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西北工业大学课程思政优秀案例分享

资料来源:西北工业大学    时间:2022-10-17 10:00:21   浏览次数:

编者按

推进课程思政建设,是落实全国高校思想政治工作会议上强调的“守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思政课同向同行、形成协同效应”的重要举措,旨在使德育与智育相统一,推动实现全员全过程全方位育人。

本文整理了西北工业大学电子信息学院,4门课程思政优秀案例,供各院校教师学习、借鉴。


《电路基础》课程思政优秀案例

从变换思维的角度看中国自主创新之路

教师简介:

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李鑫,男,副教授,电子信息学院电子科学与技术系教学主任。主持省部级和校级教改项目各1项,“校企合作 双百计划”典型案例1项,曾获省部级微课教学比赛二等奖、校级“课程思政大练兵”一等奖、校级教师教学创新竞赛一等奖等。


课程简介:

《电路基础》以分析电路中的电磁现象,研究电路的基本规律及分析方法为主要内容,是一门既有系统理论又有较强实践性的学科基础课。该课程主要以启发学生电学思维、训练学生电路分析技能为主。在《电路基础》课程建设过程中,课程组充分挖掘、发挥课程自身所蕴含的思政教育元素,并将其有机融入课程教学中,使知识点具有正能量的特性,让学生在学习过程中与名人共情,于生活思考,予社会创造,达到课程思政的教学成效。

思政目标:

哲学方法论:

通过对相量法由来的介绍,给学生强调变换思路的重要性,进而引出三种哲学变换方法论,包括换元机智、转换机智和转向机智,培养学生变换思维的能力。

爱国精神:

通过介绍我国集成电路领域的“弯道超车”技术,既让学生对前沿技术有所认知了解,又能教育学生发愤图强、不断创新,将来为国家破解“卡脖子”技术难题贡献力量,培养学生的爱国精神和民族自豪感。

名人故事:

通过对提出相量法的科学家(斯泰因-梅茨)和其著名的“一线万金”的故事进行动画介绍,弘扬科学精神、工匠精神、奋斗精神,既活跃了课堂气氛,又潜移默化地告知学生“知识就是力量,知识就是财富,知识改变命运”,激发学生的学习兴趣。

案例设计及实施过程:

在课堂教学过程中采用“基因植入”方法将思政教育元素自然有机融入到知识点中。此外,通过雨课堂设置相关思政研讨议题,以课堂研讨交流的形式充分激活学生的自我思政意识,在学生自我涌现的基础上,使用分析点评和总结提炼的方式,对学生涌现的思政闪光点进行点睛与升华,达到“同频共振”的思政育人效果。

具体实施过程如下:

哲学方法论:在介绍完相量法的概念后,画出相量法的结构示意图,强调相量法采用的是一种变换思路,进而引出三种哲学变换方法论,包括换元机智、转换机智和转向机智,每种机智都给出了具体事例。

换元机智:通过变换事物的某个因素或条件产生新思路,比如把常温常压变为高温高压,石墨就变成了金刚石。

转换机智:如果解决问题A比较困难,可将问题A变成问题B,问题B解决了,问题A也相应得到解决。比如爱迪生让他的助手测量梨形玻璃泡容积,助手很长时间没有算出来,爱迪生说:“咱们换个思路”,于是他将梨形玻璃泡灌满水,然后对助手说:“去把这里的水倒进量杯看一下容积,那就是我们需要的答案”。此处事例还有中国著名的曹冲称象的故事。

转向机智:当思维在一个方向受阻时,可以转换一个方向。例如1935年英国政府委托物理学家罗伯特沃森瓦特利用电磁波制造一种“杀人光线”,用来消灭敌人甚至摧毁飞机。瓦特进行了很多实验都失败了,但是他转念一想飞机能否将我们发射过去的电磁波反射回来呢?如果能,岂不是可以及早知道敌机空袭吗?于是瓦特转换了研究方向,终于发明了世界第一台雷达。

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爱国精神:紧接着通过雨课堂布置一道研讨议题,让学生以课堂研讨交流的形式谈谈自己对变化思维的认识。然后教师对学生的思政闪光点进行分析点评。最后教师结合自身的科研方向,对我国科学家们所研究的集成电路领域“弯道超车”技术进行介绍,包括碳基工艺和冰刻技术,让学生意识到变换思维的重要性,既让学生对前沿技术有所认知了解,又能教育学生发愤图强、不断创新,将来为国家破解“卡脖子”技术难题贡献力量,培养学生的爱国精神和民族自豪感。

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名人故事:最后通过卡通图片的形式对提出相量法的科学家(斯泰因-梅茨)著名的“一线万金”故事进行介绍,弘扬科学精神、工匠精神、奋斗精神,既活跃了课堂气氛,又实现了“知识传授与价值引领相结合”的教学目标。

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       (a)                                   (b)

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       (c)                                    (d)




《通信原理》课程思政优秀案例

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一、课程简介

《通信原理》为电子信息类学科的基础专业课,共十二章,包括绪论、随机信号与噪声分析、信道与噪声、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、现代数字调制技术、模拟信号的数字传输、差错控制编码、数字信号的最佳接收、同步原理和现代通信系统介绍。其中主要介绍模拟和数字通信中涉及到的各种技术,如调制、信源编解码、最佳接收、同步等基本原理和信道层面的技术,如噪声随机特性、信道特性、信道编解码等。

二、思政目标

在课程内容的基础上,引导学生思考疫情期间为什么在线课程可以大规模应用。如果没有数字通信的支持,4G、5G网络能否正常使用,网课还能不能进行,疫情防控所需的健康码、行程卡项目还能不能使用。使学生明白数字通信系统近些年的快速发展给人们的生活带来的便利以及在生活中的不可或缺性。

通过列举疫情防控中数字通信技术的应用,让同学们认识到中国是非常重视人权的,国家始终把人民安危和利益放在第一位,引导学生们将爱国热情投向日常生活和学习中,激发学生的奋斗创新精神。

三、案例设计及实施过程

本案例的思政内容是在课程完成教学任务后,利用图片和视频互动的方式向同学们展示在疫情期间数字通信应用的重要性。本章的思政教育思路,主要分为以下三个阶段。

第一阶段,在开始之际让同学们用各自的手机打开自己的健康码和行程卡,并向大家提问“为什么只要输入手机号就可以得到这些信息呢?”,而且基本不会出现差错,然后授课教师对这个问题进行解答。当我们进入一个新城市时,我们的手机会自动地搜索附近的基站并建立联系,运营商就可以根据基站的位置区编码实现定位服务。

那为什么健康码和行程码的精准度如此高呢?这就可以和我们课堂上讲述的无码间串扰原理相结合,虽然在处理中还涉及到其他技术,但是无码间串扰技术消除是由信道的加性噪声和传输系统频率特性不理想所引起的波形畸变。

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第二阶段,讲述数字通信在疫情期间的其他典型应用,并让同学们明白,对比模拟通信,数字通信主要是在保密性、抗干扰、频谱利用率等方面更具优势。

1. 远程会诊未来将融入现实生活

在疫情爆发之际,许多患者不能及时到医院会诊和治疗,因此国家远程中心迅速成立应急管理小组,发挥网络视频会议的优势,组建专家开展互联网会诊。上海儿童医院通过远程会诊实现了患者在家完成就医、配药全过程。很大程度上解决了专科患者就诊难题,缓解了疫情下患者们的紧张情绪。

武汉协和医院通过远程会诊

实现专家医治患者和抗疫经验分享。

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在疫情期间为减少人员流动,许多医生利用数字技术实现远程诊疗,在网络上医治患者,同时也使全国的专家能聚集一起进行讨论,给出最合理的治疗方案。并且通过这样的方式,可以充分照顾到医疗资源比较落后的省份和城市,可以通过远程技术对这些地区的疑难病和疫情防控进行经验传递。

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远程会诊和医疗对图像清晰度,网络稳定性有很高的的要求,而数字通信在图像信号处理和图像压缩以及网络稳定性上有很大的优势,因此受到了广泛运用。

2. 5G技术的发展加速复工复产

在疫情期间,不能因为全国人民都在家而导致全国产业全部暂停。为了实现企业工作推进,数字通信的代表:5G技术,对全国复工复产按下加速键。因疫情防控需要,“云复工”模式成为当下很多互联网等高新技术企业的普遍做法。更为典型的是在疫情期间全国网友通过5G直播对火神山和雷神山建设进行监工,通过直播使全国人民的心都与武汉人民联系到一起。《疫情二十四小时》直播节目,意在让密切关注武汉疫情的全国乃至全球人民,能在第一时间获知武汉火神山的建设进度。虽然在直播过程中有数以千万的人民同时观看,但是并不会影响视频的流畅性,这正是因为数字通信的频谱利用率更高效。同时,播放近2分钟火神山建设直播视频,让同学们感受中国速度和中国力量,激发爱国热情。

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第三阶段,让同学们分享自己在疫情期间对数字通信最大的感触。许多同学提到了由于学校封校在家上网课的经历,也有同学提到小区封控时在网上购买日常生活用品和外卖点餐等经历。

通过上述照片和视频,同学们会懂得国家为什么能在第一时间控制疫情,也明白了国家发展数字通信的重要性和必要性,党中央始终把人民的安危放在第一位。在了解到国家通信技术先进性的同时,激发起同学们的学习热情和民族自豪感。

四、教师简介

梁微,女,副教授。主要从事5G/6G移动通信场景下的高可靠传输技术研究工作,主持国家自然科学基金等科研项目,入选陕西省高校青年杰出人才计划支持。主持教育部等教改项目,分别获院级及校级“课程思政大练兵”特等奖和优秀奖。

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《MIMO-OFDM无线通信技术》课程思政优秀案例

一、课程简介

《MIMO-OFDM无线通信技术》为是面向通信工程专业开设的专业课程,主要讲授现代无线通信系统基本框架、各模块的功能和基本算法,OFDM技术发展历程、同步、信道估计、PAPR减小等关键技术,MIMO的信道容量、预编码、接收滤波、天线选择等关键技术。使学生了解先进数字通信系统所涉及的基础理论,掌握现代数字通信系统的构成,掌握新兴OFDM、MIMO技术的原理及性能分析方法,掌握利用MATLAB进行建模、求解的方法,进一步提高学生理论分析和实践应用能力。

二、思政目标

讲授无线通信技术发展历程时,介绍移动通信标准制定过程中,由我国在1G、2G很少参与,到3G、4G、5G的跟跑、并跑、领跑的角色转换。华为成为5G领先者,华为的专利申请数可以说是遥遥领先于其他公司,让学生充分感受到祖国科学技术的快速发展,厚植家国情怀,增强民族自豪感。

三、案例设计及实施过程

(一)思政元素类型

民族自豪感、职业理想、职业道德教育。

(二)课堂教学方法

教学手段:采用PPT、图片、视频等多媒体形式。

课程思政融入点:讲授多址技术时,一代移动通信体制都具有对应的关键多址技术,移动通信体制制定代表着国家力量、民族实力,从而引出课程思政案例。

(三)元素内容

结合多址体制讲授无线通信技术发展历程,介绍移动通信标准制定过程中,中国的通信网络发展经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G引领”这一曲折艰难的历程。移动通信的技术标准由1G(模拟蜂窝网/FDMA)、2G(GSM/TDMA、IS95/CMDA)、3G(CDMA2000/ WCDMA/ T-DSCDMA)、4G(LTE/OFDM)发展到如今的5G。

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无线通信的标准争夺主要体现在“标准必要专利”的份额。谁控制了“标准必要专利”,就会在开发新一代先进产业的竞赛中拔得头筹,不仅掌握着核心技术,更会牵涉到知识产权带来的巨大经济利益。我国在1G、2G蜂窝网的技术标准中几乎毫无建树,从3G开始,我国的“标准必要专利”比例突飞猛进,从3G的7%左右,到4G的20%左右,再到5G的34%,一跃超过美国成为世界第一。这体现了近三十年来中国科技的巨大进步。尤其是以华为为代表的中国企业所掌握的核心技术,更是引起了美国的担心。美国采取偏激政策对华为等公司的围猎,也正是中国科技崛起的侧面印证。我国的科技发展正在经历由“跟踪”到“引领”这一质变过程。

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拓展内容一:信道编码技术

编码和调制是无线通信技术中最核心最深奥的部分,被誉为通信技术的皇冠,体现着一个国家通信科学基础理论的整体实力。4G时代,中国的TD-LTE技术有了一定突破,但其中的核心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码,仍旧不是中国原创。2016年11月,关于5G标准制定的3GPP RAN1第87次会议在美国举行。11月17日凌晨一点,5G短码方案讨论终于揭晓了结果:中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,以压倒性的投票优势,成为5G控制信道eMBB场景编码最终方案。

Polar Code 极化码取得胜利,各大国际通信设备生产商在5G通信设备中都会采用“华为的标准”,中国成了真正意义上通信基础规则的“制定者”。引导学生们思考这一切的成功,是参与科学研究的幕后英雄,是他们让中国在世界舞台上有了话语权,激发学生以科研为骄傲,培养科研报国的家国情怀!

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拓展内容二:5G技术助力“中国速度”

在2020年年初的“抗疫”中,5G技术发挥重要作用,助力雷神山、火神山的快速建成,彰显“中国速度”!

在八千万“云监工”的在线督战下,从1月25日到2月2日,短短十天,总建筑面积3.39万平方米、可容纳1000张床位的火神山就建设完工。在这个奇迹当中,基础电信运营商全力以赴保障通信网络畅通,24小时建成火神山医院5G基站,36小时开通雷神山医院通信网络的建设同样也看成通信技术史上的一个奇迹。

在火神山医院之前,国人可能从未如此挂念过一座医院的建设。每天,数千万网友端坐在各种屏幕前,自愿充当“云监工”。但云监工背后的意义并不只是一场直播而已,它还意味着火神山医院直接驶入了5G高速。在2020年1月25日下午,火神山医院就完成了2个新建基站、2个存量基站改造工作,提前交付使用。武汉移动的突击队完成了基站的调试工作,火神山医院首个5G基站正式开通。

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四、教师简介

姚如贵,男,教授、博导。主要从事高速、高可靠宽带无线通信技术基础理论和国防应用研究,主持国家自然科学基金、JCJQ领域基金等科研项目。主讲本科生、研究生课程3门。积极开展教学研究和改革实践,主持省级教改项目3项,校级课程思政示范课1门,获批校级优秀教学成果一等奖1项。主编教材1部、专著1部,参编教材1部。

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《信号与系统》课程思政优秀案例

一、课程简介

《信号与系统》是电类专业本科生的核心技术基础课程,是通信原理和数字信号处理课程的基础,在教学中具有承前启后、继往开来的作用,是学生合理知识结构的重要组成部分,在发展智力、培养能力和良好的非智力素质方面,具有极为重要作用。本课程坚持传授知识、发展智力与培养能力相统一的教学原则,注重学生的思维能力、分析问题、解决问题能力培养,注重将国家需求与课程学习相结合,课程思政激励学生学习,践行“立德树人”教育理念。

二、思政目标

1. 培养学生科学的思想观与价值观;

2. 告诫学生人生无法复制,要在最灿烂的年华谱写最美的篇章;

3.培养家国情怀。

三、案例设计及实施过程

教学案例1:信号的调制与解调

信号调制:

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信号解调:

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思政内容:

①频分复用技术极大地提高了频谱利用率和用户服务质量。人的一生就如同频谱资源一样是有限的,虽然频谱可以复用,但人生无法复制。珍惜时光,善待时光,在最灿烂的年华谱写人生最美的篇章。

②介绍中国北斗发展史,仰望星空、北斗璀璨,脚踏实地、行稳致远,继续弘扬“自主创新、 开放融合、万众一心、追求卓越”新时代北斗精神。

③“乌、俄军事冲突”,信息战在现代战争中的作用,通信的重要性。

教学案例2:周期信号的傅里叶级数展开

思政内容:

①傅里叶级数的发展史,Euler曾提出过类似的结论,但未深入探索。行路百里半九十,人生道路如逆水行舟,不进则退。

②傅里叶生于法国中部奥塞尔的一个平民家庭,9岁时变成一个孤儿,后来却成为一名伟大的数学家,物理学家,激励同学们树立远大目标,克服困难。

四、教师简介

李辉,男,教授、博导,陕西省“特支计划”教学名师,陕西省教学名师,宝钢优秀教师,教育部电工电子基础课程教学指导委员会委员,陕西省教学指导委员会委员,高等学校电路和信号系统教学与教材研究会常务理事,中国高校电工电子在线开放课程联盟西北地区工作委员会副主任委员,“信号与系统”课程首席教授。主编、参编教材7部,主持课程思政示范课程等教学改革和课程建设项目8项,主持的“信号与系统”获首批国家级线上一流本科课程、陕西省线下一流本科课程、陕西省精品在线开放课程、学校混合式一流课程,“信号与系统名师工作室”获基层教学组织示范点。主持国家自然科学基金面上项目2项、省部级基金6项、横向课题2项,发表学术论文100余篇,国家发明专利2项。

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