“智能感知与自主系统”课程思政教学改革探索与实践

［摘 要］ 为培养新一代信息技术与人工智能等新兴战略产业和智能装备等国防科技前沿领域急需的高层次复合型创新人才，依托“智能感知与自主系统”硕士研究生专业选修课程，开展课程思政教学设计与实践探索。通过设计思政案例、创新教学方法、教学实践与效果反馈相结合，将思政元素有机融入课程教学，取得了良好的教学效果。研究成果对激发学生投身智能系统研发、服务国家战略需求、实现自我价值追求的爱国主义精神具有积极作用，可为其他工学类专业课程开展课程思政教学改革提供参考。

［关键词］ 新信息技术；人工智能；智能装备；课程思政；教学改革

［基金项目］ 2021年度北京信息科技大学高教研究项目资助“工科课程思政教育研究——以‘测控仪器与设计’课程为例”（2021GJYB19）；2023年度北京信息科技大学研究生培养思政建设项目“‘智能感知与自主系统’课程思政教学改革研究与实践”（2023PYZD03）

［作者简介］ 孙广开（1984—），男，河北永清人，博士，北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院副教授（通信作者），主要从事电子信息类专业智能感知工程研究；祝连庆（1963—），男，浙江兰溪人，博士，北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院教授，主要从事电子信息类专业智能感知工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）47-0089-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

引言

习近平总书记指出，思想政治工作从根本上说是做人的工作，必须围绕学生、关照学生、服务学生，不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，让学生成为德才兼备、全面发展的人才［1］。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要指出，从国家急迫需求和长远需求出发，瞄准新一代信息技术、人工智能、智能制造与装备、空天科技等前沿领域，在事关国家安全和发展全局的基础核心领域，加强原创性引领性科技攻关，培养关键领域急需的高层次创新人才。智能感知科学与工程作为支撑新一代信息技术、人工智能、集成电路、光电子技术等科技前沿和高精尖产业发展的新兴学科方向，在培养新兴战略科技急需的高层次创新人才、服务国家科技强国建设和高精尖产业发展中发挥着重要作用。

为了响应新时代教育号召，更好地适应新一代信息技术与人工智能等新兴战略产业和智能装备等国防科技前沿领域创新人才培养需求，教学团队决定以“智能感知与自主系统”专业硕士研究生课程为切入点，开展课程思政改革探索与实践，主要有以下两点考虑［2］：（1）“智能感知与自主系统”是我校面向电子信息（智能感知工程方向）专业硕士研究生开设的专业课程，主要讲授综合运用智能传感器与芯片、智能计算与信息处理、自适应控制与系统等相关知识设计智能装备的系统性工程，教学内容与新信息技术、人工智能和智能装备等前沿领域紧密相关；（2）亟须在专业知识教学中融入思政元素，激发学生自由探索、主动思考、敢于创新的思维活力，唤醒学生投身新一轮科技革命浪潮、科技报国的意识和担当精神。

本文总结了北京信息科技大学“智能感知与自主系统”教学团队在课程思政教学设计、思政元素融合的创新思路和教学实践与效果评价等方面的主要举措和建设成效，可为电子信息领域各类专业课程和其他工学类专业课程建设提供参考。

一、“智能感知与自主系统”课程思政教学设计

“智能感知与自主系统”课程的教学目标是使学生构建智能感知与自主系统的理论体系，初步具备应用智能感知与自主系统相关技术解决实际问题的能力。教学内容从人工智能的起源和发展历程开始，按时间轴从统一性大视角阐述智能感知与自主系统的概念、理论框架和涵盖的各项关键技术；详细讲授智能计算与识别理论基础、深度学习基础、多传感器数据融合算法、智能多源检测融合算法、基于深度学习的检测与识别技术、自主系统体系结构与关键技术、信息感知在自主系统中的应用等7个部分的专业知识；通过工程实践训练，培养学生运用所学知识解决智能感知与自主系统设计问题的思路和方法。

习近平总书记强调，要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人［3］。教学团队以学生为中心，注重将思政元素融入课程教学，重构了课程教学目标，在课程内容的7个专业知识部分融入思政元素，并采用了新的教学方法。

在课程教学目标设计上，将唤醒学生科技报国的意识和担当精神、培养学生综合运用多学科知识设计智能装备的专业能力、塑造学生自主学习和创新创造的高阶思维作为课程教学的三大核心目标［4］。根据新的课程教学目标，重构了教学内容，在7个部分的专业知识讲授中，将思政案例引入课程内容［5-6］，案例分为三条并行主线，包括“回首百年”“时代机遇”“塑造未来”三个篇章。“回首百年”篇章主要以四次工业革命的发展史为主线，讲授现代工业和人工智能的发展历史、里程碑事件和关键人物发挥的作用；“时代机遇”篇章主要聚焦时事热点，讲授世界百年未有之大变局和我国实现中华民族伟大复兴的历史机遇，唤醒学生科技报国的意识和担当精神，培养学生的爱国主义精神和大局观；“塑造未来”篇章主要面向新信息技术与人工智能等新兴战略科技产业，以新的人工智能装备为案例，讲授如何追踪、引领科技前沿，综合运用本课程7个部分的专业知识完成智能感知与自主系统设计，尤其是国防军工领域智能装备的创新设计，培养国家战略科技创新发展急需的高层次人才。

在教学方法设计上，综合运用了案例教学、对分课堂、网络平台教学和项目化实践教学相结合的方式，将显性教学与隐性教学有机结合起来［7-8］。在课堂教学中，以思政案例引导各部分的专业知识教学，其中以“回首百年”案例引入智能感知与自主系统基本概念、理论框架和涵盖的各项关键技术等总论性教学内容；以“时代机遇”案例引入智能计算与识别理论基础、深度学习基础、多传感器数据融合算法、智能多源检测融合算法、基于深度学习的检测与识别技术等5个部分的专业知识教学；以“塑造未来”案例引入自主系统体系结构与关键技术、信息感知在自主系统中的应用2个部分的专业知识教学。同时，采用对分教学法将案例教学分为两个阶段，第一阶段由教师讲授案例内容和蕴含的思想理念；第二阶段由学生主导开展互动研讨，激发学生主动思考和自主学习与思辨意识，让思政内容显隐结合地融入课堂教学。在课后学习与训练中，要求学生通过慕课、“学习强国”等网络学习平台学习纪录片《西南联大》和“中国红色文化精神”等思政内容，并自主学习“人工智能原理”和“智能仪器设计”等专业内容，并在课堂教学中交流互动，分享线上学习心得。同时，让学生按每组2～3人组建项目实践小组，从智能传感器、智能图像处理、智能识别与控制等方向自主选题，完成1项智能系统设计与开发实践，并遴选优秀设计案例，让该组学生在课堂教学中分享设计思路，培养学生在智能系统设计方面的创新思维能力。通过“案例教学+对分课堂+网络教学+实践教学”的创新模式，全面提升课程教学效果，达成教学目标。

二、思政元素融合思路解析

以下就思政元素与专业知识的融合思路进行解析，主要按照“回首百年”“时代机遇”“塑造未来”三个篇章分别做简要介绍。

在“回首百年”篇章，以四次工业革命的发展演变为主线，分四个时期回顾中国百年工业史。第一个时期从1921年到1949年，讲述新民主主义革命时期，民族工业在帝国主义、封建主义和官僚资本主义“三座大山”压迫下极度落后，中国共产党推翻“三座大山”，扫除工业化障碍的历史；第二个时期从1949年到1978年，讲述中华人民共和国成立后走上波澜壮阔的社会主义工业化道路，建立比较完整的工业体系的历史；第三个时期从1978年至2016年，讲述改革开放后我国加快引进和消化吸收世界先进技术，紧跟全球信息化浪潮，发展成为世界第二大经济体和第一制造业大国的历程；第四个时期从2017年至今，讲述我国大力推进创新驱动发展战略，走创新驱动工业化道路，建设世界工业强国的战略目标和举措。通过对四个时期的讲述，将伟大建党精神融入教学，让学生了解我国从传统农业社会向现代工业社会的转变历程，深刻感受中国共产党百年奋斗的重大成就，增强做中国人的志气、骨气和底气，树立以奋斗之青春担当民族复兴之重任的坚定信仰。

在“时代机遇”篇章，从习近平总书记多次强调的“当今世界正经历百年未有之大变局，我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键时期”［9］出发，以德国“工业4.0”和《国家工业战略2030》、日本《科学技术创新综合战略》、美国“未来工业发展计划”为例，讲述当今世界正在经历科技和产业双重革命浪潮洗礼，各科技强国都在出台新时代的科技发展战略，竞相争夺科技制高点。同时，重点讲述我国《国家创新驱动发展战略纲要》在新一代信息技术、人工智能、智能制造与装备等新兴战略领域的任务部署，让学生了解当今国家大势，深刻认识到虽然我们没能参与18世纪机械革命和19世纪电气革命，仅部分参与20世纪电子信息革命，但是在当今以新信息技术和人工智能为核心的新一轮科技和产业革命中，我们正在“弯道超车”，百年来中国首次处在科技创新的风口浪尖，广大青年学子争当奋发图强、创新创造、科技报国。

在“塑造未来”篇章，以“中国航天—天基智能发展之路”“华为—构建万物互联的智能世界”“比亚迪—高阶智能驾驶辅助系统”“美的—引领智慧家居进入主动智能新时代”等主题为例，讲授新时代中国未来发展的愿景蓝图，让学生认识到新信息技术、人工智能、大数据、云计算等引起的第四次工业革命将如何深刻改变我们的工作方式和生活方式。同时，以《新时代的中国青年》白皮书中在列的北斗卫星团队（平均年龄36岁）、量子科学团队（平均年龄35岁）、中国天眼FAST研发团队（平均年龄30岁）为例，展现一批有志青年挑大梁、担重任、奋发进取的精神风貌，激励学生要勇于创新、敢为人先，积极参与国家重大重点项目研究、开拓进取、创新创业，让学生感悟新时代中国青年必须以永不懈怠的精神状态、永不停滞的前进姿态，在持续奋斗中实现中华民族伟大复兴的中国梦。

三、教学实践与效果评价

教学团队在2022年和2023年秋季开设的“智能感知与自主系统”课程中开展了教学改革实践，课程教学效果表明，“回首百年”“时代机遇”“塑造未来”三个思政育人篇章可以给学生带来全新的视野，思政案例的引入和启发式教学能够润物无声地唤起学生的深度思考和价值共鸣，激发学生在新时代从事新信息技术和人工智能等新兴战略领域科技创新研发的动力和激情，促进了学生对专业知识的学习热情和主动思考创新能力。

在引入思政元素的课程教学框架下，学生对“智能感知与自主系统”课程定位和教学内容有了更深刻的理解和更宽阔的视野，对当前国家发展新信息技术和人工智能等新兴战略产业的紧迫需求、自身作为新时代青年学子的使命与担当等核心问题有了更清晰、更鲜活、更深刻的理解和认识；采用案例教学、对分课堂、网络平台教学和项目化实践教学相结合的教学方法，改变了学生的思维方式，能够培养学生主动学习、勇于探索、敢于创新的思维能力，促进了学生对课程专业知识的学习掌握和灵活运用，并让学生对科学技术创新发展的动态性和规律性有更加深刻的认识，有助于学生把握成功创新创业的内在规律。

由于本课程的教学改革仍处于初步尝试和探索阶段，课程教学各环节不可避免地存在若干不足，需要持续研究改进。课程教学团队与学生一起研讨，持续改革提升课程教学质量，以更好地培育国家急需的高层次创新人才。

四、总结与推广

本文总结了北京信息科技大学“智能感知与自主系统”课程思政教学改革的探索实践和初步取得的成效。当今正值新一代信息技术和人工智能引领的新一轮科技革命，本课程教学内容涉及人工智能领域核心知识，在课程教学中深入挖掘专业知识与思政元素的有机结合点，有针对性地设计思政案例，并以思政案例导引的方式贯穿专业知识讲授，有助于推进思政元素更好地融入课程教学，能够更有效地培养学生的爱国主义情怀，唤醒学生科技报国的责任感、使命感和担当精神。在课程教学中，要以学生为中心和主角，善于运用网络平台资源和项目化实践教学方法，让学生课下自主学习红色文化和专业知识，充分利用实验室资源开展项目设计与开发实践，再通过对分式教学在课上互动分享学习心得和创新设计思路，这种教学方法能够有效提升学生自主学习、主动探索、深入思考和创新创造的高阶能力。目前，上述课程思政改革措施正推广至学校“测控技术与仪器”国家级一流本科专业“智能信息新技术导论”本科生必修课的教学改革与实践。相关举措和经验可为工学类专业课程思政改革提供借鉴和参考。

参考文献

［1］习近平在全国高校思想政治工作会议上强调 把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面［N］.人民日报，2016-12-09（1）.

［2］教育部.关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知：教高〔2020〕3号［A/OL］.（2020-06-01）［2023-10-10］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.