科研项目驱动下传感器理论与应用教学中融入课程思政的改革探索

郑艳芳 田会峰 刘乾 周瑜

摘要：为了切实贯彻“立德树人”的教学理念，在传感器理论与应用教学中，将传感器领域的国内外研究现状和面临的“卡脖子”技术引入教学环节，在专业课教学中开展大学生的人生观和世界观教育，培养学生的社会责任感和历史使命感，真正做到“课程思政”与专业课教学的有机融合，推动构建专业课程教学与思政教育深度协同、合力育人的教育理念。

关键词：传感器理论与应用;课程思政，“卡脖子”

传感器理论与应用为自动化专业、电气工程等专业的必修专业课之一，本课程是研究检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术，是一门综合性很强的重要技术基础课。通过本课程的学习，学生应获得如下学习成果：掌握传感器基本原理与概念;掌握独立选择电工仪表及传感器的能力;独立组建一般测试系统的能力;对一般测试系统中的技术问题具有一定的分析和处理能力。传统的教学理念中教学目标和教学内容比较单一，没有充分融合思想道德教育的价值导向，培养的优秀人才中往往出现业务能力强，但行为个人化，缺乏社会责任感和历史使命感。因此，融合“课程思政”开展传感器理论与实践的教学改革具有非常重要的意义。

1、传感器的社会地位与教育作用

在互联网+、人工智能和大数据的当今社会，传感器在我们生活中无处不在，渗透到日常的方方面面。作为物联网数据采集的源头，无论是智能制造、智慧城市、智慧医疗等，还是智能设备和大数据分析，再庞大的智能系统，都要从传感器上开始。数据预测，2020年我国传感器市场规模将突破1800亿元，到2025年物联网市场价值将在2.7万亿到6.2万亿美元之间，其中传感器作为物联网技术最重要的数据采集入口，将迎来广阔的发展空间。随着数字经济的发展，5G+物联网逐渐融入千行百业，加速了传统产业数字化、智能化的创新发展进程。“传感器是实现经济社会数字化的物质前提。”传感器的发展能为垂直行业的数字化转型能带来“四大”价值。（1）在基础设施数字化层面，基于压力、振动的传感器可实现建筑物、桥梁、等基础设施的监测维护;（2）在社会治理数字化方面，遍布城市的图像传感器、环境监测传感器成为智慧城市的触手，助力城市的精细化管理;（3）在生产方式数字化方面，路测传感器用于环境建模，支撑智慧交通，高清图像传感器进行材料分类和质检，烟雾检测传感器用于危险因素预警等;（4）在生活方式数字化方面，智能家居设备通过高精度、低功耗的各类传感器实现交互控制，实现便利化智能生活。传感器产业发展呈现“三化”特征：智能化、标准化、集成化。

2、在教学过程中引导学生了解传感器研究现状与我国面临的“卡脖子”问题

国内传感器产业面临的“卡脖子”技术相当繁多，在课程绪论部分，本年度传感器理论与应用教学以传感器的应用标准化问题为例展开教学。在传感器专业人士看来这是个早就应该解决的问题，然而并非如此，传感器不是手机，标准化之路依然漫漫。传感器属于高精尖的技术领域，是经常被国外公司“卡脖子”的高端制造领域。

第一，引导学生关注这个问题的社会舆论和专家预估，结合“十四五”期间行业计划，了解到我国智能传感器产业将在技术创新和产业规模上取得重大突破，设计与制造技术创新能力将大幅提升，产业规模突破千亿元，成为支撑工业互联网和智能制造的新型基础产业。在学习过程中增强学生对专业前景的自信心，让学生明白固然情景可期，但从现实来看，作为数字经济最核心技术之一，传感器的产业化仍有障碍需要破除，应当从战略方面引起高度重视，以传感器为抓手攻克“卡脖子”关键技术也已变得更为紧迫。

第二，理论联系实际，让同学们梳理正确的价值观，明白盲目崇洋媚外和固步自封都是不可取的态度，通过辩论，同学们明白：实际上，在物联网时代，传感器的标准输出成为一个紧迫的、国家化的全人类问题。全球传感器经过80多年的发展，因为传感器种类繁多，应用场景太过广泛，很难形成一个统一的输出标准。由于技术的繁杂性，传感器的标准输出将依赖于巨量的应用场景及某种传感器的海量应用，只有统一的标准的应用环境及应用场景才可能产生有意义的传感器标准输出;最后，如何定义标准输出方面，作为一个开放性的作业，让同学们自由发表观点，展开进一步的讨论。随着物联网进一步的拓展行业应用，传感器的标准化一定会在某些领域内得到定义和发展，但同时碎片化的物联网应用也会越来越多。未来，传感器的标准应用和碎片化的应用，将相互依存，各自有自己的发展空间。

3、科研项目驱动下的具体“卡脖子”相关技术课程思政教学探索

经过调研、辩论和课外作业，教学中引入科研项目：“针对平移误差检测的的电容式传感器的改进研究”，该项目主要关注的是用于大口径望远镜拼接技术和光学精共相技术的电容式边缘传感器，该传感器在国外文献中已经多次出现，然而对于我们来说还是一个亟待解决的关键技术，该传感器以其高精度、高稳定度在光学精共相控制中取得了非常重要的突破性成果。教学过程中，让同学们明白传感器是底层技术，也是数字经济时代下最核心技术的之一。针对当前国际大环境，提升国内电容式传感器产业链合作水平，整合上下游技术，主动出击、找到原材料、制作工艺等短板弱项的“卡脖子”技术的定点攻关和突破方向。围绕应用场景进行教学内容拓展，将电容式传感器的学习和研究過程推广到其他传感器，引导学生选择感兴趣的产业链突破方向。围绕核心优势的领域，依托丰富的应用场景，促进传感器领域的高端发展，包括半导体、新能源汽车、航空航天设备、船舶、高档数控机床、工业机器人以及高性能医疗器械和科学仪器等领域产业优势，关注社会各界参与到具体应用场景的传感器的开发，整合国内外企业和人才等力量参与研发生产过程。进行课程小组自由组合，模拟打造产业链联盟，研究如何提升合作质量。传感器产品开发周期长，每个项目从开始与客户接触到最终投产都是以年为单位进行跟踪。为此，对传感器的研究必须有耐心，有规划培育自己的产业链联盟，与产业链联盟内上下游企业一起分析技术可行性和迭代创新，营造相互团队内部和团队之间的信任的关系，提升合作质量，一步步“接力”，实现以市场为导向，围绕客户开发出高品质传感器产品。

4、小结

课程思政实质上就是隐性的德育课程，利用专业课程中所蕴含的丰富的德育资源对学生进行思想道德教育。通过传感器理论与应用的教学展开课程思政的改革实践，依据实际科研项目，展开项目背景、项目研究意义、国内外研究现状、研究方案、可行性性分析、课堂辩论与社会团体模拟等教学过程，激发同学们的爱国情怀，增强社会责任感和使命感，不仅让学生在学习情境中学习到专业知识，而且深刻地感悟到做人的道理。在专业课堂上充分挖掘德育素材，坚持推动高校课程德育与德育课程的深度融合，有效整合高校德育资源，形成高校德育合力，构建高校课程思政共同体，将高校立德树人的理念落到实处。

作者简介：郑艳芳，出生：19860518，性别：女，民族：汉族，籍贯：河南周口，学历：博士，职称：副教授，研究方向：多传感器信息融合。

课题项目：【1】学校高教课题名称：新工科建设背景下多元协同创新创业才培养模式研究与实践，课题编号：GJKTYB202002;【2】2020年教育部产学协同育人第一批项目：校企多元协同创新创业教育改革探索与实践，项目编号：202002053038。