思政元素融入工科應(yīng)用型課程的教學(xué)方法探索與實(shí)踐＊

屠禮芬，彭 祺

（湖北工程學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院，湖北 孝感 432000）

0 引言

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校工作會(huì)議上，強(qiáng)調(diào)要用好課堂教學(xué)主渠道，使各類課程與思政同向同行，要充分體現(xiàn)高?！傲⑸碇驹谟诹⒌聵?shù)人”的理念，對(duì)專業(yè)課程加強(qiáng)思政建設(shè)[1-2]。在教學(xué)體系中，工科應(yīng)用型課程一方面要教授學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，另一方面還要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。將思政教育理念融于工科應(yīng)用型課程，主要需要解決兩個(gè)問(wèn)題：第一，工科學(xué)生思維習(xí)慣對(duì)于思政元素的接受能力較文科比，會(huì)略差，所以，探索科學(xué)的思政教學(xué)方法，將專業(yè)知識(shí)與思政元素有機(jī)融合，使學(xué)生能夠結(jié)合思政元素思考和解決問(wèn)題，是需要深度探索的。第二，課程思政的目的，是培養(yǎng)學(xué)生成為德才兼?zhèn)涞默F(xiàn)代青年，是在各門不同的專業(yè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，要實(shí)現(xiàn)此目的，學(xué)生要主動(dòng)思考。然而，由于專業(yè)課程本身知識(shí)較難，學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)重，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生能夠自主探索和思考的空間和時(shí)間都十分受限，大部分學(xué)生還是以通過(guò)考試拿到學(xué)分為主要目的，鮮有主動(dòng)思考者出現(xiàn)。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)思政元素融入工科應(yīng)用型課程的教學(xué)方法進(jìn)行了深入探索與實(shí)踐。首先結(jié)合學(xué)科特色，分析課程思政在工科應(yīng)用型課程中的特點(diǎn)，探索一種合適的教學(xué)方法以適應(yīng)工科學(xué)生的思維特征。然后以《自動(dòng)控制原理》和《PLC 原理及應(yīng)用》課程為例，介紹如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，保證原有專業(yè)知識(shí)教學(xué)效果的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合思政元素自主探索和思考，成為有思想的專業(yè)人才。

1 課程思政在工科應(yīng)用型課程中的特點(diǎn)

工學(xué)類專業(yè)課程，在課程思政中，要注重強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。然而，工科專業(yè)的課程作為自然科學(xué)理論知識(shí)，其課程自身不包含人文社會(huì)知識(shí)，給課程思政帶來(lái)了挑戰(zhàn)[3-4]。另外，不同的課程，差異也非常大，所以，要形成課程思政體系，需要結(jié)合各門課程的特點(diǎn)，采用不同的方式來(lái)實(shí)施。

以《自動(dòng)控制原理》課程為例，目前有許多以該課程為基礎(chǔ)的教學(xué)思政方法，主要原因是該課程的知識(shí)點(diǎn)本身就蘊(yùn)含著許多深刻的工程哲學(xué)思想。如第一組概念：穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性的理解，可以從哲學(xué)的角度來(lái)講：不同的事物往往可以遵循相同的規(guī)律，以上三種特性，與我們的日常社會(huì)屬性也是類似的——社會(huì)穩(wěn)定是第一要?jiǎng)?wù)，只有穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境，人民才能安居樂(lè)業(yè)，國(guó)家才能更好地進(jìn)行物質(zhì)文明、精神文明建設(shè)。工作中必須愛(ài)崗敬業(yè)，確保具體任務(wù)完成好，使自己的工作達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤。還要講究工作效率，注重快速性的提高。這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)中穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性的關(guān)系。類似地，《自動(dòng)控制原理》課程中的時(shí)域法、根軌跡分析法、頻域法等，都可以與思政元素有效融合[5-6]。然而，這樣的知識(shí)點(diǎn)分散性思政滲入方法僅停留在案例層面，無(wú)法有效激發(fā)學(xué)生對(duì)思政思維的主觀能動(dòng)性。另外，由于《自動(dòng)控制原理》課程涉及較多的理論計(jì)算，教學(xué)難度本身較大，且是一門研究生入學(xué)考試課程，所以即使在上課過(guò)程中，融入了思政元素，學(xué)生的專注力依然停留在如何解題上。再以《PLC 原理及應(yīng)用》課程為例，該課程與《自動(dòng)控制原理》課程的特點(diǎn)截然不同，屬于典型的應(yīng)用型課程，基本沒(méi)有理論計(jì)算部分，主要教學(xué)目的是教會(huì)學(xué)生使用PLC 硬件和程序設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制自動(dòng)化。因此，案例式思政元素融入概念的方法對(duì)該課程不適合，需要從宏觀層面去探索思政教學(xué)方法[7-8]。

總的來(lái)說(shuō)，工科應(yīng)用型課程，雖然各門課程有差異，但都可以與實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目相結(jié)合。絕大部分課程都有配套的實(shí)驗(yàn)課，所以在思政教學(xué)過(guò)程中，可以將思政元素與實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)，也可以在課后作業(yè)環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)的習(xí)題模式進(jìn)行改進(jìn)。

2 教學(xué)案例分析

結(jié)合課程思政在工科應(yīng)用型課程中的特點(diǎn)，以《自動(dòng)控制原理》和《PLC 原理及應(yīng)用》課程為例，來(lái)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。

2.1 《自動(dòng)控制原理》中的教學(xué)思政

《自動(dòng)控制原理》課程的思政元素非常多，在教學(xué)過(guò)程中，有許多切入點(diǎn)，但是講好第一課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是至關(guān)重要的，所以此處以緒論為例來(lái)說(shuō)明。教材的第一節(jié)就是基本概念“什么是自動(dòng)控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)”。我們可以結(jié)合工科學(xué)生普遍感興趣的事例來(lái)說(shuō)明。

首先，會(huì)給學(xué)生播放一段載人航天飛船內(nèi)部設(shè)備和人造衛(wèi)星上天的小視頻；然后結(jié)合視頻中的自動(dòng)控制知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理論知識(shí)的講解，如衛(wèi)星如何保持正確的姿態(tài)、太陽(yáng)能電池板的方向等，介紹航空航天領(lǐng)域的自動(dòng)控制科學(xué)知識(shí)；最后給學(xué)生自主思考時(shí)間，讓學(xué)生用手機(jī)快速查資料，去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域還有哪些自動(dòng)控制部分。在這個(gè)環(huán)節(jié)，引出教材的基本概念，學(xué)生可以深刻理解基本概念，同時(shí)也可以激發(fā)其自主探索的動(dòng)力。

為了鞏固知識(shí)點(diǎn)，教師再列舉其他領(lǐng)域的自動(dòng)控制實(shí)例，如：機(jī)床，要使數(shù)控機(jī)床加工出高精度的工件，就必須保證他的工作臺(tái)或者刀架的進(jìn)給量準(zhǔn)確地按照程序指令的設(shè)定值去變化；家用電器，我們每天都會(huì)用的各種家用電器，電風(fēng)扇要控制轉(zhuǎn)速，洗衣機(jī)控制水位、強(qiáng)弱、時(shí)間，還有電冰箱、空調(diào)，電飯煲控制溫度等，這些都是離不開(kāi)自動(dòng)控制的。在這個(gè)地方，可以讓學(xué)生搜索家用電器的國(guó)產(chǎn)品牌和國(guó)外品牌，性能和價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生直觀感受中國(guó)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的國(guó)際位置。

最后，教師強(qiáng)調(diào)：工業(yè)、軍事、農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)，基本上都是會(huì)直接或者間接地跟自動(dòng)控制技術(shù)相關(guān)，所以說(shuō)自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要手段和衡量科技發(fā)展水平的顯著標(biāo)志。此處引出為中國(guó)自動(dòng)化做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家錢學(xué)森，讓學(xué)生來(lái)講解他的事跡，采用名人效應(yīng)思政，完成緒論的教學(xué)，讓學(xué)生覺(jué)得本門課有用、有趣，激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。

本次課的課后作業(yè)也采取開(kāi)放式：找一個(gè)自己感興趣的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合自動(dòng)控制原理，找一個(gè)自動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，并簡(jiǎn)要介紹其控制過(guò)程。本作業(yè)有兩個(gè)目的，第一是在入門之初，讓學(xué)生自主探索專業(yè)、課程相關(guān)的行業(yè)，讓學(xué)生能夠走出課本知識(shí)的限制，學(xué)以致用；另外一方面，學(xué)生只上了一堂課，對(duì)控制理論不懂，留下懸念，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步往后學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

2.2 《PLC 原理及應(yīng)用》中的教學(xué)思政

《PLC 原理及應(yīng)用》課程屬于工程實(shí)踐課，主要目的是教會(huì)學(xué)生使用PLC 這個(gè)器件來(lái)編程，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制。課程本身沒(méi)有復(fù)雜的概念和計(jì)算，所以其教學(xué)思政要從“民族復(fù)興”的宏觀理念切入。從目前來(lái)看，PLC 的教材主要是基于德國(guó)產(chǎn)西門子和日本產(chǎn)三菱，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本較高，維護(hù)受制于品牌方，靈活性差。另外，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，絕大部分也是用的西門子和三菱，雖然品牌方提供了教程，但僅限于基本操作，有些技術(shù)一直保密，所以大型設(shè)備的控制邏輯需要復(fù)雜的升級(jí)、改造、維護(hù)時(shí)，需要從國(guó)外調(diào)配對(duì)方工程師，成本極其高，且有多方面限制，極大地限制了中國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展。

近年來(lái)，出現(xiàn)了許多國(guó)產(chǎn)品牌PLC，但是由于起步較晚，尚未形成主流，因此缺乏與之相對(duì)應(yīng)的教材，這對(duì)于學(xué)生的民族品牌認(rèn)知是不利的。所以在教學(xué)過(guò)程中，立足于原本以西門子S7-200 型號(hào)的PLC 進(jìn)行技術(shù)講解，同時(shí)，課后作業(yè)要求學(xué)生整理國(guó)產(chǎn)PLC 主流品牌，各種品牌的特色、價(jià)格、優(yōu)缺點(diǎn)，并與國(guó)外主流品牌進(jìn)行對(duì)比，找差距，激發(fā)學(xué)生民族情懷。另外，要求學(xué)生與國(guó)內(nèi)自主品牌方建立聯(lián)系，參與實(shí)習(xí)，將學(xué)到的最先進(jìn)知識(shí)理念進(jìn)行推廣。

最后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行課程思政。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室的配套設(shè)備是西門子S7-200PLC，配備了多個(gè)基本實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的教學(xué)是在基本實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中各選擇三個(gè)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)教程提供了可運(yùn)行程序，學(xué)生主要任務(wù)是看懂程序接好線并進(jìn)行驗(yàn)證，通常來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)會(huì)有冗余，主要是留給學(xué)生自主設(shè)計(jì)。在教學(xué)思政改革的大環(huán)境下，可以鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合國(guó)內(nèi)主流品牌PLC，自主設(shè)計(jì)與該品牌對(duì)應(yīng)的控制程序，用自主品牌來(lái)實(shí)現(xiàn)所有原實(shí)驗(yàn)教程的功能，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。在以前的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，各種品牌PLC之間的程序設(shè)計(jì)雖然有不同的語(yǔ)法架構(gòu)，不能直接進(jìn)行移植，但遵循統(tǒng)一的思想，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生基本能夠完成用國(guó)產(chǎn)品牌PLC 實(shí)現(xiàn)原教材的各種控制任務(wù)。

經(jīng)過(guò)兩學(xué)期的教學(xué)驗(yàn)證，這種將思政教育融入課后設(shè)計(jì)拓展的方法，不僅能鞏固原有課本知識(shí)，提升學(xué)生對(duì)本門課的興趣，更重要的是，給學(xué)生思考的空間，變換思路解決同樣的問(wèn)題，結(jié)合“民族復(fù)興”理念，學(xué)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)情懷。

3 結(jié)語(yǔ)

將思政元素融入工科應(yīng)用型課程的教學(xué)，最重要的是結(jié)合不同課程的特色，找準(zhǔn)切入點(diǎn)。結(jié)合工科課程通常有實(shí)踐和設(shè)計(jì)部分的特點(diǎn)，從宏觀層面引導(dǎo)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際，帶著任務(wù)來(lái)探索和發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)中的思政元素?？梢杂行嵘龑W(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣以及愛(ài)國(guó)情懷，讓學(xué)生以主人翁的姿態(tài)主動(dòng)探索新知識(shí)，為“民族復(fù)興”貢獻(xiàn)自己的力量。