《课程建设》
1.基于“综合设计”课程的新工科教育探索
2.基于“高阶思维”理念的“数字信号处理”课程设计
3.课程思政研究：现状、问题与建议
基于“综合设计”课程的新工科教育探索
摘要：本文分析讨论了国内外新型工程人才培养的多种模式，总结出国内外高等工程教育模式的共性特征。在我国高等工程教育改革深化和新工科建设的大背景下，南方科技大学工学院面向大四学生进行基于“综合设计”课程的新工科教育探索，开设基于特色专题讲座的共性课程以及构建“双导师”制的企业项目研究的教育模式，培养具有解决实际问题能力、团队协作精神、工程伦理道德观念以及国际化视野的综合性工程技术人才。此外，该培养模式以企业项目为媒介，充分加强校企合作，使企业匹配到所需的专业人才，毕业生获得更合适的工作岗位，高校培养卓越的工程技术人才，为提高我国产业国际竞争力提供支撑。
关键词：综合设计，新工科教育，教育改革，校企合作
一、背景介绍
我国正处于社会主义市场经济高速发展与转型的关键时期，亟需一大批具有创新发展意识、国际化视野与战略眼光、具备高效团队协作水平的综合型高端工程人才。针对人才培养问题，改革现有高等工程教育体制和人才培养模式势在必行。党的十九大报告中关于“深化产教融合的若干意见”明确指出：深化高等教育改革，发挥企业重要主体作用，促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合，培养大批高素质创新人才和技术技能人才，为加快建设实体经济、科技创新、现代金融、人力资源协同发展的产业体系提供有力支撑。[1]为推动我国高等工程教育改革，教育部在新型工程人才的培养机制和培养模式方面做出了积极的研究与探索，自2017年推出新工科计划后[2]，先后奏响了“复旦共识”[3]“天大行动”[4]和“北京指南”[5]新工科建设三部曲。其它高校在探索中涌现出了新工科建设的“天大方案”“F计划”“成电方案”等。[6]面对当今新型产业下的工程技术创新及快速更迭，如何培养综合性的高端工程人才一直都是国内外高等工程教育所关注的焦点。本文分别对国内外工程人才培养模式进行归纳和分析，并对其共性特征进行探讨和总结。
二、国外工程人才培养模式
在不断更迭的产业环境和高速发展的经济背景支撑下，西方国家工程人才培养机制和模式处于领先地位。2017年Ruth Graham博士对全球50多家高校的80多位校长进行了问卷调查，结果显示位列“全球工程教育排行”前十名的高校多来自于美国、丹麦、英国、荷兰和瑞典等欧美国家。其中，唯一一所亚洲大学是新加坡国立大学，如图1所示。[7]根据美国工程人才的需求变化，佐治亚理工学院成立了多个负责学生实践的部门[8]，例如Vertically Integrated Projects Program（VIP计划）、Center for Career Discovery & Development（C2D2职业发现与发展中心）、Cooperative Education（Co-Op校企合作教育）等。世界著名的研究型工科大学麻省理工学院，在上世纪80年代便已经意识到工程人才的培养需要兼顾理论与实践、知识与能力的培养，CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思—设计—实施—运行）的工程教育理念也因此诞生。[9]
值得关注的是成立于1997年的美国弗兰克林·欧林工学院（简称“欧林工学院”）。从2002年正式授课以来，欧林工学院在本科生培养方面已经能与麻省理工和斯坦福等多家名校并驾齐驱，甚至处于领先地位。[10]其办学模式具有三大特色[11-13]：
a.扁平化的组织架构。欧林工学院不划分“系”别，其目的是方便不同学科之间的交流与协作，增加彼此互动学习的机会；
b.跨学科的课程体系。“欧林三角”包括工程教育、人文社会艺术教育和创业教育三大课程模块。这种跨学科的课程体系并非几个课程模块的简单叠加，而是通过课程之间的相互融合与补充培养综合型工程人才；
c.跨学科的实践教育。从解决实际问题出发，实现“学以致用、学有所用”。针对大四学生开设“综合设计（Capstone Design）”课程，以工程项目和创业项目为载体，对学生进行创造性、协作性、设计性的训练。其中工程项目更加注重基于项目的培养模式来充分发挥学生的兴趣和特长。[14]除了学校的课程学习外，项目团队学生还需要通过社会调研进行自主创新。
笔者曾在美国康涅狄格大学工作多年，参与并且主导了该校工程类专业的建设工作，对该校人才培养理念有着切身体会。例如机械专业的“毕业设计”课程除要求大四学生以团队形式参与企业项目外，还增加了人际沟通与交流、创新创业、模拟与分析等方面的培养内容。通过课堂授课和项目实践两者的相互融合，培养学生分析问题与解决问题的能力、系统设计与验证能力、团队协作与交流沟通能力、项目规划与管理能力等。
除美国外，其他西方国家的高等工程教育也有自己的特色与优势。加拿大滑铁卢大学的工程教育在整个北美首屈一指，其主要优势体现在：跨学科交流与合作，增加广度和深度；注重学生的创新能力培养，鼓励学生参与产品研发。[15]
丹麦科技大学的工程教育在国际上享有盛誉。该校组织学生参与跨学科的合作项目，培养学生的团队协作能力和解决工程问题的综合能力。[16]第一学期开设数学、物理、化学等基础课程；第二、三学期除基础课程外，引导学生学习Technical-scientific Undergraduate Programme，方向覆盖“Living Systems”“Cyber Systems”“Cyber Materials”“Future Energy”。[17]学生可以个人或者团队的形式，完成与项目相关的课题。项目可以跨系、跨学校或者与企业合作。
由此可见，国外的工程人才培养模式主要以项目为载体，以解决实际问题为抓手，进行跨学科、跨专业的校企协作，培养学生分析问题和解决问题的能力、创新能力以及团队合作精神，从而提升学生的综合素质。
三、国内工程人才培养模式
从以西方为代表的工程人才培养体系与教育理念来看，工程人才的培养是发展新型产业的基础，对社会经济发展起着重要的支撑作用。目前，我国产业发展处于转型升级的关键阶段，如何培养引领未来产业发展的新型工科人才是我国高等工程教育面临的核心问题。[18]由此可见，新工科建设是中国社会发展的必然产物。下面笔者将对具有代表性的五所国内高等院校的工程人才培养模式与教育体系进行梳理与分析。
钟登华院士在《新工科教育与天大实践》报告中指出[19]：新工科是以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创造、交叉与融合、协调与共享为主要途径，来培养未来多元化、创新型的卓越工程人才。“求是学部”是天津大学与中国工程院共同实施的工程教育改革项目。[20]“求是学部”在课程设置和培养模式上作了积极的改革：在课程开设上，理论与实践并重；在课程安排上，高年级工程专业采用“产学研”相结合的模式；在教学上，采用大班授课、小班辅导的形式；在学生考核上，采用综合性评分模式。[20]
复旦大学于2019年开设“工科试验班（新工科本研贯通）”，下设两个专业“智能科学与技术（卓越班）”和“微电子科学与工程（卓越班）”。[21]“工科试验班”学生将获得产学研融合培养、出国交流以及荣誉项目等机会。
此外，清华大学和北京大学在工程教育改革方面也做了积极的探索，从实验教学、综合实践及创新实践三个方面逐步完善实践教学体系。清华大学在本科生培养中实施了大学生研究训练（Student Research Training，SRT）计划，每年有60%以上的学生参与到1000多个项目中。[22]清华大学的培养模式主要是在现有专业的基础上进行改革，开设工科新专业。[23]北京大学工学院依托该校综合学科的优势，与国内外科技领军企业建立合作平台[24]，在解决产业发展与变革中出现问题的过程中培养学生[18]，为培养具有国际视野、能够解决实际产业问题的工程人才提供了良好的平台和创新发展环境。
汕头大学早在2005年就引入CDIO的教育理念，对人才培养模式和机制进行了全方位的系统化改革，包括人才培养目标、课程体系、教学方法、考核方法等[25]，加强职业伦理、诚信、职业素质教育。该校结合CDIO培养大纲，提出了EIP-CDIO培养模式，为学生提供一个真实的产品研发环境，让学生参与到产品全生命周期的过程中。
四、国内外工程教育模式的共性基础
通过前文对国内外工程教育模式的梳理与分析可以得出：目前国内外的高校注重培养工程人才的分析问题和解决问题能力、创新和创造能力以及团队协作精神。对于层出不穷的新型产业以及蓬勃发展的朝阳产业，培养综合性的工程人才尤为重要。国内外高校积极进行工程教育模式的探索和创新，以适应未来产业发展的人才需求。相对于国内工程教育，国外更加注重跨学科跨专业的工程人才培养，强调与生产实际相结合，如前文介绍的欧林工学院扁平化的组织架构，滑铁卢大学的Co-Op模式，康涅狄格大学的企业项目驱动模式等。[26，27]国内高校也在积极探索基于项目驱动的人才培养模式，但是真正解决企业实际问题的项目以及与企业的合作深度相对欠缺。
国内高校在开展新工科建设时，主要以贴合实际产业需求，培养创新能力、专业素养和国际视野的工程人才为目标。实际上，这也是全球高等工程人才培养的目标。虽然不同国家和高校之间的培养模式存在一定差异，但总体目标基本一致。为了实现培养目标，学校、学生、企业三方共同参与，在实施载体的支撑之上，形成“三方一体”的关联关系，如图2所示：
a.以工程项目为实施载体，形成学校、学生、企业“三方一体”的培养模式；
b.实施载体包括基于工程项目的学习（Project-based Learning）；解决产业实际问题的学习（Problem-based Learning）；以结果为导向的学习（Outcomes-based Learning）；实习项目的深度参与（Hands-on）；
c.基于“三方一体”培养模式，培养学生创新能力、专业素质、团队协作精神、国际视野以及人文伦理素养等；企业可以获得创新性技术、人才储备以及解决生产实际问题等；学校可以优化课程设置、重新构建教学体系、建设创新平台等。
2016年我国正式加入《华盛顿协议》，意味着我国通过ABET认证的工程类专业已经走向世界。ABET不但为我国工程教育与世界标准接轨提供了一个快捷便道，而且也为“新工科”建设提供了一个国际化的参照标准。基于综合性工程人才培养的理念，学校依据自身的专业优势设计出合适的培养模式，如“三方一体”模式，以及课程设置、专业划分、工程人才的培养目标等[28]，参照ABET的认证标准对工程人才培养模式以及实施途径进行优化。通过上述归纳分析，总结出国内外高校的教育理念和培养模式的逻辑关系如图3所示。
五、南科大新工科教育探索——“综合设计”课程
1.“综合设计”课程介绍。
南方科技大学工学院将人才培养与国家发展、产业需求紧密结合，以创新能力培养为核心，着重培养具有国际视野、厚基础、强实践的创新型人才，探索新工科人才的培养模式。作为新工科建设的重要一环，工学院自2018年起面向大四学生开设的“综合设计”课程，着力培养学生的综合素质、分析与解决复杂工程问题的能力、团队合作的精神、跨学科跨专业交叉融合的能力、创新创业的能力、人际交流与沟通的能力、社会责任感与职业道德素养以及国际化视野和终身学习的能力。“综合设计”课程为学生提供综合素质培养与训练的平台，以企业项目为牵引，校企合作共同培养学生。
2.“综合设计”课程设置。
南科大“综合设计”课程主要由两部分构成：共性课程和企业项目，如图4所示。共性课程由特色专题讲座组成，讲座内容由责任教师精心选题，聘请国内外专家授课，着力培养学生的综合素质，如工程伦理与专业素养、专利法与知识产权保护、商业原则与市场营销、丰田生产管理、人际交流与沟通等。共性课程授课后会给学生安排小型的测试问卷，以巩固学生们对知识的学习和理解。企业项目来源于企业亟需解决的实际问题或者真实产品，由学术导师和企业导师进行“双导师”指导，加强产教融合。“综合设计”课程目前针对大四学生开设，由专门的责任教师负责整个课程的安排、校企对接、项目进度适时跟踪、中期和结题答辩活动的组织。
该课程采用学分制，时间为一学年。参加“综合设计”课程的学生需要和企业进行充分的交流以及深入的合作，切实有效地解决企业的实际问题。除了“双导师”外，该课程还专门配备了两位责任教师，负责项目的前期甄选、中期进展把控、结题答辩评审。为了更好地培养学生解决问题的能力，弘扬团队协作精神，打破专业壁垒的束缚，“综合设计”课程项目有如下要求：
a.项目来自于企业的实际问题，旨在培养学生解决实际问题的能力；
b.项目具有一定的综合性及复杂性，锻炼学生分析解决问题的能力；
c.项目期限一学年（大四），难易程度适中；
d.每个项目团队由34名学生组成，鼓励跨学科跨专业组成项目团队，通过学科融合进行团队协作；
e.项目团队配备学术导师和企业导师，实行双导师制，加强理论与实践的结合；
f.企业和学校共同提供项目团队所需要的实验平台与条件，如实验室空间、实验设备、检测工具、耗材、软件、模拟与仿真等条件，以保证项目的顺利实施。
3.“综合设计”课程成果。
（1）企业项目作为“综合设计”课程载体。
南科大工学院“综合设计”课程在2018年首次开课，共征集52个企业项目，供学生选择。学生在选择项目的同时，自愿组成项目团队。2018年度有27名学生参与，涉及5个学科专业，9个企业项目，具体项目信息如下表1所示。2019年征集到企业项目147项，立项27项。
从表1中的数据可以看出，企业项目均是基于其实际需求而提出的亟待解决的工程问题。每个项目团队34名学生，由一位企业导师和一位学术导师进行指导，企业导师必须具备一定的资质，如具有博士学位或相当的工作经验。项目团队在双导师的共同指导之下，对项目进行充分讨论、企业现场考察了解、多次头脑风暴，提出设计方案，对方案进行质疑与评估、改进从而实施。在样机设计、试制、测试之后，进行再设计、改进，直至完善。其后，对样机进行试验、数据采集、结果分析与评价，结合模拟仿真和分析计算，进行综合评价，最终完成项目。
以华为的“实时三维人体模型重建的相机阵列系统”项目为例，项目团队由4名学生组成，薛毅恒来自计算机科学与工程专业，依据专业方向，他主要负责计算资源与神经网络的搭建；伍伟鹏的专业为通信工程，负责多相机阵列的系统通信与数据同步；魏祺的专业是信息工程，主要负责三维人体模型的重建与校正；何柏霖来自机械工程专业，负责最后的人体模型开发利用与产品集成设计。
该项目团队构建了一个多相机阵列，在场景中实现实时的三维人体模型重建。如图5所示，整个系统主要分为相机、分布式主机和中心主机三个部分：
a.各个相机从不同角度对场景进行持续的图像捕获；
b.随后的分布式主机利用这些不同视角的图像信息通过机器学习进行初步的人体姿态识别，提取出人体动作的关键点信息；
c.这些关键点信息通过无线信号被实时地传输到中心主机中，系统在这里将这些不同视角的关键点结合起来，通过三维算法实时重建出空间中的人体动作模型，同时结合人体动作的先验知识和常用的动作模型库对结果进行修正调整。
此项目主要应用于家庭环境或者公共场所，可以在保证隐私的情况下实时监测场景中的人体姿态变化，对可能出现的意外情况进行及时的监护和预警。
该项目团队成员来自于不同专业，在项目中依据各自的专业知识分别负责不同的模块工作，交叉融合、互相取长补短。项目中遇到的许多问题往往可以通过及时讨论与商议迅速解决，同时多专业间的思维碰撞也能带来灵感，帮助项目团队更加全面细致地完善改进产品。
“综合设计”课程给教师和学生提供了一个很好的跨学科交叉融合的平台。南科大工学院各单位学科的布局为跨学科交叉融合提供了基础，如图6所示。
学科之间的交叉融合是新工科的特征，表现为多个学科的交叉、融合、渗透或拓展。[29]其中交叉和融合是工程创新科技人才培养的着力点。[30]特别是随着科学技术不断走向综合发展，学科边界日益模糊，多学科知识背景和跨学科思维能力日益成为拔尖创新人才必须具备的基本素质，交叉学科教育正成为培养拔尖创新人才的重要途径和方法，成为世界各国大学教育改革的基本趋势。[31]此外，大部分项目都需要多人协作完成，能充分锻炼学生的团队协作能力
（2）“综合设计”与传统毕业设计的比较。
“综合设计”是对传统毕业设计改革进行的积极尝试，与传统毕业设计相比有以下根本区别：a.帮助企业解决工程实际问题，在项目执行过程中校企联合培养学生；b.每周一次的特色专题讲座，针对性地培养综合型的未来工程人才；c.有利于学科之间的交叉融合，强调团队分工合作。“综合设计”与传统毕业设计具体内容对照如表2所示。
在时间安排上，“综合设计”从1月份开始征集企业项目然后将征集到的企业项目向学生和教师公布，组织学生和教师选择项目，组成项目团队。团队与相关企业进行对接，深入了解企业对项目的具体要求；项目团队成员之间进行分工，制定项目实施计划。在8月中下旬，项目团队成员必须参加南科大为期一周的金工实验设备实操培训，才能够进入金工车间进行独立实验操作。
秋季学期开学之后，“综合设计”课程正式启动，项目团队成员除了与学术导师和企业导师进行每周一次的项目讨论（头脑风暴）之外，还需到企业现场与一线工程师进行交流，了解项目的具体要求与各种限制条件。每周一次的特色专题讲座从9月上旬开始，春季学期5月下旬结束。春季学期结束之前，在周五下午进行项目汇报以及项目展示，各项目团队除了将项目进行现场演示之外，还要进行现场报告，实物、视频与展板演示，充分展示项目成果。表3所示为不同时段“综合设计”与传统毕业设计的内容安排。
因此，“综合设计”课程实现了有效的产教融合，从解决实际问题出发，为校企协同育人、传统毕业设计改革提供了良好的范本。其培养模式所带来的成效主要体现在：
a.学生。
通过参与企业的项目研究，在实践中检验课堂上学到的理论知识，锻炼学生发现、分析和解决实际问题的能力；“综合设计”课程通过特色专题讲座，增强学生的工程伦理意识；通过企业项目合作，加强学科交叉融合，提高学生团队协作能力，提升学生个人的综合能力与水平；学生参与企业项目研究，可以获得更多的就业机会与职业发展空间。
b.学校。
“综合设计”课程作为南科大工学院“新工科”建设的先行示范模式，将助力学校培养面向产业、面向未来、面向世界的工程技术人才，构筑未来工程技术领军人才的高地，助力企业提升创新能力，满足深圳市及国家对工科人才的需求。“综合设计”课程将有利于“新工科”师资队伍建设。
c.企业。
企业通过“综合设计”课程平台，解决在产品研发生产中的实际问题；企业利用学校智力与科研资源，进行前瞻性与探索性研究；通过合作项目，进行人才储备；通过校企合作联合申报项目，共同开发课程、进行课程建设。
（3）南科大“综合设计”课程思考。
南科大肩负着为我国高等教育改革发挥先导和示范作用、探索建设现代大学制度和创新人才培养模式的历史使命，致力服务于创新型国家建设，以及珠三角地区和深圳的现代化、国际化、创新型城市建设。
“综合设计”课程是工学院践行学校使命，响应教育部“新工科”建设号召而开设的课程，经过一年的探索，取得了预期的效果，但也存在以下挑战：
a.工学院各单位教师和学生对该课程尚缺乏了解，导致学术导师和学生在选题方面衔接不够；
b.课程管理涉及多部门，部门之间协调不够顺畅；
c.个别项目团队与企业之间的定期沟通交流有待改善，对项目的顺利实施产生了一定的影响；
d.学术导师工作量的计算、考核制度等方面有待完善；
e.同企业建立长期和稳定的协同育人模式以及机制有待完善。
我们相信，“综合设计”课程在接下来的几年内将逐步得到完善，它将作为南科大“新工科”建设的有机组成部分，为传统毕业设计改革铺设一条崭新的道路。
六、结束语
培养新工科人才是学校和企业的共同职责，只依靠学校不能培养出合格的工程人才。“综合设计”课程打破学科壁垒，实行跨学科跨专业合作，致力于培养学生的综合能力；与产业紧密结合，推动产教融合，使人才更加贴合企业需求，学校、企业和学生三方受益。
“综合设计”课程作为南科大新工科建设的重要环节，已经取得初步成效：2018年度征集了52个企业项目，27名学生参与并且顺利完成了9个项目，获得了企业界高度一致的评价与认可。2019年征集到企业项目147项，71名学生参与到27个项目的研究之中，目前正在稳步实施过程中。我们坚信2019年度的“综合设计”课程同样会取得骄人的成绩。
目前，我国已经到了经济转型、产业结构升级换代的关键时期。与西方一些顶尖工科院校相比，我国的高等工程教育改革虽然存在起步晚、工程教育与实际产业脱节等问题，但是已经积极地迈上了改革的道路，正沿着新工科建设方向不断探索前行。南科大工学院在新工科建设方面积极探索，以期后来居上，能够为我国的新工科建设提供助力。
作者简介：张璧，南方科技大学工学院副院长、讲席教授、博士生导师；吴凤霞，南方科技大学工学院教学秘书。
作者： 南方科技大学工学院 张璧 吴凤霞
来源： 《高等工程教育研究》2020年第02期
基于“高阶思维”理念的“数字信号处理”课程设计
摘要：高阶思维是欧美等国家从小学就开始实施的教学理念。本文从认知的角度阐述了高阶思维的内涵，分析了“数字信号处理”课程的教学现状。结合国内高校的教育环境，构建了该课程的教学目标，开展了教学活动、评测的本土化设计及实施。通过针对性的设计，提高了学生独立思考能力，提升了学生的融会贯通能力和解决实际问题的创新能力。
关键词：高阶思维，课程目标分类，本土化设计，教学实践
关于教育的本质，爱因斯坦曾说“教育不只是知识的传授，而是教会学生如何思考。”欧美教育体系注重“高阶思维（High Order Thinking，HOT）”能力的形成，甚至从小学就开始培养这种能力。高等工程教育作为我国培养人才的重要方式，其“高”不在于把学生打造成各种知识的储存器或传播机，而在于培养学生学习和思考的能力。而受传统文化影响，国内学生往往习惯于被动式听课，学习的参与度和主动性有限。本文以数字信号处理课程为例，结合国内高校教育环境，开展HOT理念下的课程教学本土化设计及实践。
一、高阶思维（HOT）及课程介绍
1.布卢姆分类学及高阶思维。
布卢姆（Bloom）教育目标分类法自1956年提出后，在教育实践中得到了广泛应用，成为改革教学目标、指导教学活动以及评估教学成果的系统化依据。[1]2001年该理论的修订版吸收了现代认知心理学成果，认为教育目标由两个方面构成：知识维度和认知过程维度。[2]
知识维度用来协助教师来区分教什么，专指知识的分类，即事实性的，概念性的，程序性的和元认知的，如表1所示。认知过程维度协助教师明确促进学生掌握和应用知识的阶段历程，主要分为六类：记忆、理解、应用、分析、评价、创造，如表2所示。记忆能力与教学内容的回忆有关，即学习的保持，而其他五类能力则与知识的运用有关，即知识的迁移。分析、评价和创造能力构成了高阶思维。[3，4]
2.数字信号处理课程设计的条件与目标。
数字信号处理是一门随着理论和应用不断发展和完善的工科课程，属于电子类的专业核心基础课。在许多工程领域都需要大量信号处理人才的背景下，该课程受到了各大院校的高度重视，纷纷支持开展了面向本科生和研究生的教学方法和教学实践改革。
与欧美名校相比，国内不少高校的专业课教学存在着以下的现象：
（1）从师生关系来讲，欧美名校校园已经形成“批判式”“自由式”的思维氛围，营造了师生间的平等关系，注重对学生思考的启发。而受传统文化影响，国内学生们往往习惯于被指引，把教师作为知识和信息的权威来源，教师教学过程中主要以知识传递为主。
（2）从生源的角度来讲，欧美名校的学生基础扎实，学习自主性强。国内的个别学生自主性较差，专业基础良莠不齐，学生习惯于“被动式”听课，主动参与程度不高，不利于开展高阶思维教学。
（3）从考核方式来讲，欧美名校考核方式多样且全程化，致力于对学生思考的启发能力的考察。而国内高校考核方式传统，过于注重对事实性、概念性知识的评测，导致了“平时不学，考前突击，考完就忘”，“作业、考试得高分，解决不了实际问题”的现象。
因此，可借鉴欧美名校的“高阶思维”的理念，培养学生知识融会、贯通、创新的能力，即课程设计的目标为“通过启发式教学，提升学生创新能力”。
二、基于“高阶思维”理念的数字信号处理课程设计
1.教学环境的本土化改良。
由于现有课程教学中存在前述的被动式听课等问题，不能直接生搬硬套欧美名校的教学方式，需进行教学的本土化改良。本文将和谐师生关系、互动教学、多样化考核作为开展高阶思维教学设计的基础，如图1所示，具体方式如表3所示。
2.教学目标的二维分类表分布。
对于数字信号处理的教学设计，可依据文献[2]中知识和认知过程构成的二维分类表，进而确定教学目标、设计教学过程、安排教学活动、设计教学测评。
按照表1、2中定义，数字信号处理教学内容及对应分类如下：
（1）离散时间信号和系统基本概念，（知识点为离散信号及运算、离散系统及分类、采样定理），为陈述性知识，需学生记忆并理解术语，理解并应用采样定理。
（2）离散时间信号和系统的变换域分析（知识点为离散时间傅立叶变换，离散傅立叶变换、z变换等），为程序性知识，需学生理解并应用于谱分析等场合。
（3）数字滤波器的结构和设计，网络结构为陈述性知识，需学生掌握术语及区别，IIR和FIR滤波器设计属于程序性知识，需学生运用并解决滤波器的设计问题。
（4）快速傅里叶变换（FFT）为程序性知识，需学生能够灵活运用解决实际问题。
结合与学生学习的自我认知目标，将上述内容形成教学目标，如表4所示。
3.教学活动及评测的设计。
由表4可看出，课程目标已从传统的记忆性教学提升为更高层次的知识迁移性教学，采样定理、离散傅里叶变换、FFT等内容为“高阶思维”层次。
研究表明，采用不同的教学方式，学生的记忆保持比率有很大的差别，如图2所示。[5]学生被动听讲只有5%的记忆保持率，因此课程教学尽量少用此类方式，应提高学生的参与度和学习主动性。
依据所设定的教学目标，课程的教学活动及评测可安排如下：
（1）离散信号及运算、离散系统及分类、离散系统网络结构属于陈述性知识。
教学活动设计可以从连续信号与系统相关知识点引入，注重讲解知识点的区别，开展小组讨论。
教学评测可采取当堂测验，课后作业，复习测验的重复巩固方式。
（2）采样定理是课程的基础性原理，学生要理解采样定理背后的深刻原理：时域、频域的采样分别对应频域、时域的搬移。教学活动需精细设计，避免学生害怕数学理解而陷于公式的死记。
教学活动可分为三步，第一步用交叉隐喻的方式引入采样问题。第二步，让学生课后阅读文献，课上分组讲解采样定理。第三步，让学生应用采样原理，解决带通信号采样、频域采样的问题。
教学评测上，不局限于课后作业，注重学生讲解中的表现，可用“同伴评价的学生问卷”，“教学内容随堂记录卡”检验学生对知识的掌握。
（3）离散时间傅立叶变换、离散傅立叶变换、z变换属于算法、方法类的程序性知识，且三者有深刻联系。可从连续信号的傅里叶变换及拉普拉斯变换引入，从时频域的连续变换过渡到时域离散，频域连续的变换，进而到时频域均离散的变换。
教学活动设计可分为两步。第一步，三个变换的定义式让学生课前学习，课上分组讨论变换之间的区别。第二步，三个变换的应用（谱分析、实值信号DFT）是课程重点，可使用翻转课堂，让学生课前学习课件、视频，课上师生相互提问。
教学评测上不局限于课后作业，要注重学生在交流讨论中的表现，可用“小组讨论评价量表”，“同伴评价的学生问卷”。
（4）IIR和FIR滤波器设计部分是应用性很强的程序性知识点，教学上要注重理论和应用的结合。
教学活动设计上要围绕滤波器，让学生从抽象概念的分组讨论逐步过渡到matlab的仿真、讲解及分析讨论。
教学评测上注重学生的自我讲解，可用“课堂演示评价量表”。
（5）快速傅里叶变换是课程教学内容的总结应用，教学活动的设计尤其重要，致力于培养学生创新能力。
教学活动设计可分为四步。第一步，抛出问题让学生思考，即如何提高DFT的运算效率？从4点的DFT实例入手，让学生观察、思考、讨论旋转因子的性质。第二步，让学生自学基2的时域抽取方法，课上讨论方法的核心思想并分组绘制8点的运算流图。第三步，让学生思考并尝试频域抽取方法，比较、分析两种方法。第四步，从基2抽取扩展到基3抽取，培养其创新思考能力。
教学评测上要注重学生的课堂讨论、知识分享，可联合使用“小组讨论评价量表”，“同伴评价的学生问卷”，“课堂演示评价量表”等。
总之，将以上内容分别填入分类表对应位置，可得到教学活动及评测的分类表，如表5所示，正体为教学活动，斜体为教学评测。
4.教学活动、评测的实施。
为了实施教学活动与评测，需准备相关的标准化文档，分为学生用（姓名卡、分组讨论纸、作业纸、文献阅读报告、同伴评价表、随堂记录表、随堂自我评估表、听课体会和建议表等）、教师用（如：教学日历、课堂测验、分组讨论评价量表、课堂演示评价量表、平时成绩模版、期末考试成绩、授课总结等），学生教师共用（期末考试笔试/面试诚信会签表等）。然后，需要结合具体的教学课时合理分配时间。最后，需要在课后总结、分析教学过程的优缺点。
以采样定理的引入为例，1个学时（45分钟）的实施如下：
（1）问题：给出图3所示A，B两图，让学生观察并独立思考两图的共同点，写下一个词（2分钟/总2分钟）；
（2）请个别学生说出自己的词，教师将主题带出：信息和货品的传输（2分钟/总4分钟）；
（3）从信息传输的角度，引导学生思考模拟通讯技术的挑战：线路独占、长时间等待，让学生思考并两两讨论如何解决此问题（3分钟/总7分钟）；
（4）从火车编组运输不同货物，然后到达目的地都重新组合为例，引出时分复用的概念（2分钟/总9分钟）；
（5）提出问题：若使用同样思想，模拟通讯中会发生什么？让学生独立思考（1分钟），然后分组讨论（2分钟），并进行分组陈述（3分钟/总15分钟）；
（6）由讨论结果引导学生思考问题的原因：信息冗余（2分钟/总17分钟）；
（7）讲授采样、恢复的定义及图例，给出奈奎斯特、香农的经典论文（5分钟/总22分钟）；
（8）利用Matlab程序演示采样及恢复：邀请学生说一句话，用不同采样率采样并回放重构的那句话，此时要求学生们思考发生了什么及原因。（5分钟/总27分钟）；
（9）分组讨论：演示中的现象（4分钟），并分组陈述（5分钟/总36分钟）；
（10）总结学生的讨论结果，给出带限信号的采样定理，图例来进一步说明（4分钟/总40分钟）；
（11）当堂测验学生对带限信号的采样定理的掌握：多选题（3分钟/总43分钟）；
（12）总结并安排作业：练习课堂演示的程序并提交报告（1分钟/总44分钟）；
（13）预告下节翻转课堂并安排自学：阅读两篇经典采样定理文献并记下需要向老师提问的问题（1分钟/总45分钟）。
三、总结与展望
高阶思维方式是欧美等国家从小学就开始实施的教学理念。尽管与国内的高等工程教育环境有一定的差别，亦可通过本课程的本土化设计及实践，培养学生的独立思考能力，进而提升学生的知识融会贯通能力和解决实际问题的创新能力。
作者简介：杨长生，西北工业大学副教授；梁红，西北工业大学教授、博士生导师；曾向阳，西北工业大学航海学院副院长、教授、博士生导师。
作者： 西北工业大学 杨长生 梁红 曾向阳
来源： 《高等工程教育研究》2020年第02期
课程思政研究：现状、问题与建议
摘要：简要阐释课程思政基本内涵，依托知网数据库，以中文核心和CSSCI期刊为筛选范围，以篇名为“课程思政”作筛选条件，梳理国内学术界在课程思政领域取得的成果。分析这些成果在研究内容、研究范围、研究机构和期刊来源分布等方面呈现的特点，指出当前研究存在的主要问题，为未来研究提出意见，以期对推进课程思政建设有所裨益。
关键词：课程思政，立德树人，现状，问题，建议
1 课程思政
2019年9月9日，《人民日报》第13版刊发了北京工业大学党委书记谢辉的名为《深入推进课程思政建设》的专题文章，向全国教育工作者传达了一种信号，那就是要积极行动，认真落实和推进课程思政建设工作。“课程思政”的提出，可以追溯到国家主席习近平在2016年12月7日至8日在北京举行的全国高校思想政治工作会议上的重要讲话。根据习主席的讲话精神，“课程思政”的核心思想，就是教育工作者必须把立德树人当作根本任务，运用并发挥好课堂的育人主渠道功能，结合各门课程的特点，在教学和改革中，有机地融入思想政治教育，形成各类课程与思政课同向同行的格局，使知识传授与价值引领产生协同效应，培育出一代又一代在德、智、体、美、劳全面发展，爱国爱党，具有浓厚家国情怀的社会主义建设者和接班人。
“课程思政”思想的提出，意义重大。它是我国新时期的教育纲领，是一种办学理念，一种育才方式和一种教学方法。撰写此文，基于两点考虑：一是“温故而知新”。习近平主席关于课程思政的重要讲话，已过去近三年的时间。对三年来的学习和研究情况做一个整体性回顾，便于发现问题和不足，并及时纠正。其次，我国有句古话，叫作“行成于思”。对课程思政建设和研究的现状进行梳理，有利于今后有的放矢地开展工作，提高效率，扎实推进课程思政建设。
很大程度上，核心期刊刊载的研究成果，更能反映特定时期内，相关研究的水平和动态。为此，文章依托知网数据库（CNKI），以中文核心和CSSCI期刊为筛选范围，以篇名为“课程思政”作筛选条件，梳理国内学术界在课程思政领域取得的研究成果。分析这些成果在研究内容、研究范围、研究机构和期刊来源分布等方面呈现的特点，指出当前研究存在的主要问题，为未来研究提出意见。
2 课程思政研究现状
以“课程思政”为题名、“精确”为相关度、“核心”及“CSSCI”为文献来源和“2019年8月31日”为时间节点，共采集到92篇课程思政研究成果。从检索到的研究成果来看，课程思政的相关研究始于2017年。为准确把握课程思政的研究动态，为推进相关研究和建设工作提供参考，文章从研究内容、研究范围、研究机构和期刊来源分布四个方面，对92篇成果进行统计分析。
2.1 研究内容
通过对92篇核心期刊论文仔细研读和甄别，发现论文的研究内容大致可分为观点阐述、路径或策略探讨、实践模式讨论、价值分析等几个方面。其中，观点阐释34篇，路径研究17篇，实践讨论17篇，价值分析10篇，各类占比分别为36.9%、18.4%、18.4%和10.8%。在观点阐释方面，高德毅和宗爱东认为，课程思政是发挥课堂育人主渠道的必然选择。闵辉认同课程思政的育人功能，并从材体系建设、教学指南制定、课堂教学改进和教师素养提升等层面，提出课堂育人功能的实现途径。关于课程思政实施路径，孙杰和常静认为教育部门和机构应利用各级党委组织、教师党支部和教师党员的执行力和影响力，鼓励党员发挥先锋带头作用。江颉和罗显克指出，课程思政建设是一个庞大的系统性工程。他们认为，课程思政建设应围绕工作目标体系的制定，部门间的协作、团队的建设、课程资源的挖掘和校园思政文化的创建等方面，逐步推进。在课程思政实践的17篇成果中，有5篇介绍了学科或专业教学课程思政实践经验，其余12篇均为理论性讨论。实践经验方面，崔戈从建设课程思政资源库、打造示范课程、制定教学指南和培养专业化的课程思政教师队伍四个维度介绍了外语课程思政实践经验。陈琳等依据三个“融合”，即专业院所与高校融合、课程思政与专业课的教学过程融合、思政思想与教学模式融合，组织开展了《人体寄生虫学》课程思政实践。最后，统计结果发现，价值分析也是课程思政研究的一个主要内容。邱伟光认为，课程思政在坚持社会主义办学方向和确保育人工作贯穿教育教学全过程两方面具有重要意义。董勇认为，课程思政是传统思想政治教育方式的创新、理念的升华、内涵的转型和体系的重构。
2.2 研究范围
首先需要说明，本文的“研究范围”指的是课程思政研究成果中，研究内容所涉及的客体所处的环境。对92篇课程思政研究文献的研究内容进行分析和统计，结果是：高职课程思政研究13篇，高校（本科）课程思政研究78篇，研究生课程思政研究1篇，占比各为14.1%、1%和84.8%。
2.3 研究机构数量及分布
笔者对92篇期刊文献的署名机构进行统计，研究机构的总数约40所。研究机构的地理分布情况是：上海14所，浙江7所，东北4所，江苏、南京和天津各3所，湖北和北京各2所，安徽和宁夏各1所。
2.4 期刊来源分布
92篇论文的来源涉及思政、高教、社科、学报、专业刊物、出版、职业教育6类核心或CSSCI学术期刊。其中，33篇来自6个思政类期刊：《学校党建与思想教育》11篇，《思想理论教育》10篇，《思想理论教育导刊》7篇，《思想教育研究》和《思想政治教育研究》各2篇，《毛泽东邓小平理论研究》1篇。另有32篇发表在高教类7种期刊：《中国高等教育》11篇，《中国大学教学》9篇，《教育理论与实践》4篇，《黑龙江高教研究》3篇，《江苏高教》《重庆高教研究》《现代教育管理》《研究生教育研究》《教学与研究》各1篇。职业教育类期刊13篇：《中国职业技术教育》7篇，《教育与职业》4篇，《职业技术教育》2篇。大学学报、社科和出版类期刊10篇，其中《广西社会科学》2篇，《社会科学家》《学术论坛》《北京联合大学学报》《北方民族大学学报》《天津体育学院学报》《现代出版》《传媒》和《出版广角》各1篇。《生物学杂志》《时珍国医国药》《中国健康教育》和《中国血吸虫病防治杂志》专业性学术期刊4篇。
3 课程思政研究存在的问题
根据前文统计和分析可知，课程思政的研究在两年半的时间里，发展迅速，成果也算丰硕，但从现有成果来看，问题也很突出。首先，在研究内容方面，突出的问题是实践成果少，理论讨论多。具体而言：一是论文观点虽较为丰富，但讨论不够深入，不够彻底。二是多路径或策略探讨，少实践总结。三是泛泛而谈的多，结合学科或专业实践的少。其次，前文分析指出，在研究范围方面，92篇文献主要围绕高等教育领域如高职、大学（本科和研究生）的课程展开，研究范围或领域过于局限。众所周知，我国的教育大致可以分为学前教育、初级教育、中等教育和高等教育几个阶段。课程思政是整个教育战线的课程思政，所以，除高等教育外，其他三个教育阶段，可以成为，也应该成为开展课程思政建设和研究的主场。第三，教育部官网2018年7月19日发布的《2017年全国教育事业发展统计公报》显示，全国共有各级各类学校51.38万所，而参与并取得重要研究成果的机构仅40所。巨大的差距说明，课程思政建设和研究还处于起步阶段，尚不成规模。另外，现有成果的研究机构主要分布在诸如上海等东部沿海发达地区，这反映出内地乃至大部地区的课程思政建设和研究相对滞后。第四，从文献来源统计分析结果可以看出，思政类和高等教育类的期刊占据半壁江山，是课程思政研究的主要根据地。对比之下，大学学报和其他学科性或专业性很强的期刊则凤毛麟角，对课程思政建设和研究相对比较冷淡。
4 建议
教育是国之大计，党之大计。课程思政是我国社会主义新时期开展教育的主线，是我国社会主义办学方向的有力保障，也是培养社会主义优秀人才的根本保证。课程思政又是一个新思想，其价值的实现，需要我们认真学习，积极研究和实践。课程思政的研究尚有广阔空间。基于目前研究现状，未来的建设和研究方向，大致归结为以下几点：
一是两个“加强”。加强理论研究，构建理论体系；加强开展结合学科、专业和职业的课程思政实践，总结实践模式。二是拓展研究范围。在教育战线围绕课程思政组织广泛的教育思想大讨论，引导和鼓励各级别、各层次的教育科研机构，积极开展课程思政实践和研究，冲出高等教育领域，拓展研究范围，真正实现课程思政教育过程全覆盖。三是以点带面，均衡发展。鼓励不同地区的教育和研究机构，通过项目合作、交流、培训、研讨等多种方式交流研究和实践经验，多方发力，提高教育战线整体课程思政能力，齐头并进，实现课程思政遍地开花。四是加强载体建设。各类学术期刊和大众媒体应与时俱进，寻找切入点，结合媒体自身及学科和专业特点，开辟相关专栏或专辑，组织开展相关讨论，参与并助力学科和专业课程思政的研究和实践。
教师是课程思政的主体。那么，教师开展课程思政的能力、积极性和主动性如何？另外，课程思政何以持续地、常态化地进行？这些有关主体性、制度性和机制性的问题，都是今后研究和讨论的重点。
5 结语
课程思政研究和建设是我国社会主义新时期的一项长期的艰巨任务，虽然已取得一些成果，也积累了一定经验，但总体上还处于起步阶段。思政是教育战线的思政，所有的教育管理部门、教育机构和教育工作者，应积极学习课程思政理念，组织开展课程思政研究和建设活动，探索建立课程思政教学改革工作的长期有效制度和机制，持续发力，使活动成为教育战线工作的新常态，最终提升办学水平和育才质量，为中华民族的伟大复兴添砖加瓦。
作者简介：李成伟（1975—），男，云南南涧人，硕士研究生，华南农业大学外国语学院副教授，从事大学英语、认知语言及媒体语言等研究。
作者： 华南农业大学外国语学院 李成伟
来源： 《现代商贸工业》2020年第21期