工程检测与控制类课程中思政与课程融合设计与实施

工程检测与控制类课程中思政与课程融合设计与实施

门秀花   陈乃建   潘永智*（通讯作者）陈鑫   王晓慧  于瑾

济南大学  山东济南

摘要：工程测量与控制类课程是多门以控制+检测系统为主要对象的理论和技术学科的综合体，适合中国制造2025的国家发展，需要有很大的知识储存来提高学生的能力，课程中蕴含的社会实践与思想政治教育。通过此类控制工程课程的学习，转化课程中的思政元素与专业知识能力，适应社会的进步与技术的发展，塑造家国情怀。

关键词：检测与控制；机械专业；思政元素；教学设计

随着“中国制造2025”及智能制造的快速，促使了装备数字化、智能检测成为我国制造强国建设的主攻方向，而新一轮技术革命和产业变革为其加快发展提供了重要契机，可推动智能装备实现跨越式发展。在这重要发展过程中，高等学校的专业教育势必要与时俱进，根据发展设置课程内容，高托学生的爱国情怀和专业技能[1]。《工程测试与信号处理》、《机械工程控制基础》课程是机械工程类人才培养方案中的重要的专业核心课程，也是实现智能化控制与检测，发展高端装备的必须专业课。课程内容涵盖各科知识，是适应信息化时代国家发展战略需求、进行后续课程学习、从事测试、诊断与控制类课程的基础[2]。

近年来，习近平总书记在讲话中指出，教育兴则国家兴，教育强则国家强，高等教育要使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[3]，培养教育、科技和人才实现中华民族伟大复兴的基础性力量的建设。在新工科的教育的建设中，从以立德树人为本出发，秉持着适应变革、塑造未来的建设理念，对专业知识进行内容优化设计，策略研究创新，实现继承与创新相结合、学科交叉的深度融合，有利于在信息化教学中，通过多元化教学方式，培养未来社会所需创新型的卓越工程人才[4]。

从课程内容设置来看，测试与信号处理、控制与机电系统设计，是关乎机械行业与国民经济、国防军工和民生事业发展的专业基础。教学设计中需要以引入思政为案例教学依托先进技术的发展，促进学生实践综合素质的提升，培养高质量的责任感和使命感[5]。

1. 课程简介-思政为先

课程简介是关乎一个学生对课程学习及其兴趣感染的重要一堂课。在不拓展专业知识的基础上，如何吸引住学生，最为关键。测试与控制类课程，是综合先进技术发展的一门课，简介中的吸引力非常有震撼力[6]，如：机器人，Open AI，柔性检测与控制等。让大家在第一节的课程中，认识到课程中，作为机械人看到的检测与控制，激发学习兴趣和热情，从而更              加清楚，检测对象→检测手段→控制对象的统一重要性，如图1所示。

图1 课程思政引入设计

机械行业在国家经济发展中起着至关重要的角色，它作为工业和技术进步的核心，直接影响着生产效率、产品质量和创新能力的提高，从航空航天，到交通运输，到先进高端装备，新能源汽车、高速列车“复兴号”、国产大飞机C919等，让学生直接感受到机械专业中检测与控制快速发展的节奏，引起学习的兴趣。

2. 课程设计的优化

测试与控制类课程，如《工程测试与信号处理》课程是机械工程类人才培养方案中的一门重要的专业核心课程，是适应信息化时代国家发展战略需求、进行后续课程学习、从事测试、诊断与控制类课程的基础。课程的教学理念，主要是从“工程”→“测”→“控”导入，延伸到先进的检测环节，及智能制造、人工”智能和机器人领域，再细化各个检测过程的实现[7]。课程设计重点从思政＋教学＋案例＋应用分析等多方面增加多样化教学模式，既有很强的理论体系，又有充分的工程应用支撑，将工程测试实例采用三步走来实现，如图2所示。

图2课程设计应用

课程内容主要由三大部分组成，由思政案例引入，穿入检测技术，实现控制模型的构建。课程教学突出理论与实践的应用，贯穿式课程知识点系统融合，知识点建立以“案例分析→信号检测与系统搭建→传感技术采集→信号与特征提取→控制系统设计”的课程新体系，由浅入深，层层深入，以学习者针对一个系统来设计方案，学习知识，将课程实践到应用中。

3. 案例驱动式的实践设计

测试控制类课程是现今AI、人工智能与机械专业相结合的课程桥梁，虽然理论性强，但是可在教学过程中加入案例驱动，可以更好的实践理论的高度结合。因此，课程的实践设计重点探讨以案例，拓展运用基本原理和实现方法，通过理论分析和系统设计，为机械工程中实际应用提供有力的理论支撑和参考[4-5]。因此，从实际案例出发，设计内容的讲授，如图3所示。

图3 案例驱动式的应用

以传感器的发展和应用为例，测量在机械工程相关行业的应用，根据课题内容并布置相关调研报告，从本科生及研究生的角度，熟悉检测方法、传感器的选择、信号处理与控制的相关内容。如图4所示，学生展示的作业。

图4相关作业展示

  案例式驱动的实践设计，引起了同学们的兴致。各位同学根据自己喜欢的课题认真完成相关作业，从复合的流量测量，信息的新型邻域结构控制、燃料电池的模拟检测与控制、机器学习方法在裂纹检测中的应用及先进的超声波激励自供电声传感器等。整理的报告，涵盖了基础理论、方案设计和拓展应用，效果很好。

在测试与控制工程类课程中，就以案例为切入点，如何通过所学的理论知识来设计出一个具有先进检测方案和信息应用的系统。首先要分析各个行业的实际工况，根据工况所产生的物理量进行传感器额选型设计，进而搭建相应的检测平台，设计相应的信号处理方法得到准确的信号，实现相应的特征选取和控制。

由此看见，此类课程以联系实际的例子为主线，可以纵向和横向串联起所学的课程内容，并以此线进行拓展延伸，让学生能够对所学的理论知识应用到现实生活中的先进和事迹相关问题中。

4结论

本文通过在学习控制工程课程中所发现的思政元素，探讨了课程中理论知识来源于生活，也作用于生活，同时也与为实现中华民族伟大复兴的使命有着紧密的联系。所学的控制原理在实际的工程应用中取得了显著成果，为我国机械自动化事业的发展做出了巨大贡献。因此，在当前我国需要全面发展的技术人才的新背景下，要心怀国家，将专业知识与思想政治、实际工程应用相结合，为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献力量。

在智能制造快速推进下，与先进技术与工程相关的本科生和研究生课程，如《机械工程控制基础》、《工程测试与信号处理》等课程，依据思政引入+课程优化设计+案例驱动互动方面，对标了与科技发展前沿需求，提升了学生的学习兴趣。采用理论与实践结合的方式展开多样化教学设计，是教学改革发展重点和实现高质量培养人才的目标，也从教学育人的角度，提升学生的家国情怀，为实现国家的富强发展贡献青春力量和任务使命。

参考文献

[1]李涛,李梦君,肖生浩.工程教育认证视域下机械类专业实践教学课程思政的思考[J].机电产品开发与创新,2023,36(04):186-188.

[2]廖生温,王玉勤.课程思政在“控制工程基础”课程中的实践探索[J].黑龙江教育(理论与实践),2021(12):28-29.

[3]陈秀梅,黄民,彭宝营等.机械控制工程课程思政元素的挖掘[J].中国教育技术装备,2023(10):77-80.

[4]王海芳,黄鹏,谷琼蝉.基于新工科能力导向的机械控制工程课程思政案例设计[J].高教学刊,2024,10(01):184-187.

[5]朱新开等. 基于学生创新能力培养的源库互馈教学体系构建[J]. 教育现代化， 2018,5(10):82-85.

[6]周鹏超等. “新工科”建设背景下的应用型人才培养课程教学评价体系研究与实践[J]. 大学(研究版)，2021(15):79-81.

[7]耿有权. 论“四位一体”研究生课程教学评价机制的构建-基于教学督导视角[J].研究生教育研究,2014,22(04):44-47.

基金项目：1. 山东省优质课程建设项目-工程测试与信号处理；2.济南大学教学研究与改革项目-精品程建设项目；3.山东省教学改革研究项目（M2022088）.