工科前沿課程課程思政案例設計與教學實踐
——以微機電系統與納米技術為例

張勇猛，李青松，羅巧君，席 翔，肖定邦

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

習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，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”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、全過程育人的教學體系[1]。簡而言之，就是在大學專業課教學中，融入思想觀念、政治觀點、道德規范等思想政治教育，使所有課程都發揮思想政治教育作用[2]。

科學技術的飛速發展對相關專業人才提出了很高的要求，除精通專業知識外，還必須有過硬的政治思想、良好的職業素養、強烈的社會責任感等，因此，加強工科專業學生的思政教育具有非常重要的現實意義。以專業技能知識為載體加強大學生思想政治教育，具有強大的說服力和感染力，有助于將課堂主渠道功能發揮最大化，扭轉專業課程教學重智輕德現象，具有其他教育方式不可替代的優勢[3]。工科前沿課程是工科專業學生在專業課程的基礎上，了解學科前沿、進一步拓展科學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，學生興趣比較強烈，并且課程知識在生活中有較多的實際應用，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過程中除傳授知識和技能外，還要結合育人目標，有效地融入思政元素，加強對學生的思政教育，實現價值引領的作用。

一、微機電系統與納米技術課程概況

微機電系統與納米技術是國防科技大學機械工程專業、測控技術與儀器專業本科生的一門專業課程，該課程旨在幫助學生初步建立起微納米技術相關的知識體系，了解微納機電系統的相關前沿知識，為今后從事相關工作打下基礎。

本課程的主要內容包括：微機電系統制造技術，納米制造技術，微納米測量技術，微傳感器與微執行器，微納器件測試評估與應用。

對于機械工程專業的學生，微納米尺度的制造是機械制造領域的前沿熱點問題，本課程將系統講述微納米尺度制造的基礎知識，對于傳統制造課程是一個重要的補充。對于測控技術與儀器專業的學生，采用微機電系統設計的傳感器已成為傳感器的主流發展方向，并得到大規模應用，比如汽車安全氣囊用的微加速度計，手機中的微麥克風、微陀螺儀等。

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

二、微機電系統與納米技術課程思政元素

(一)課程知識體系梳理

微機電系統與納米技術主要包括四個知識模塊：一是微制造技術，這是該課程的基礎和重點部分，主要講解微制造技術的材料、工藝環境、主要工藝流程等知識;二是微傳感器與微執行器，這是微制造技術的具體應用，包含了很多典型的器件設計案例;三是納米制造和測量技術，這部分的特點是知識點比較前沿，且學科交叉的內容比較多，可以擴展學生視野;四是微納系統的創新應用，這部分是課程的創新實踐環節，培養學生的學以致用的能力。

本課程的知識體系見表1。

表1 微機電系統與納米技術課程知識體系

(二)課程思政元素挖掘

挖掘課程內容中的思政元素是實施課程思政的重要基礎性工作。微納米技術在多年來的發展歷程中，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容，找準工科前沿類課程中的前沿技術和核心技術兩類技術問題;然后圍繞前沿技術廣泛調研其發現、進步等具有重大影響的歷史性實際以及當下的社會關注熱點，圍繞核心技術調研其突破性的歷史事件以及與之相關的國家博弈、社會動態等時政與社會問題;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。由于在有限的課程知識教學時間內很難將所有思政素材全部呈現出來，因此需要盡可能做到素材精煉、分配合理。為實現該目的，需要對素材進行分類歸納和總結，可以分為科學技術影響人類進步的重大事件、科學發現的故事與科學家的奮斗歷程、國家發展和國家博弈等政治事件和社會普遍關注的熱點問題等四類問題，分別面向學生的科學價值觀培養、科學精神啟迪、愛國主義價值觀引導與人生價值觀塑造四個主要的思政主題。通過總結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)課程思政案例設計

微機電系統與納米技術課程體系中可挖掘的思政元素非常豐富，對于激發學生的學習興趣非常有用，但是，如果只是將這些思政元素泛泛而談，不進行深度思考，則很難實現課程思政與教學效果提升的雙贏效果。為了提升教學質量，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，可以承受非常高的沖擊，因此可以設計為高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容的引入，該事件中美軍的導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。該導彈的關鍵技術就是采用壓阻式高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容之后，接下來開始講解相關的知識點，包括：基本原理與結構、設計方法與制造工藝、測試結果，以及典型應用。

另外，作為引入案例的呼應，在課程最后，介紹我軍在相關核心器件取得突破后武器裝備的快速發展。正是因為有了這些技術和裝備作為支撐，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國家主權和尊嚴，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同中國談話”。這一事例是本思政案例的進一步升華。案例設計的整體思路如圖1 所示。

圖1 壓阻式微加速度計課程思政案例設計思路

三、微機電系統與納米技術課程思政教學實踐

課程思政建設的關鍵在教師。教師是教書育人實施的主體，也是課堂教學的第一責任人[4]。當代大學生是互聯網的原住民，他們習慣于在互聯網上獲取豐富的信息，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能力提出了有力的挑戰。作為高校教師，在進行課程思政教學時，除了前文所述的要挖掘豐富的思政元素、建設思政案例之外，在教學形式和教學手段上也要敢于創新。

第一，大學生的價值觀教育不是大張旗鼓的道德宣教和思想灌輸，而應該是聯系教學內容的正面引導和價值滲透[5]，從而實現大學生能動的認知、認同和內化，因此，教師應結合社會時事、學生身邊事等，豐富課程內容，吸引學生興趣。例如，新冠肺炎疫情是社會的熱點問題，可以結合課程知識在疫情防控當中的應用進行講解，并引導學生創新思考課程知識還能在疫情防控當中發揮什么樣的作用。

第二，在教學形式上，要不拘于常規、不落入俗套，積極探索新型教學模式。例如，采用研討式教學，圍繞某一重要問題，引導學生進行深入討論，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，培養學生的辯證思維能力。對于偏應用的知識點，可以采用翻轉課堂的形式，發揮學生的主動學習能力。

第三，要善于使用基于移動互聯網絡的先進教學手段，發揮線上教學的優勢，進行線上線下混合教學。利用“雨課堂”進行課程數據分析，找到學生的“興趣點”，從而對課程內容進行針對性的優化。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效果進行評價。課程思政雖然更為注重潛移默化，注重學生精神層面的熏陶和行為習慣等方面的養成，但并不意味著不需要對課程思政進行評價，評價的目的在于發現課程思政的實施效果及其對學生的影響，以改進課程思政的設計和實施等[6]。在課程筆試考核中，設計了與思政內容相關的題目，并在題干中引入了相關的思政元素，考核結果表明，與思政元素相關的考點，學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生的學習效果有較為明顯的作用。

四、結束語

通過微機電系統與納米技術課程的課程思政教學改革，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合，設計豐富的課程思政案例，充分激發學生的學習主動性，不斷鞏固學習成效，提高本門課的教學質量和學習效率，為進一步學習微納米技術系列課程以及從事相關科學研究打下堅實基礎。課程思政是一項系統工程，需要不斷探索新的教學方法和手段，以培養更多微納米技術領域專門人才。