工科前沿課程課程思政案例設(shè)計與教學(xué)實踐
——以微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)為例

張勇猛，李青松，羅巧君，席 翔，肖定邦

(1.國防科技大學(xué) 智能科學(xué)學(xué)院，長沙 410073;2.國防科技大學(xué) 計算機學(xué)院，長沙 410073)

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。”課程思政旨在充分挖掘各類課程中的思想政治教育元素，發(fā)揮所有教師、課程和教育的育人功能，形成全員、全方位、全過程育人的教學(xué)體系[1]。簡而言之，就是在大學(xué)專業(yè)課教學(xué)中，融入思想觀念、政治觀點、道德規(guī)范等思想政治教育，使所有課程都發(fā)揮思想政治教育作用[2]。

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才提出了很高的要求，除精通專業(yè)知識外，還必須有過硬的政治思想、良好的職業(yè)素養(yǎng)、強烈的社會責(zé)任感等，因此，加強工科專業(yè)學(xué)生的思政教育具有非常重要的現(xiàn)實意義。以專業(yè)技能知識為載體加強大學(xué)生思想政治教育，具有強大的說服力和感染力，有助于將課堂主渠道功能發(fā)揮最大化，扭轉(zhuǎn)專業(yè)課程教學(xué)重智輕德現(xiàn)象，具有其他教育方式不可替代的優(yōu)勢[3]。工科前沿課程是工科專業(yè)學(xué)生在專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，了解學(xué)科前沿、進一步拓展科學(xué)視野的一類非常重要的課程，該類課程由于新科技、新知識較多，學(xué)生興趣比較強烈，并且課程知識在生活中有較多的實際應(yīng)用，是進行課程思政的一個非常好的載體。因此，工科前沿課程任課教師在教學(xué)過程中除傳授知識和技能外，還要結(jié)合育人目標，有效地融入思政元素，加強對學(xué)生的思政教育，實現(xiàn)價值引領(lǐng)的作用。

一、微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程概況

微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)是國防科技大學(xué)機械工程專業(yè)、測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科生的一門專業(yè)課程，該課程旨在幫助學(xué)生初步建立起微納米技術(shù)相關(guān)的知識體系，了解微納機電系統(tǒng)的相關(guān)前沿知識，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

本課程的主要內(nèi)容包括：微機電系統(tǒng)制造技術(shù)，納米制造技術(shù)，微納米測量技術(shù)，微傳感器與微執(zhí)行器，微納器件測試評估與應(yīng)用。

對于機械工程專業(yè)的學(xué)生，微納米尺度的制造是機械制造領(lǐng)域的前沿?zé)狳c問題，本課程將系統(tǒng)講述微納米尺度制造的基礎(chǔ)知識，對于傳統(tǒng)制造課程是一個重要的補充。對于測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生，采用微機電系統(tǒng)設(shè)計的傳感器已成為傳感器的主流發(fā)展方向，并得到大規(guī)模應(yīng)用，比如汽車安全氣囊用的微加速度計，手機中的微麥克風(fēng)、微陀螺儀等。

因此，對于機械工程、測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生而言，本課程具有前沿性、交叉性、實踐性的特點，對于開闊學(xué)生視野、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和動手能力具有重要的意義。

二、微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程思政元素

(一)課程知識體系梳理

微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)主要包括四個知識模塊：一是微制造技術(shù)，這是該課程的基礎(chǔ)和重點部分，主要講解微制造技術(shù)的材料、工藝環(huán)境、主要工藝流程等知識;二是微傳感器與微執(zhí)行器，這是微制造技術(shù)的具體應(yīng)用，包含了很多典型的器件設(shè)計案例;三是納米制造和測量技術(shù)，這部分的特點是知識點比較前沿，且學(xué)科交叉的內(nèi)容比較多，可以擴展學(xué)生視野;四是微納系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用，這部分是課程的創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)以致用的能力。

本課程的知識體系見表1。

表1 微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程知識體系

(二)課程思政元素挖掘

挖掘課程內(nèi)容中的思政元素是實施課程思政的重要基礎(chǔ)性工作。微納米技術(shù)在多年來的發(fā)展歷程中，形成了豐富的思政素材，對于課程思政的實施具有非常好的支撐作用。

首先將課程進行提煉，排除概念性和輔助性內(nèi)容，找準工科前沿類課程中的前沿技術(shù)和核心技術(shù)兩類技術(shù)問題;然后圍繞前沿技術(shù)廣泛調(diào)研其發(fā)現(xiàn)、進步等具有重大影響的歷史性實際以及當(dāng)下的社會關(guān)注熱點，圍繞核心技術(shù)調(diào)研其突破性的歷史事件以及與之相關(guān)的國家博弈、社會動態(tài)等時政與社會問題;最終得到大量的思政素材，并進行嚴格的求證。

素材分類歸納與案例庫建設(shè)。由于在有限的課程知識教學(xué)時間內(nèi)很難將所有思政素材全部呈現(xiàn)出來，因此需要盡可能做到素材精煉、分配合理。為實現(xiàn)該目的，需要對素材進行分類歸納和總結(jié)，可以分為科學(xué)技術(shù)影響人類進步的重大事件、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事與科學(xué)家的奮斗歷程、國家發(fā)展和國家博弈等政治事件和社會普遍關(guān)注的熱點問題等四類問題，分別面向?qū)W生的科學(xué)價值觀培養(yǎng)、科學(xué)精神啟迪、愛國主義價值觀引導(dǎo)與人生價值觀塑造四個主要的思政主題。通過總結(jié)歸納形成思政案例庫，并定期更新完善。

本課程的思政元素匯總見表2。

表2 課程思政元素的挖掘

(三)課程思政案例設(shè)計

微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程體系中可挖掘的思政元素非常豐富，對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常有用，但是，如果只是將這些思政元素泛泛而談，不進行深度思考，則很難實現(xiàn)課程思政與教學(xué)效果提升的雙贏效果。為了提升教學(xué)質(zhì)量，對于典型的思政元素，還需要進行更深度的挖掘，形成完整的思政案例，結(jié)合案例進行知識的講授。

下面以壓阻式微加速度計為例進行課程思政的案例設(shè)計。壓阻式微加速度計是一種典型的壓阻微傳感器，微加速度計的尺寸較小，由于尺度效應(yīng)，可以承受非常高的沖擊，因此可以設(shè)計為高g 微加速度計，這種加速度計在軍事上有重要用途。

首先，以1999 年美國轟炸我國駐南斯拉夫大使館事件作為課程內(nèi)容的引入，該事件中美軍的導(dǎo)彈穿透了我大使館多層墻壁，鉆入地下層引爆，造成了我國3 名記者犧牲。該導(dǎo)彈的關(guān)鍵技術(shù)就是采用壓阻式高g 加速度計作為計層引信。

引入壓阻式加速度計這一課程內(nèi)容之后，接下來開始講解相關(guān)的知識點，包括：基本原理與結(jié)構(gòu)、設(shè)計方法與制造工藝、測試結(jié)果，以及典型應(yīng)用。

另外，作為引入案例的呼應(yīng)，在課程最后，介紹我軍在相關(guān)核心器件取得突破后武器裝備的快速發(fā)展。正是因為有了這些技術(shù)和裝備作為支撐，我們的外交才越來越自信。2021 年3 月，中美阿拉斯加會談，我國代表堅定不移捍衛(wèi)國家主權(quán)和尊嚴，怒斥美國“你們沒有資格在中國面前說，你們從實力的地位出發(fā)同中國談話”。這一事例是本思政案例的進一步升華。案例設(shè)計的整體思路如圖1 所示。

圖1 壓阻式微加速度計課程思政案例設(shè)計思路

三、微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程思政教學(xué)實踐

課程思政建設(shè)的關(guān)鍵在教師。教師是教書育人實施的主體，也是課堂教學(xué)的第一責(zé)任人[4]。當(dāng)代大學(xué)生是互聯(lián)網(wǎng)的原住民，他們習(xí)慣于在互聯(lián)網(wǎng)上獲取豐富的信息，對于感興趣的知識可以很容易地得到深入的了解，因此他們具有更加開闊的視野和更加活躍的思維。這對高校教師的教學(xué)能力提出了有力的挑戰(zhàn)。作為高校教師，在進行課程思政教學(xué)時，除了前文所述的要挖掘豐富的思政元素、建設(shè)思政案例之外，在教學(xué)形式和教學(xué)手段上也要敢于創(chuàng)新。

第一，大學(xué)生的價值觀教育不是大張旗鼓的道德宣教和思想灌輸，而應(yīng)該是聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容的正面引導(dǎo)和價值滲透[5]，從而實現(xiàn)大學(xué)生能動的認知、認同和內(nèi)化，因此，教師應(yīng)結(jié)合社會時事、學(xué)生身邊事等，豐富課程內(nèi)容，吸引學(xué)生興趣。例如，新冠肺炎疫情是社會的熱點問題，可以結(jié)合課程知識在疫情防控當(dāng)中的應(yīng)用進行講解，并引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思考課程知識還能在疫情防控當(dāng)中發(fā)揮什么樣的作用。

第二，在教學(xué)形式上，要不拘于常規(guī)、不落入俗套，積極探索新型教學(xué)模式。例如，采用研討式教學(xué)，圍繞某一重要問題，引導(dǎo)學(xué)生進行深入討論，從正反兩方面分析問題，甚至采用辯論賽的形式使得問題得到更充分的討論，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力。對于偏應(yīng)用的知識點，可以采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，發(fā)揮學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。

第三，要善于使用基于移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的先進教學(xué)手段，發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢，進行線上線下混合教學(xué)。利用“雨課堂”進行課程數(shù)據(jù)分析，找到學(xué)生的“興趣點”，從而對課程內(nèi)容進行針對性的優(yōu)化。在課件中加入豐富的圖片、視頻等元素，提高課件的觀賞性。

第四，在考核方式上，通過考核，可以對課程思政的教學(xué)效果進行評價。課程思政雖然更為注重潛移默化，注重學(xué)生精神層面的熏陶和行為習(xí)慣等方面的養(yǎng)成，但并不意味著不需要對課程思政進行評價，評價的目的在于發(fā)現(xiàn)課程思政的實施效果及其對學(xué)生的影響，以改進課程思政的設(shè)計和實施等[6]。在課程筆試考核中，設(shè)計了與思政內(nèi)容相關(guān)的題目，并在題干中引入了相關(guān)的思政元素，考核結(jié)果表明，與思政元素相關(guān)的考點，學(xué)生的得分率顯著高于一般考點。這說明，課程思政對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有較為明顯的作用。

四、結(jié)束語

通過微機電系統(tǒng)與納米技術(shù)課程的課程思政教學(xué)改革，充分挖掘課程中蘊含的思政元素，并與課程知識點、社會時事熱點有機結(jié)合，設(shè)計豐富的課程思政案例，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，不斷鞏固學(xué)習(xí)成效，提高本門課的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，為進一步學(xué)習(xí)微納米技術(shù)系列課程以及從事相關(guān)科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)。課程思政是一項系統(tǒng)工程，需要不斷探索新的教學(xué)方法和手段，以培養(yǎng)更多微納米技術(shù)領(lǐng)域?qū)ｉT人才。