理工科專業(yè)課程思政教學模式探析

胡軍 于澮

摘 要：

為了充分發(fā)揮課程思政的育人功效，任課教師通常將德育內(nèi)容與專業(yè)課程教學進行結合。然而較為普遍的現(xiàn)象是，理工科專業(yè)課程教學與立德樹人的結合依然不自然，難于達到預期的課程效果。究其原因主要有兩個方面：首先是難于確定與課程內(nèi)容密切相關且有效的德育資源，其次是難于將有限的德育資源有機地融入到專業(yè)課程教學過程中。為了進一步提升課程思政教學效果，打通專業(yè)教學和立德樹人深度融合的“最后一公里”，高校教師有必要進行系統(tǒng)研究和深入思考，探索更科學、有效的課程思政育人機制?！毒W(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論》是一門新興的理工科專業(yè)課程，其蘊含的思政元素豐富而生動，通過對相關德育資源深入挖掘和分類，同時融入問題導向法、研究性教學法、實踐教學法等方法，實現(xiàn)思政教育與典型教學案例的有機融合，從而構建理工科專業(yè)課程與立德樹人有效結合的課程思政教學模式。

關鍵詞：教育新時代;網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論;課程思政;問題導向;典型案例

DOI：10.15938/j.cnki.iper.2021.04.022

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1672-9749（2021）04-0107-04

2017年，習近平總書記在十九大報告中指出，中國特色社會主義已邁進新時代。新時代的到來對黨和國家各項事業(yè)發(fā)展提出了更高要求。[1]教育作為社會進步、國家發(fā)展以及民族振興的重要基石，新時代下教育體系的結構和發(fā)展模式正在發(fā)生變革和轉型，需要以立德樹人為中心，推進全員全方位全過程育人，構建思政課程、綜合素養(yǎng)課程和專業(yè)教育課程“三位一體”的課程體系。2018年9月10日，習近平總書記在全國教育大會上著重對新時代下與教育發(fā)展相關的問題進行了論述，[2]為教育改革做出戰(zhàn)略規(guī)劃并指明發(fā)展方向。強調(diào)要想深入發(fā)展教育事業(yè)，就要努力構建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育維度，形成更高水平的人才培養(yǎng)體系;深化教育體制改革，扭轉不科學的教育評價導向;致力于培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型、應用型人才。因此，在新時代下，樹立“培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的應用復合型人才”教育目標、堅持“把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，融思想政治教育于專業(yè)教學全過程”的教育理念等，已成為新時代高校落實立德樹人與人才培養(yǎng)根本任務的基礎工作，也是高校教師提升課程育人效果，完成好傳播知識、思想與真理，塑造靈魂、生命、新人等新時代重任所要面臨的首要問題。

一、問題提出與文獻綜述

新時代強化各類課程的德育功能已經(jīng)成為高校本科生、研究生教育教學改革的大趨勢。現(xiàn)有關于課程思政的相關研究主要集中于如下方面：一方面，課程思政的意義、作用以及必要性。學者們普遍認為當今對學生品格的培養(yǎng)、正確價值觀的建立以及健全人格品質的養(yǎng)成不能單純地依賴高校專門開設的思想政治理論課，更需要將思政教育與其他專業(yè)課程進行有機結合。[3]此外，研究發(fā)現(xiàn)課程思政不僅不會影響或削弱專業(yè)課程的教學效果，反而能激發(fā)學生的學習興趣與動力，有助于提升課程的教學內(nèi)涵與專業(yè)育人成效。[4]另一方面，課程思政建設方法、實現(xiàn)途徑的多方位探索。學者們對課程思政路徑和方法的探索覆蓋了國家指導（宏觀）[5]、院校推進（中觀）[6]、教師實施（微觀）等多個層面。[7]不難發(fā)現(xiàn)，高校在課程思政探索方面取得了豐碩成果，主要分布在中國語言文學、外國語言文學等社會科學領域，較少涉及理工科課程。主要原因在于高校理工科課程思政化的案例較難尋找，挖掘課程背后的學理、人文以及倫理的難度較大。

理工科課程肩負著為國家輸送科學技術人才的重要使命，特別是在把科學技術當作第一生產(chǎn)力的現(xiàn)代社會，更是關系到經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，還關乎國家整體發(fā)展戰(zhàn)略的有效實現(xiàn)。作為高等教育的重要組成，盡管理工科課程指向的是注重理論知識或實踐操作的內(nèi)容，但在這些課程背后，往往隱含著一定的價值觀念、思想意識。因此，對于理工科課程的講授不能僅局限于單一的理論或實驗層面，也不能采用傳統(tǒng)灌輸式教學手段，而是要立足于國家整體發(fā)展目標與教育改革規(guī)劃，深度挖掘課程背后的人性考量、價值觀念、戰(zhàn)略定位，使學生在掌握課程知識的同時，擁有將愛國情懷轉化為務實行動的意識。

基于此，本文著手理工科專業(yè)課程思政教學模式探析，從課程思政建設邏輯、核心目標以及教學方法等方面進行創(chuàng)新，從而構建理工科專業(yè)課程與德育教育的有效結合的課程思政教學模式。使課程思政實施于無形，潛移默化地影響學生正確價值觀的形成，進而達到預期的教學效果。

二、理工科專業(yè)課程思政的建設邏輯及核心目標

基于理工科課程的培養(yǎng)特點，把教書育人與學生理想信念培養(yǎng)及愛國主義教育緊密結合作為課程思政建設的整體方向，以推進專業(yè)課程思政為宗旨，以培養(yǎng)理論素養(yǎng)高、創(chuàng)新能力強、具有家國情懷和使命擔當?shù)膬?yōu)秀人才為目標，結合實際案例提煉豐富思政素材，實現(xiàn)課堂講授、課后研討、小組學習、翻轉成效檢驗、科研探索與競賽實踐等相結合模式下的“三全育人”。在落實立德樹人根本任務的同時，逐漸形成具有理工科特色的育人教學模式。本文立足于新興交叉學科，全面推進課程思政建設，具體建設邏輯及核心目標如下：

以教育部課程思政示范課程《網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論》為建設對象，該課程為數(shù)學專業(yè)研究生課程思政改革的試點課程。課程以“知識傳授、創(chuàng)新能力培養(yǎng)和價值觀養(yǎng)成”的三位一體化培養(yǎng)模式為特色，致力于深入挖掘授課內(nèi)容中潛在的思政元素，促進專業(yè)知識與思想政治教育的有機結合。主講教師及教學團隊成員從教學內(nèi)容、融合方式、教學方法、教學成效等方面進行創(chuàng)新，將課程中的思政元素進行梳理分類，進而為理工科專業(yè)課程思政建設提供具體、有效以及切實可行的實施方法，課程改革建設框架如圖1所示。

《網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論》作為數(shù)學學科碩士研究生專業(yè)課程，以網(wǎng)絡環(huán)境下復雜系統(tǒng)分析與控制的理論分析及綜合方法為主線，系統(tǒng)地講授網(wǎng)絡化系統(tǒng)的相關理論及最新成果，使學生掌握網(wǎng)絡化系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡誘導現(xiàn)象的本質及其建模方法、網(wǎng)絡化系統(tǒng)的多指標控制、濾波及故障檢測方法，培養(yǎng)學生對網(wǎng)絡環(huán)境下復雜動態(tài)系統(tǒng)建模、分析與設計的能力，為培養(yǎng)相關領域科研和技術人才打好理論基礎。

課程的任務是使學生基本掌握以下內(nèi)容：網(wǎng)絡化系統(tǒng)建模、分析與設計概述;網(wǎng)絡環(huán)境下時不變隨機非線性系統(tǒng)的滑模控制、同步控制、一致性控制、保安全控制、多指標濾波、故障檢測;網(wǎng)絡環(huán)境下時變隨機非線性系統(tǒng)的優(yōu)化遞推濾波、未知輸入估計、故障估計;網(wǎng)絡環(huán)境中資源受限下神經(jīng)網(wǎng)絡、基因調(diào)控網(wǎng)絡、傳感器網(wǎng)絡、復雜動態(tài)網(wǎng)絡的多指標狀態(tài)估計;網(wǎng)絡化控制理論在智能電網(wǎng)領域中的應用;專業(yè)教學導向下學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與學業(yè)規(guī)劃簡述。通過課程思政的顯性教育與隱性教育的統(tǒng)一融合，使學生樹立正確的核心價值觀、人生目標和政治理想，實現(xiàn)專業(yè)教學為導向的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

課程思政建設邏輯方向和重點：通過對“互聯(lián)網(wǎng)+”時代網(wǎng)絡化系統(tǒng)的實際背景、研究現(xiàn)狀與前沿問題的講授，激發(fā)學生的濃厚興趣，引導學生抓住國家快速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇，將個人的價值體現(xiàn)融入國家發(fā)展建設舞臺，激勵學生樹立并堅定遠大的理想信念;通過網(wǎng)絡化系統(tǒng)理論及應用在國內(nèi)外發(fā)展狀況的分析比較，增強學生投身專業(yè)研究的使命感、榮譽感，鼓勵學生增強自信，努力把愛國情懷轉化成為國家科技發(fā)展奉獻力量的實際行動;通過最新研究成果的跟蹤學習，使學生接觸前沿科學問題，激發(fā)學生的求知欲和探索欲，引導學生扎實掌握專業(yè)知識、不斷提升理論素養(yǎng)、快速提高科研創(chuàng)新能力。

課程思政建設目標：實現(xiàn)“課堂講授、小組學習、翻轉成效檢驗、科研探索”相結合模式下的“三全育人”，采用創(chuàng)新教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，打破沉默課堂。抓好課堂知識傳授，引導學生夯實基礎，把基礎理論與前沿成果結合起來，解決課堂學習與科研實踐難關聯(lián)的問題;開展翻轉課堂教學，引導學生換位思考，把知識學習與問題研究結合起來，解決被動學習與主動探索難轉換的問題;注重應用能力提升，引導學生勇于實踐，把知識傳授與能力培養(yǎng)結合起來，解決理論學習與實際應用易脫節(jié)的問題;增強綜合素養(yǎng)培養(yǎng)，引導學生德才兼?zhèn)洌囵B(yǎng)學生成為政治品質好、理論水平高、動手能力強的優(yōu)秀人才，真正地把專業(yè)教學與德育教學結合起來。

三、理工科專業(yè)課程思政的教學方法

目前，我國研究生教育教學改革正處在一個起步階段，培養(yǎng)質量參差不齊，主要原因有：以講授為主的傳統(tǒng)教學方式難以調(diào)動學生學習的主觀能動性，影響其對所學內(nèi)容的理解與掌握;課程設置缺乏前瞻性，教學內(nèi)容重理論輕實踐，缺乏前沿思想、方法以及研究成果的引入。因此，本文創(chuàng)新性地構建了以下幾種有機結合的教學方法，在全面落實思想政治教育的基礎上，達到提升學生理論素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的目的：

第一，情境陶冶法。該方法主要是以境染情、以境觸情、以境陶情的方式，潛移默化地對學生進行德育教育，潤物無聲地影響學生的認知和情感，做到寓德育教育于教學之中。例如，網(wǎng)絡化系統(tǒng)憑借自身的優(yōu)勢已逐漸成為各種遠程控制和自動化應用的主角，在軍事、航天、電力、醫(yī)療、交通、社交等諸多領域都有著成功的應用。通過展示網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論的廣泛應用，進一步說明我國科學技術的飛速發(fā)展與進步，從而激發(fā)學生的愛國共鳴并堅定強國有我的信念。此外，在傳感器網(wǎng)絡融合估計及其應用章節(jié)，以環(huán)境監(jiān)測及無人駕駛汽車路況感知為情景，突出展示傳感器網(wǎng)絡在民事領域中的應用之廣泛，結合實例培養(yǎng)學生將理論知識和實際應用相結合的能力，使之切實體會知識來源于生活并服務于生活的道理，切身體會科技是促進國家發(fā)展的第一生產(chǎn)力，以此激勵學生堅定積極投身于國家建設當中、努力貢獻出自身力量的決心。

第二，案例教學法。根據(jù)教學目標要求，以一個或幾個有代表性的案例為引例進行講授或討論，以激發(fā)學生的學習興趣與動力。例如，以滑模運動的兩階段為例，引導學生合理規(guī)劃人生，并分階段實施努力。首先，設計人生的目標及目標所在的“滑模面”，在此“滑模面”上，即使受到一些外界因素干擾的影響，也會沿著“滑模面”趨近預定目標。其次，設計合適的“到達運動控制律”，從此刻開始，采用合適的“趨近控制律”則一定能到達預先設定的“滑模面”。以此引導學生平時多做學習計劃并努力實施，前期打牢基礎，后期便會有事半功倍的效果，最終使自己距離期望的目標越來越近，逐步實現(xiàn)自己的人生目標。

第三，疑問式教學法。教師將課程中出現(xiàn)的新概念、新內(nèi)容以及前沿成果以提問的方式引出，推進課堂學習與科研實踐的有機融合，培養(yǎng)學生形成良好的獨立思考能力，打破沉默課堂。如，針對事件觸發(fā)機制下的無線傳感器網(wǎng)絡分析與設計章節(jié)，在播放無線傳感器網(wǎng)絡示意圖后，提出“什么是傳感器網(wǎng)絡？”的問題，然后通過學生回答、老師總結的方式，明確無線傳感器網(wǎng)絡的概念及特點。針對基于不完全測量信息的網(wǎng)絡化系統(tǒng)分析與設計問題的討論，采用提問方式，讓學生思考并解決在測量丟失、傳輸延遲、信道飽和、網(wǎng)絡攻擊等情形下離散非線性隨機時滯系統(tǒng)的量化控制問題、帶有隨機發(fā)生非線性和量化影響的魯棒有限域濾波等問題，引導學生不要躲避學習及生活中的不如意，只要積極面對并確定合適的解決辦法，就能解決困難，實現(xiàn)預期目標。

第四，研究性教學法。采用線上線下相結合的方式，以個人或學習小組的形式開展小型的課題研究，并通過翻轉課堂將研究成果向老師及同學展示，引導學生換位思考，轉換角色，變被動學習為主動探索。實施環(huán)節(jié)如下：確定問題。根據(jù)課程內(nèi)容與課后思考中所提出的疑問，總結出有探索價值的問題。學生可根據(jù)自己的理解與興趣有針對性地選擇相應的開放性問題;獨立探索。獨立學習是學習者應具備的重要素質之一，從個體發(fā)展角度出發(fā)，在翻轉環(huán)節(jié)的活動設計中，教師應注重培養(yǎng)學生的獨立學習能力。從開始時教師的選擇性指導逐漸過渡為學生的獨立探索學習，把尊重學生個性理念貫穿翻轉設計全過程，讓學生建立自己的知識體系;協(xié)作學習。在翻轉環(huán)節(jié)的交互性活動中，隨機捕捉學生的學習動態(tài)并及時加以指導，每次互動至少包含小組內(nèi)的2～3名學生，并為參與者提供交流討論的機會，隨時關注學生對控制器與估計器等設計理念和思想把握的準確性;交流分享。借助小型報告會、展覽會、科技比賽等，完成學生間或小組間的成果交流與分享，達到集思廣益、取長補短的教學效果，全面提高學習成效;反饋評價。教師及團隊成員總結現(xiàn)有課程教學及相關研究中的評教方法，[8]從選題難度、完成程度以及創(chuàng)新度等多維度對學生的成果匯報進行評價總結，及時反饋給學生，檢驗課程改革成效并調(diào)整課程改革實施方式。

第五，實踐鍛煉法。它是落實以知促行、以行促知、學以致用的重要方法途徑，是解決理論學習與實際應用脫節(jié)問題的有效措施。例如，在講授事件觸發(fā)機制下無線傳感器網(wǎng)絡分析與設計時，為了使學生能夠將理論與實際相結合，增加了網(wǎng)絡攻擊下分布式濾波算法實現(xiàn)的仿真實驗環(huán)節(jié)，講授傳感器網(wǎng)絡拓撲結構、鄰接傳感器節(jié)點信息共享及網(wǎng)絡安全設計與防御的重要性。結合實踐操作提醒學生，網(wǎng)絡信息作為現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，已成為我們生活不可分割的一部分，如從過去的現(xiàn)金支付到現(xiàn)在的掃碼支付、大數(shù)據(jù)時代信息檢索與共享等已經(jīng)極為普遍。網(wǎng)絡在為實際生活帶來便利的同時也亟需面對諸多網(wǎng)絡安全問題，學生應該警醒并遠離電信詐騙及校園貸等，提高做好自我保護的警惕性。

通過實踐鍛煉法，引導學生重視理論與實際相結合，使之成為掌握傳感器網(wǎng)絡知識、基本理論和基本技能的人才，善于用實際例子驗證所提出方法的有效性和可行性，并鼓勵學生用實際行動參與到祖國發(fā)展建設中，將自己的所學所知應用到國防科技與社會建設當中。

四、結語

教育新時代下，針對理工科專業(yè)課程教學與德育教育相脫節(jié)的現(xiàn)象、難于達到預期的課程思政效果的問題，本文以新興的理工科專業(yè)課程《網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論》為例，深入挖掘該課程內(nèi)容中蘊含的思政元素，探索實施“課堂講授、小組學習、翻轉成效檢驗、科研探索”等相結合的“三全育人”課程思政模式，采用情景陶冶法、案例教學法、疑問式教學法、研究性教學法、實踐鍛煉法等教學方法，充分展示了理工科專業(yè)課程的課程思政改革建設實踐的全過程。本文所述課程思政教學改革的理論與實踐已獲得良好的教學效果，《網(wǎng)絡化系統(tǒng)控制理論》獲批教育部首屆課程思政示范課程。

參考文獻

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[責任編輯：張學玲]