課程思政指導(dǎo)下“工程設(shè)計(jì)”科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新

丁振揚(yáng) 田慶國 汪毅 張學(xué)遷 劉鐵根

[摘 要] 《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，要注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問題的實(shí)踐能力。《綱要》對于專業(yè)實(shí)踐課程的指導(dǎo)與目前“工程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革方向高度契合，在“工程設(shè)計(jì)”課程的科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新改革基礎(chǔ)上，建立“工程設(shè)計(jì)”課程思政改革方案，為專業(yè)綜合設(shè)計(jì)類課程提供一套可借鑒的課程思政改革方案。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革;科研實(shí)踐

[基金項(xiàng)目] 2020年度天津大學(xué)第二批課程思政教改項(xiàng)目“課程思政指導(dǎo)下‘工程設(shè)計(jì)’科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新”（25）

[作者簡介] 丁振揚(yáng)（1985—），男，天津人，博士，天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院副教授，主要從事光纖傳感研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）24-0185-04 [收稿日期] 2021-07-08

“工程設(shè)計(jì)”是光電信息科學(xué)與工程類專業(yè)一門重要的實(shí)踐課程，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)技能，訓(xùn)練創(chuàng)造性思維的重要途徑。學(xué)生通過綜合性實(shí)踐，全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)知識以完成具有專業(yè)特色的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、分析等工作，同時(shí)，鼓勵學(xué)生拓寬思路，進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)踐，最終達(dá)到鍛煉專業(yè)主干理論知識的綜合運(yùn)用能力，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，具有創(chuàng)新意識的專門人才的目的。針對傳統(tǒng)實(shí)踐課程環(huán)節(jié)固定，學(xué)生創(chuàng)造性不強(qiáng)，課題選擇較少，實(shí)踐內(nèi)容陳舊，難以與學(xué)科發(fā)展前沿相結(jié)合等問題，自2015年開始，本課程進(jìn)行科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新?？蒲惺綄?shí)踐教學(xué)，即通過實(shí)際的科研背景與用途，結(jié)合相關(guān)的理論知識，通過獨(dú)立思考擬出方法及步驟，不再按照傳統(tǒng)實(shí)踐課程的固定環(huán)節(jié)機(jī)械式完成實(shí)踐，而是需要學(xué)生閱讀大量文獻(xiàn)，利用所學(xué)知識和實(shí)踐能力創(chuàng)造性解決研究實(shí)踐中遇到的各種問題，不再用固定模式束縛學(xué)生科研實(shí)踐發(fā)展。這樣的實(shí)踐教學(xué)方法能激發(fā)學(xué)生的主觀探索性，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;能使學(xué)生能夠整合所學(xué)理論知識，了解研究領(lǐng)域的發(fā)展前沿，掌握科研基本方法和手段?；谶@一思路，我們結(jié)合課程組指導(dǎo)教師的研究課題，提出將“工程設(shè)計(jì)”的實(shí)踐課程內(nèi)容調(diào)整為研究型實(shí)踐。研究型實(shí)踐為結(jié)合指導(dǎo)教師的自身研究課題所設(shè)題目。利用光學(xué)工程學(xué)科優(yōu)勢和前沿研究方向，在光纖傳感、太赫茲技術(shù)、光電圖像等方向開設(shè)多個(gè)課題，在學(xué)時(shí)上不再固定在小學(xué)期1.5周，而是延長到整個(gè)學(xué)期，時(shí)間靈活，有興趣的學(xué)生甚至可以加入教師科研課題組，長期從事科學(xué)研究;在組織上，學(xué)生可以組成研究小組，也可以獨(dú)立研究;在考核上，最終以研究報(bào)告或論文的形式呈現(xiàn)，由教師評價(jià)其研究成果。不再設(shè)定研究型和應(yīng)用型實(shí)踐課題的固定比例，學(xué)生可以通過自身發(fā)展需要，選擇適合自己的課題[1-4]。

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》（簡稱《綱要》）指出，專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，要注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問題的實(shí)踐能力[5]。目前“工程設(shè)計(jì)”課程教改方向與《綱要》對于專業(yè)實(shí)踐課程的指導(dǎo)高度契合，有望在課程思政背景下進(jìn)一步深化“工程設(shè)計(jì)”這一特色實(shí)踐課程的“科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新”改革。

一、課程思政指導(dǎo)下“工程設(shè)計(jì)”建設(shè)內(nèi)容

首先，研究“工程設(shè)計(jì)”的“科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新”課程思政改革目標(biāo)融合：在課程選題中，要求學(xué)生通過實(shí)際的科研背景與用途等，結(jié)合相關(guān)的理論知識，獨(dú)立思考擬出方法及步驟，不只是按照傳統(tǒng)實(shí)踐課程的固定環(huán)節(jié)機(jī)械式完成實(shí)踐，在科研型實(shí)踐中，學(xué)生需要自己閱讀大量文獻(xiàn)、利用所學(xué)知識和實(shí)踐能力創(chuàng)造性解決科研中遇到的各種問題，不再有固定模式束縛學(xué)生的探索發(fā)展。這樣的實(shí)踐教學(xué)方法能最大限度地激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，提高了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力;能使學(xué)生整合所學(xué)理論知識，緊跟當(dāng)前科技發(fā)展前沿，掌握科學(xué)研究方法。在課題完成中激發(fā)學(xué)生的愛國情、強(qiáng)國志、報(bào)國行。崇尚專業(yè)精神，服務(wù)國家戰(zhàn)略、行業(yè)要求。培養(yǎng)具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任，弘揚(yáng)工匠精神的專業(yè)人才[6]。

其次，研究思想政治教育與“工程設(shè)計(jì)”融入方法：在實(shí)踐項(xiàng)目選題中，聚焦國家重大戰(zhàn)略需求與世界科技前沿，講清楚特定領(lǐng)域“卡脖子”問題的現(xiàn)狀，以及國家加快自主創(chuàng)新，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的骨氣和志氣，引導(dǎo)學(xué)生主動為國家和民族的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。培育實(shí)踐精神，讓學(xué)生了解行業(yè)和社會的發(fā)展?fàn)顩r。在實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)中，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)榮譽(yù)感與行業(yè)自豪感。將工程倫理等價(jià)值融入實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)。使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)針對光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，充分考慮法律、健康、安全、文化、社會及環(huán)境等因素。

最后，研究“工程設(shè)計(jì)”思政元素實(shí)施和評價(jià)。在課程實(shí)施中融入課程思政相關(guān)內(nèi)容。在選題前期調(diào)研時(shí)，融入學(xué)科史、科技史，闡明我國在課題相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢和問題;在每周課題組會討論時(shí)，與學(xué)生深入探討所做課題家國情懷、工程倫理、工匠精神、創(chuàng)新意識等在項(xiàng)目實(shí)施中的體現(xiàn)。結(jié)題答辯時(shí)，學(xué)生需提交所做課題中家國情懷、工程倫理、工匠精神、創(chuàng)新意識等方面的體會和感想，并作為最終成績一部分。同時(shí)在答辯環(huán)節(jié)，也設(shè)計(jì)相關(guān)問題，作為答辯成績一部分。在思政元素評價(jià)方面，將家國情懷、工程倫理、工匠精神、創(chuàng)新意識等思政元素作為學(xué)生完成課題效果評價(jià)的重要組成。建立教師評價(jià)和學(xué)生互評相結(jié)合思政元素評價(jià)機(jī)制。通過問卷等方式，收集對課題過程中課程思政改革意見和實(shí)施效果。

二、“工程設(shè)計(jì)”課程思政建設(shè)方案設(shè)計(jì)

“工程設(shè)計(jì)”課程思政建設(shè)方案設(shè)計(jì)如圖1所示。以工程設(shè)計(jì)德育目標(biāo)為引領(lǐng)，在選題、指導(dǎo)和答辯評價(jià)環(huán)節(jié)融入思政元素。具體為：在選題環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生為國家和民族的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。培育實(shí)踐精神，讓學(xué)生了解行業(yè)和社會的發(fā)展?fàn)顩r。在指導(dǎo)環(huán)節(jié)，將工程倫理等價(jià)值融入實(shí)踐項(xiàng)目。使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)針對光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。在答辯和評價(jià)環(huán)節(jié)將家國情懷、工程倫理、工匠精神、創(chuàng)新意識等思政元素作為學(xué)生課題完成效果評價(jià)的重要組成。

三、“工程設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容具體案例

案例一：在工程設(shè)計(jì)課題介紹中融入思政元素。介紹各課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，融入思政元素，講清楚光學(xué)工程相關(guān)特定領(lǐng)域受制于國外的現(xiàn)狀和國家加快自主創(chuàng)新的相關(guān)舉措。在激光測量領(lǐng)域介紹目前激光雷達(dá)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，光纖傳感、光學(xué)相干層析成像、太赫茲等前沿領(lǐng)域國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及我國在光學(xué)工程相關(guān)領(lǐng)域加快自主創(chuàng)新的舉措。學(xué)生能夠了解光學(xué)工程領(lǐng)域相關(guān)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對本門課程設(shè)置課題有所了解，并根據(jù)自身的基礎(chǔ)和不同發(fā)展需求選擇不同課題。加強(qiáng)學(xué)生未來參與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的骨氣和志氣，引導(dǎo)學(xué)生主動為國家和民族的發(fā)展出力爭光，培育實(shí)踐精神，了解行業(yè)和社會的發(fā)展?fàn)顩r。

案例二：光電圖像采集系統(tǒng)介紹中融入思政元素，在光電圖像檢測領(lǐng)域課題中介紹我國在視頻監(jiān)控、智能手機(jī)、攝像頭模組的全球地位，同時(shí)也指出在鏡頭、芯片、光刻機(jī)等方面國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。我國在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，?？低?、大華、天地偉業(yè)處于國際領(lǐng)先地位;在智能手機(jī)方面：華為、小米、VIVO、OPPO等品牌全球銷量領(lǐng)先;在攝像頭模組方面，歐菲光、舜宇等企業(yè)全球銷量領(lǐng)先;同時(shí)闡明我國在數(shù)據(jù)處理芯片、圖像采集芯片、高端光學(xué)鏡頭、光刻機(jī)領(lǐng)域受制于人。講述我國加快自主創(chuàng)新，布局傳統(tǒng)上游領(lǐng)域、突破芯片、鏡頭等關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)舉措，加強(qiáng)學(xué)生未來參與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的骨氣和志氣。

案例三：在激光測量課題介紹中探討國內(nèi)外激光測量熱點(diǎn)領(lǐng)域激光雷達(dá)發(fā)展?fàn)顩r，激光雷達(dá)是激光探測和激光測距系統(tǒng)的簡稱，是一種以脈沖激光或連續(xù)激光為光源的主動光學(xué)測量技術(shù)。激光雷達(dá)可以精確測量從激光發(fā)射點(diǎn)到測量目標(biāo)表面激光反射點(diǎn)之間的距離，再結(jié)合激光光束發(fā)射方向就可以確定反射點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)，其在高精度測量、快速測量及三維成像方面有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，在軍事偵察、航空航天、無人駕駛、三維成像等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用范圍和發(fā)展前景，近年來受到學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。全球激光雷達(dá)是高級別無人駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，受無人駕駛車隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張、激光雷達(dá)在高級輔助駕駛中滲透率增加，以及服務(wù)型機(jī)器人及智能交通建設(shè)等領(lǐng)域需求的推動，激光雷達(dá)整體市場預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，目前全球激光雷達(dá)行業(yè)內(nèi)主要的激光雷達(dá)公司包括美國的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的Innoviz，德國的Ibeo。結(jié)合課題介紹激光雷達(dá)中激光器、掃描鏡頭、算法等關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)介紹目前國內(nèi)企業(yè)速騰聚創(chuàng)與禾賽科技突破激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)實(shí)力在全球具有一席之地。為學(xué)生今后從事該領(lǐng)域研究指明方向。

本文詳細(xì)討論了在課程思政指導(dǎo)下進(jìn)一步深化“工程設(shè)計(jì)”這一特色實(shí)踐課程的科研式實(shí)踐課程創(chuàng)新改革。建立一整套“工程設(shè)計(jì)”課程思政改革方案，在建設(shè)內(nèi)容、方案設(shè)計(jì)、教學(xué)案例方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]丁振揚(yáng)，田慶國，汪毅，等.天津大學(xué)工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)班《工程設(shè)計(jì)》實(shí)踐教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2019（16）：76-77.

[2]汪毅，丁振揚(yáng)，張學(xué)遷，等.立足新工科的創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式[J].教育教學(xué)論壇，2020（39）：272-273.

[3]胡春艷.天津大學(xué)工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)班的一場逆襲[N].中國青年報(bào)，2017-07-24（9）.

[4]劉鐵根，江俊峰，胡浩豐，等.“光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2018（4）：259-262.

[5]教育部.關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知：教高〔2020〕3號[A/OL].（2020-06-01）[2021-06-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[6]鞏金龍.開啟“新工科”課程思政建設(shè)新篇章[N].中國教育報(bào)，2020-06-06（2）.

Innovation of Scientific Research Practice Course of Engineering Design under the Guidance of “Curriculum Ideological and Political Education”

DING Zhen-yanga，b， TIAN Qing-guoa，b， WANG Yia，b， ZHANG Xue-qiana，b， LIU Tie-gena，b

（a. School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering， b. Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology， Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： The Guiding Outline for Curriculum Ideological and Political Education Construction in Higher Education points out that professional experimental practice courses should pay attention to the combination of learning and thinking， the unity of knowledge and practice， and enhance students’ innovative spirit of exploration and their practical ability to solve problems. The guidance of this outline for professional practice courses is highly consistent with the current teaching reform direction of the Engineering Design course. This paper sets up a reform scheme of carrying out “curriculum ideological and political education” for the course of Engineering Design based on the innovation and reform of this scientific research practice course， in order to provide a reference for other professional comprehensive design courses.

Key words： “curriculum ideological and political education”; practice teaching; teaching reform; scientific research practice