课程思政视域下微传感器与微执行器课程的教学实践探析

摘要：以高校电子类专业核心课程——微传感器与微执行器为例，把专业课程与思想政治理论课有机结合，响应国家深化新工科建设的新方向和新要求，探索如何将思政元素与教学内容相融合，推动电子类专业课程的思政建设进程，可以培养学生的家国情怀、政治素养，助力学生树立正确的世界观、人生观和价值观。本课程不仅与科技前沿息息相关，而且与日常生活结合紧密，是非常理想的课程思政载体。

关键词：微传感器与微执行器；课程思政；教学探索

中图分类号：G42      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）26-0132-03

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在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。” 基于目前新工科背景，国家对工科人才培养有了新的要求和目标，重点培养学生的多元化创新精神和工程实践能力[2]，以助力新时代的发展、产业的需求乃至科技的进步，当前的人才培养理念必将会对我国实现科教兴国发挥举足轻重的作用。因此，如何将课程思政立德树人的本质、协同育人的理念和科学创新的思维落实到课程育人过程中，是摆在高校课程教学面前亟待解决的问题。本文以微传感器与微执行器课程为载体，拟从改进教学体系、完善教学方法、专业知识与课程思政元素有机融合这三大方面，探索新工科背景下的课程思政与专业课程的有机融合。

1 探索“微传感器与微执行器”课程思政的必要性

随着我国科学技术的迅猛发展，自主创新研发能力不断提升，但同时在某些关键技术领域仍然存在被某些国家“卡脖子”现象，这对我国的经济社会发展和综合国力的提升造成了一定的影响。习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会和工程院第十四次院士大会上强调，要“在关键领域、卡脖子的地方下大功夫，集合精锐力量，作出战略性安排，尽早取得突破，力争实现我国整体科技水平从跟跑向并行、领跑的战略性转变，在重要科技领域成为领跑者，在新兴前沿交叉领域成为开拓者，创造更多竞争优势”[3]。

传感器、通信和计算机技术是构成现代信息技术系统的三大支柱。微传感器和微机电系统是现代信息技术系统中异军突起的一个新兴科技领域。其中半导体传感器以其种类多、功能全，能够实现微型化、集成化、多功能化、智能化的独特优势，成为当代微传感器研究的主流方向。微传感器与微执行器课程是控制工程、电子信息、机械电子类研究方向的核心专业课程，本课程几乎涉及微机电系统（MEMS） 技术的所有领域，阐述了各个领域中MEMS相关的基本原理，重点研究各种类型的微型力学传感器、执行器和力学电路元件的设计与制备工艺，包括微型应变计、加速度计、陀螺、压力传感器、传声器、触觉传感器、生物力学传感器、静电驱动执行器、热驱动执行器、化学驱动执行器、生物执行器、机械谐振器、机械继电器和RF开关等，这些器件主要是承担传感功能，将外界的物理、生物、化学等信号转换为电信号。

通过本课程的学习，学生了解微传感器与微执行器的基本概念和构成，并且可以深刻理解微传感器与微执行器的原理、特性，各种应用条件下微传感器与微执行器的选用原则及其配套电路设计；提高综合利用现代电子技术、传感技术和计算机信息处理技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，了解微传感器和现代检测技术的发展趋势，有助于提高学生学习本课程的主动性和积极性，对学生运用所学专业知识解决工程实际问题有一定的帮助，符合学校培养创新型应用人才的诉求，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。

为了更好地培养传感器人才，培养学生对前沿交叉学科的浓厚兴趣和学生的家国情怀以及创新思想，激发对重大科学技术问题探索的热情，训练学生严谨治学、不断追求的科学精神，该课程具有理论价值（前沿交叉学科）与实践意义（培养学生自主科研能力）；与此同时，也为紧密结合“卡脖子”现象而展开课程思政与专业课程的有机融合教学，对学生起到较好的激发动力和坚定信心的作用。综上所述，把课程思政元素有机地融入“微传感器与微执行器”专业课程是必要且重要的。

2 探索“微传感器与微执行器”教学中课程思政措施

2.1 健全教学体系

高校专业课程是大学教育中的重要组成部分，专业课教师是承担教学活动的主体，理所当然也是课程思政的主要实施者[4]，而课堂是教学的第一阵地。教师的言行对课堂的教学效果起着直接的影响，这对学生的世界观、人生观和价值观的形成具有重要的引领作用。那么，如何将课程思政立德树人的本质、协同育人的理念和科学创新的思维落到课程育人过程中是摆在高校课程教学面前亟待解决的问题。传统的教学模式主要以“授业”“解惑”为主，而“传道”部分较为缺失，因此如何继续推进课程思政教育教学改革，推进习近平新时代中国特色社会主义思想融入课程，是一项值得深思和探讨的重要课题。基于“微传感器与微执行器”课程的教学内容，深度挖掘思政元素，结合新工科实际背景，积极探索将课程思政内容融入课程教学体系，不断实践如何将先进典型人物的工匠精神和爱国主义情怀等相关思政元素有机地融入课堂教学活动中，达到润物细无声的育人效果。

传感器技术是物联网的三大关键技术之一，而微机电系统是“微机械”与IC结合的微系统，并向智能化方向发展。近几十年来，微机电系统激发了许多科研人士和企业家的想象力，开发出众多以消费为基础的产品。这些消费类的MEMS器件，实现了高产量和低成本地将机械和电子元件集成在单个芯片（或等效结构）器件中，除了潜在的经济效益外，这种集成还可以实现微功能器件的制备，如发电设备、化学反应器和生物医学设备等[5]，从而实现独特的功能。此外，MEMS传感器也广泛应用于航空航天、过程控制、消费电子等领域[6]。它们现在的产值高达数十亿美元，通常采用集成电路技术，并受益于半个多世纪的发展和完善。因此，如果没有充足的国产MEMS传感器芯片，那么国产传感器的崛起也将无从谈起。

2.2 改进教学方式

以往的“微传感器与微执行器”授课模式主要是以专业理论知识的单方向灌输为主，这种传统且单一的教学方式，学生对教学内容的关注会大大下降。多元化和差异化的教学手段可以有效地增强教学双方的互动，吸引学生注意力，提高学生的兴趣和学习效率[7]。另外，“三全育人”的教育理念也应贯彻落实到专业课程的教学中，一方面，学生不断地汲取专业理论知识；另一方面，学生的人生观和价值观也得到了升华。该课程主要通过教学内容和教学环节两方面改进教学方式，具体如下：

1） 教学内容：实践“理论实训一体化”教学模式，鼓励学生参与教学活动，培养学生在实际工作中解决疑难问题时的动手能力，加深对理论与实践关系的认识。有助于提高学生准确把握问题关键、分析并解决问题的能力；有助于培养学生树立正确的马克思主义世界观，准确理解马克思主义方法论，用科学的马克思主义方法论（即辩证唯物主义和历史唯物主义）去解决生产实践中遇到的问题。此外，深度拓展“微传感器与微执行器” 课程原有的教学内容，充分挖掘课程自身特色和优势，与时俱进导入我国在该领域的技术发展前沿和产业发展趋势等内容，拓宽学生的学术视野，增强学生爱国感情和民族自豪感；提炼课程内容中蕴含的文化道德元素，如适当介绍本领域知名学者的学术成就与心路历程及其在国家发展与民族振兴事业中的贡献等，引导学生树立正确的人生观与价值观，使课堂成为思政教育的有效载体。

2） 教学环节：邀请先进企业的技术专家走进课堂，现身说法，面对面指导，传授如何将书本知识应用于生产实践，服务社会，报效国家的直接经验，学习他们的优秀品质；以开放式讨论和课后作业形式对蕴含文化道德元素的问题进行思考探索，提高学生参与度，实现认知、情感、理性和行为认同，以行之有效的“课程思政”教育方式，在潜移默化中树立正确价值观。

2.3 专业知识点与课程思政元素融合

“微传感器与微执行器”是电子信息科学与技术的核心专业课之一，是理论与实践的桥梁，是现代信息技术系统中异军突起的一个新兴科技领域。在教学过程中，除了培养学生对前沿交叉学科的浓厚兴趣，激发对重大科学技术问题探索的热情，还要训练学生严谨治学、不断追求的科学精神。专业课程要想更好融入思政元素，必须做好德育元素的深入挖掘并以此优化课程德育教学设计。本文结合“微传感器与微执行器”课程的教学内容，尝试从课程中蕴含的思政元素中选取两个进行阐述：

第一，在讲授“微传感器制造技术——微纳加工技术”的过程中，引入我国亟待突破的芯片制造相关的关键制造装备的瓶颈，例如：光刻机、刻蚀机、离子注入机等，比如在讲述光刻技术时，可以适当介绍目前卡脖子的极紫外光刻相关技术难点，其光刻机原理如图1所示。同时，讲述国内科研院所和知名企业为了突破当前困境，克服重重困难自主研发光刻机的最新进展，增强学生爱国热情和民族自豪感，以此激发学生的政治认同感和使命感。

第二，在讲述传感器在现代科技发展和日常生活方面的广泛应用和旺盛的需求时（见图2） ，结合自身的研究背景，引入作为21世纪的关键技术，MEMS的成功在很大程度上取决于解决与复杂器件设计和制造相关的材料问题，基于目前的市场需求，MEMS器件的应用能够且必将大幅度地扩展，这些潜在的应用空间包括：微功率发电、高频开关、传感器和数字监控等。以此激发学生的想象力，激励学生在器件设计和制造相关的材料方面打下扎实的理论基础，鼓励学生毕业后投身到相关领域的研发，为祖国的富强而努力奋斗。

3 结论

本文以微传感器与微执行器课程为例，探索如何将把专业课程与思想政治理论课有机结合。根据该课程的教学内容及其在电子类研究方向的核心专业类人才培养的课程重要性和要求，深入剖析了微传感器与微执行器课程思政的必要性；另外，关于教学中课程思政措施的探索，结合实际教学情况，主要从健全教学体系、改进教学方式、专业知识点与课程思政元素的融合三大方面展开论述，旨在将专业知识的传授和思政元素有机融合，提升学生专业技能的同时，培养学生家国情怀和责任感，真正地实现“三全育人”。

参考文献：

[1] 刘鹤，石瑛，金祥雷.课程思政建设的理性内涵与实施路径[J].中国大学教学，2019（3）：59-62.

[2] 高洁.“新工科”建设中的课程思政改革——南通理工学院“电路基础”课程思政建设[J].科技与创新，2021（20）：156-157.

[3]新华网.新华网评：在“卡脖子”的地方下大功夫.（2018-05-29）[2023-02-01].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=160179433 6336020523&wfr=spider&for=pc.

[4] 杨晶，林晓艳，陈进，等.课程思政视域下“应用光学”课程的教学探索[J].教育新探索，2021（3）：114-115.

[5] Arzt E.Size effects in materials due to microstructural and dimensional constraints：a comparative review[J].Acta Materialia，1998，46（16）：5611-5626.

[6] Bogue， R. Non-silicon MEMS - the hard and soft alternatives[J]. Sensor Rev， 2016， 36 （3）： 225-230.

[7] 张慧颖.光电技术课程教学改革研究与探讨[J].吉林化工学院学报，2018，35（4）：29-32.

【通联编辑：张薇】