一、课程基本信息

1.课程类型：专业发展核心课程

2.课程性质：必修

3.面向专业：通信工程、电子信息工程

4.学时：51

5.学分：3

二、课程团队

1.课程负责人简介

田晓燕，女，1980.04，中共党员，副教授，硕士。研究方向：高速数据通信与信号处理。近三年主讲本科课程：《数字信号处理》、《数字信号处理实验》、《通信原理》、《通信原理实验》、《现代交换技术》、《现代交换技术实验》、《VHDL》、《VHDL上机》。曾荣获河北省先进德育工作者、河北大学优秀共产党员、河北大学育人标兵、河北大学优秀学生辅导员等称号。同时多次在保定市及河北大学青年教师课堂教学大赛中获奖。

2.课程团队主要成员简介

黄永平，女，1977.01，中共党员，讲师，硕士。研究方向：信号与信息处理。

赵淑欢，女，博士，信息与通信工程、电子与通信工程学科硕士生导师，2016年6月毕业于燕山大学电子科学与技术专业，获工学博士学位，2016年河北大学电子信息工程学院任教，主要研究方向：数字图像处理、模式识别、深度学习。

三、课程思政教学理念与目标

1、教学理念

（1）有高度：要站在国家建设、社会需求和学校定位的角度看专业建设和课程教学，理解专业人才培养的重要意义，拓展课程教学的空间和学生学习的视野。

（2）有深度：把握专业培养目标对课程的要求，从专业中来到专业中去，结合专业要求、遵循课程的知识体系，将思政元素融入到课程中去。

（3）有广度：既要培养求真务实、实践创新、精益求精的工匠精神，又要培养踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳、追求卓越、诚信为本等优良品质。

（4）有热度：贴近时代、贴近实践、贴近学生。使思政教育元素既源于历史又基于现实，既传承历史血脉又体现与时俱进。结合热点话题、热门事件，引导学生用自己的眼睛看世界，体会国家的发展，从而提高学生学习的积极性，增强“四个自信”、“四个认同”。

2、教学目标

目标1：厚植爱国主义情怀。教育引导学生热爱和拥护中国共产党，立志听党话、跟党走，立志扎根人民、奉献国家。

目标2：树立坚定理想信念。教育引导学生树立共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想，增强学生的中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，立志肩负起民族复兴的时代重任。

目标3：培养砥砺奋斗的精神。教育引导学生树立高远志向，历练敢于担当、不懈奋斗的精神，具有用于奋斗的精神状态、乐观向上的人生态度，做到刚健有为、自强不息。

目标4：培养敬业精神，练就过硬本领。教育引导学生珍惜学习时光，心无旁骛求知问道，增长见识，丰富学识，沿着求真理、悟道理、明事理的方向前进。

目标5：锤炼品德修为，加强诚信教育。诚信作为新工科核心素养之一，既是对社会主义价值观的继承与发展，也是学科、学术发展到当前的必然要求，这是对当代大学生的基本学术诚信的最根本要求。

目标6：加强友善教育。友善，又不仅仅是社会主义核心价值观的重要内容，也是我们做人、做事、成家、立业，以及走上成功的重要法宝。同时，友善精神也包括了互相协作、共同提高的团队精神，是新工科核心素养之一。

四、课程思政教学设计

1、知识点与对应的思政要素

（1）第0章 绪论

知识点：掌握数字信号处理的基本概念、信号与系统的分类、数字信号处理系统的基本组成、数字信号处理技术的优势。

思政要素：①绪论中介绍数字信号处理技术起源于数学学科，介绍我国著名数学家华罗庚，在“七•七”事变后，从生活待遇优厚的英国回到抗日烽火到处燃烧的祖国，不为金钱和学位，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，并承诺给他非常优越的待遇，希望他能留在美国工作。1949年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，他影响了许许多多的人，他是伟大的奇迹。激起学生的爱国主义热情，加强爱国主义教育。②通过了解我国通信事业发展的历史过程，了解我国通信领域的现状，尤其是作为祖国骄傲的华为的第五代通信（5G）技术，通过一个个激动人心的数据，增强学生的民族自豪感、荣誉感及民族自信。让学生更主动地投入“数字信号处理”课程的学习中去。③通过“分数”与“能力”的关系、“知识”与“方法”的关系的讨论，倡导怀疑和批判精神。提出本专业学生要具有三种思维能力：数学思维、物理思维和工程思维。数学思维能力即会运用数学方式思考和解决问题，建立数学模型和求解；物理思维是能理解数学公式背后的物理含义；工程思维是要具有工程观念和工程意识，能将物理概念转换为解决工程实际问题的能力。

（2）第1章 z变换

知识点：掌握z变换的定义及其收敛域、求解z反变换的方法、差分方程的定义和解法并能灵活运用z变换的性质和定理。

思政要素：从数学的意义上来说，z变换是数学变换方法的方式之一，把信号从时域变换到频域去进行分析，是通信领域非常重要的工具。在日常生活中，我们也需要在不同的角度看待问题和分析问题，不同的角度进行分析转换，进行领域转换，本质上就是从另一个角度对问题进行分析解决。通过变换这个知识点也告诉学生一个道理，遇到问题要从多个角度进行分析，不能钻牛角尖，只从自身角度出发，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。

（3）第2章 离散时间信号和离散时间系统

知识点：认识离散时间信号和离散时间系统的定义、时域连续信号通过采样变成数字信号的过程；理解采样定理、离散时间线性时不变稳定的因果系统的判别方法、系统函数与差分方程的关系；深入理解序列的拉氏变换、傅氏变换与Z变换的关系；熟悉卷积的计算方法、几种典型的离散时间系统。

思政要素：讲解采样定理时引入奈奎斯特的人文知识，奈奎斯特是美国物理学家，1917 年获得耶鲁大学博士学位，曾在贝尔实验室任职，引导学生在人生的关键时期，要夯实理论基础，才能在以后人生道路上越走越好，越走越远。

（4）第3章 离散傅里叶变换、第7章 快速傅里叶变换

知识点：认识和理解四种时间信号及其傅立叶变换的形式、离散傅立叶级数变换的定义及主要性质、离散傅立叶变换的定义及主要性质、利用离散傅立叶变换对数字信号进行频域分析的方法。理解FFT只是DFT的一种快速算法，而不是一种新的变换；掌握按时间抽取和按频率抽取来计算FFT的方法和信号流图、线性调频Z变换计算DFT的方法。

思政要素：引入傅里叶生平的简单介绍。傅里叶在1807年研究热传导问题的时候就提出了傅里叶变换，但论文遭到拉格朗日的反对而未发表；1810年在对研究进行了不断的补充、完善的基础上仍未被发表。但他并为因此放弃研究，1822年他终于将论文的数学部分扩充成为一本书《热的解析理论》进行出版，成为数学史乃至科学史上公认的一部划时代的经典性著作。傅里叶的这种踏实严谨、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。

（5）第4章 数字滤波器的结构、第5章 IIR DF的设计、第6章 FIR DF设计

知识点：建立数字滤波器的概念，掌握利用信号流图表示数字滤波器不同的实现结构。掌握利用模拟滤波器的理论设计数字滤波器的方法――脉冲响应不变变换法和双线性变换法。熟悉线性相位FIR滤波器的四个特性，掌握利用窗函数法及频率采样法设计数字滤波器的方法。

思政要素：讲解滤波器设计的时候会给出滤波器在卫星通信中的一个应用场景，通过对中国航天史上一个个伟大的创举进行介绍，进而学习平均年龄只有三十多岁的中国航天人的踏实严谨、吃苦耐劳、实践创新、攻坚克难、精益求精、追求卓越的航天精神。

（6）综合设计

知识点：数字信号处理知识的综合运用。

思政要素：要求团队成员紧密合作、精诚团结，要相互信任，相互尊重和理解。在设计中由于分工的原因，可能就会只看得见自己做的努力和贡献，没有从客观的角度、别人的立场分析及思考问题。这样的话设计很难完成。因此，在选拔队员时，我们特别强调在设计过程中要求每位队员要学会换位思考，从他人角度、他人立场分析及思考问题，要尊重和理解队友。撰写综合设计项目报告写作过程中，杜绝抄袭；项目成果总结中，不夸大个人贡献、研究，不通过给同组成员打低分来提高自己成绩。

（7）数字信号处理实验

知识点：围绕信号的采样与重建、用DFT及FFT进行谱分析、IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计四方面展开。通过实验，使学生巩固所学基本理论知识，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法。

思政要素：要求学生在实验过程中，详实记录数据，做到有理有据，要有据可查，数据要可重复，通过实验过程中拍照片、拍视频、录屏等方式留下痕迹，以保证数据的真实可靠。在实验的过程中，同学们会遇到各种各样的问题，但通过老师指导、同学交流和合作基本都能把问题解决。可以把解决问题的过程引申到人生的成长道路上来，困难无时不在，遇到困难不可怕，要有必胜的信心，要善于请教，要有合作的精神，要突破传统，要勇于创新。

（8）时事新闻、热点话题

思政要素：①女排精神是中国女子排球队顽强战斗、勇敢拼搏精神的总概括。其具体表现为：扎扎实实，勤学苦练，无所畏惧，顽强拼搏，同甘共苦，团结战斗，刻苦钻研，勇攀高峰。但从过去的民族英雄到现在的国民偶像，女排的精神内核一以贯之：是奋勇争先的拼搏精神、永不言败的顽强斗志、团结协作的集体主义、求真务实的科学态度，更是为国争光的爱国主义。中国女排的影响力早已超越体育本身的意义，不仅是时代的集体记忆，更是激励国人继续奋斗、自强不息的精神符号。尽管成绩有起伏，但团结协作、顽强拼搏的女排精神始终代代相传，极大地激发了中国人的自豪、自尊和自信，为我们在新征程上奋进提供了强大的精神力量。②通过乔布斯、任正非创新精神的介绍，鼓励学生勤于观察，树立创新意识；努力学习课程知识，掌握创新思维方法；积极参与科研项目，锻炼创新技能；善始善终参加各种竞赛，培养创新精神。③面对美国的封杀令，华为从容应对。多年的排兵布阵，华为已经开始收获果实：在硬件方面，已储备了足够的芯片和其他关键部件；在软件方面，打通了手机、电脑、平板、汽车、智能穿戴等终端，兼容全部安卓应用和所有Web应用的操作系统“鸿蒙”即将面世。无论是硬件还是软件，对“自主可控”的创新能力，让华为拥有了对抗世界强国的底气。中国工程院院士倪光南曾表示，“我们国家只有建立安全可靠的关键核心技术体系，才能真正保障信息的安全，核心技术掌握在自己手中，才能够不受制于人。”通过该事件告诫学生今日练就过硬本领，增长见识、丰富学识，明日才能更好的为自己、为家人、为祖国担当大任。

2、授课形式与教学方法

采用讲授、案例教学、视频教学、讨论式教学、项目式教学相结合方式进行。

五、课程思政教学效果与学生评价

数字信号处理课程由形成性评价和终结性评价构成，形成性评价占比为40%。课程教学团队在原来形成性评价中，增加了小组讨论、文献调查等环节，培养学生合作和交流的能力。在课程考核中增加了学生在学习过程考核所占比例，例如课堂讨论过程中学生参与程度和讨论情况、知识点的复习和预习情况、问题提出和回答情况等。在教学过程中，以探究点的角度引导学生参与，并在活动的过程给予学生思考、研究的时间，尊重学生的自主性和创造性。通过课上学习和课下讨论，教师能对教学中各环节进行实时监控，及时督促学生积极参与教学的各项活动中，更容易达到师生之间的全程互动。

通过课程思政，将思想政治教育碎片化地加入课堂教学中，在传播专业知识的同时，开阔学生的视野，丰富他们的内心，才能更好地激发学生学习的原动力。改善了原有的学生视野仅仅局限于课本上理论知识的学习，学生只是对如何解题、怎样的考试方式感兴趣的现象。引导学生去思考学好这门课程对自己以后的职业发展有何影响；对自己“三观”的树立有何帮助；新技术和新时代带来了哪些新的机会和挑战；日常怎样提升自己才能在科技强国的道路上大有作为；针对目前我国通信行业发展的局势和现状，如何提升自己才能为祖国的电子通信行业贡献自己的一份力量；如何理解信号的传输质量及实时处理与人民的生命财产安全密切相关。

六、教学反思

除了在课堂讲授的时候融入思政理论外，在课堂中针对学生的回答进行评价时也可以添加一些思政元素。在课堂上与学生多进行互动，使学生养成独立思考的习惯，鼓励学生主动发言，进行小组汇报，教师点评时不仅仅分析学生的专业素养，还可以培养学生自身的语言表达能力和与他人进行沟通时的协调能力，这个过程中可以添加一些“大局观”“集体合作意识”“纪律观”等思政元素，同时要公开表扬课堂表现积极、进步明显的学生，对上课迟到、早退、开小差、玩手机的学生要及时进行批评指正，让学生树立正确的“荣辱观”。

教师可以利用较为便利的网络教学平台，持续定期地、实时地将与数字信号处理有关的科学家的故事、实时新闻推送给学生，学生在闲暇之余可以学习推送的文章，以达到名人精神力量的感染效果。同时做到课程思政有温度、有热度。

作为专业课教师，在全员思政的大格局下，应该不断提升课程思政思维，自觉探索课程思政元素，将正确的三观、伦理和正能量等渗透到课堂教学全过程，做到思想政治理论教育与专业课程教育同向同行， 从而真正意义上实现课堂教学的三全育人的目标。