信号与系统之美，五育并举。

四、“课程思政”教学特色和创新

1.科学精神培养教学模式的创新

 以“知行合一”的教育理念设计了 “虚实结合做中学”学习系统教学设计方案，将课程思政的理念融入课程教学中。课程中加入大作业为激励，将理论教学和实践教学深度融合，形成一套实现提升学生综合实践能力的完整教与学系统，将理论教学和实践教学深度融合，师生共同成为课堂的主人。“授人以鱼不如授人以渔”，以学生为中心，因材施教，注重学生科学精神的培养，帮助学生建立信号与系统科学研究的思维范式。培养学生的创新意识。

2.工匠精神实践创新能力培养，教与学角色的转变

教师将原来的“讲课”改变为“教课”，课程内容精讲，注重教会学生可以用信号与系统的数学工具去探索实践系统中信号的传递、处理过程。另一方面，学生改变以往的刷题解数学题来学习信号与系统知识，理论实践脱节的现象，可以用数学工具去解决复杂工程实践问题。提升实践能力、创新能力。通过实践练习培养学生的意志品质、工匠精神。

3.树立自信心，五育并举

学生通过课程学习，激发了学生活跃的思维，释放自己的闪光点，主动学习，唤起源动力，树立自信心。学生们能发现问题解决问题，把知识活学活用起来，感受知识的美。开启探究未来的大门，为今后更高、更强播下了种子。

五、“课程思政”教学实施的具体案例

第七章《系统函数与系统特性》教学实施案例

教学目标：

1.知识目标：理解系统函数的零、极点分布图；知道系统因果性与稳定性的条件，

2.能力目标：学会并掌握系统因果性与稳定性的判别方法，通过大作业培养学生自主学习、自主探索、合作学习、观察、以及总结归纳的能力。

3.情感、态度与价值观目标：提升学生的科学素养，体会感知多角度看待事物的特征，训练学生辩证的思维。通过大作业让学生学会在自主解决问题过程中培养学生的成绩感，为今后学会自主学习打下基础。通过小组协作学习，培养学生的合作意识，培养工匠精神，五育并举，调动学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣，树立自信心。

重点：系统因果性与稳定性的条件

难点：系统函数与时域响应的关系

教学过程：

在课堂的开始部分采用任务驱动法，由学生把在课下准备的结合信号系统课程所学的知识研究内容给大家展示。采用发现法、读书指导法、启发式教学等方法，利用多媒体教学手段和板书相结合，S域和Z域对比分析总结。按照系统函数→系统的因果系统函数→时域响应→稳定性这个总体思路开展教学活动。

具体实施过程如下:

1

教师活动：

组织参加课前讨论的学生准备相关文档，在学生讲演结束后进行总结。鼓励学生大胆的探索分享知识并引入从系统的角度看问题。导入新课（拽、挤）

学生活动：

学生进行大作业的展示活动

设计意图：

使学生通过课下的大作业理解信号系统的相关知识并加以应用，同时和其他学生一起进行分享交流，学会合作，大作业展示，学生为主， 教师为辅。工匠精神实践创新能力培养，树立自信心，五育并举。

1

教师活动：

总结大作业并扩展相关知识（提、扩）

学生活动：

学生为辅， 教师为主

设计意图：

课堂学生展示后教师根据学生的实践作品进行总结，融合相关的课程知识，把信号与系统的理论知识变“活”，并进行知识的延伸，拓宽学生的思路。

3

教师活动：

总结前面学过的求解微分差分方程的方法（时域、频域）

学生活动：

师生互动

设计意图：

课堂引入结合前面学生的大作业引入系统函数的知识

4

教师活动：

提出本章的重要性

学生活动：

设计意图：

科学精神和思维模式培养，建立学生的辩证思维能力。

5

教师活动：

小测试关于系统函数、零极点知识

学生活动：

学生自测

设计意图：

了解学生对系统函数的本质以及零极点的知识掌握情况摸底。

6

教师活动：

根据系统函数画出零极点分布图

学生活动：

设计意图：

掌握系统函数的零、极点分布图。

7

教师活动：

系统因果性的介绍

学生活动：

启发学生通过自己前面对因果性的知识了解总结出系统因果性的条件

设计意图：

使学生学会总结，科学精神和思维模式培养。

8

教师活动：

复习第六章关于S域和Z域的映射关系

学生活动：

学生为主，师生互动

设计意图：

为后面系统函数与时域响应的关系的分析打下伏笔。

9

教师活动：

系统函数与时域响应的关系介绍采用板式的形式

学生活动：

系统函数与S域、Z域的关系由老师画一半，学生画一半

设计意图：

使学生对系统函数的极点在S、Z域的不同位置，掌握系统函数所对应的响应的波形，对系统的稳定性的状态有一个初步的认知。

10

教师活动：

列表总结系统函数与时域响应的关系

学生活动：

由学生填写总结系统函数对应的波形特征

设计意图：

科学精神和思维模式培养。

11

教师活动：

系统稳定性的结论

学生活动：

由学生根据前面的分析总结得出稳定性的条件

设计意图：

学会推理分析得出结论的方法。

六、教学效果与成果展示

本课程课程思政的结果主要是将教师的角色由单纯的讲课变化为教课，学生由单纯的听课变为参与者，使师生共同成为课堂的主人，树立了学生的自信心，通过本课程教会学生可以掌握能够将数学、自然科学、电路分析等多方面的专业基础知识运用到信号与系统领域的复杂工程问题的恰当描述中。能将理论数学知识与工程应用相结合。通过课堂的引导，在学生中已形成了“虚实结合学做结合”的氛围，学生们不仅仅是做题，还需要将所学的理论和实践紧密结合起来，已在学生心中达成了共识。学生的科学素养、工匠精神、辩正思维等多方面得到了提升。因此学生的评教满意度高。

七、教师感悟

授课教师在专业课教学中积极实践课程思政，将科学思维的训练、科学精神的培养、民族自信的树立贯穿于课程教学中。今后我们还将继续开发适合本校学生情况的教辅材料，深挖课程思政元素，进一步促进学生科学精神的培养。促进学生创新能力的塑造。

#精彩回顾

图文来源：集成电路科学与工程学院

版面编辑：宋钰欢

初审：宋曜璇 

审校：蔡卓君

责任审核：任雅婧 王尚磊