“流体力学”课程教学中思政元素的有效融入

刘红敏，田镇，章学来，高文忠

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

一、引言

党的十八大报告明确提出要把立德树人作为教育的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调,要用好课堂教学这个主渠道,各类课程都要与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[1]。为把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量，教育部于2020年5月28日印发《高等学校课程思政建设指导纲要》[2]，强调全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措，明确了课程思政建设目标要求和内容重点，为高校落实课程思政指明方向并提出具体要求。学者们对课程思政的基础性问题、实现模式、各学科专业课程思政具体实践、课程思政推进中存在的问题等进行探讨，取得了丰硕的理论与实践成果[3]。

理工类专业课程具有很强的客观性、专业性、实践性、逻辑性和自洽性特点，在理工科课程中成功开展课程思政教学，必须深刻理解理工科课程的专业特征，深入挖掘或设置与理工科课程专业特征相匹配的思政要素，才能有效发挥出理工科开展课程思政的独特优势[4-5]。如何深入挖掘专业课程中蕴含的思政元素，并有机融入专业课程教学，让学生在学习专业知识的同时潜移默化地接受思想政治教育，是高校课程思政研究的重点和难点[6]。本文以上海海事大学能源与动力工程专业的基础课程“流体力学”为例，探讨工科专业课程教学中思政元素的挖掘及具体融入路径。

二、“流体力学”课程思政教学目标与实现思路

1.课程特点及课程思政难点

“流体力学”课程以探索流动规律和阐明能量转换规律为核心，结合能源动力类专业教学需要，落实“立德树人”根本任务，把“以学生为中心”的教学理念贯穿于课程教学全过程，应充分挖掘思政元素，将思政元素和专业知识自然融合，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，实现课堂教学学生主体与教师主导相统一。同时“流体力学”是一门专业要求较高的理工科基础课，课程内容中力学理论分析较多，涉及高等数学知识应用，公式复杂且难以理解，并且课时紧张，融入思政元素的教学需要精心设计、合理渗透。在课堂上，教师不能只是简单穿插思政内容，为了思政而思政，思政元素不能和知识点分离，不能泛泛而谈、浅尝辄止。同时，当代大学生独立自主并具有一定的创新意识，机械说教式的思政教育学生接受度差，效果不理想。整体来说，目前课程思政建设尚处于初步阶段，“流体力学”课程中思政元素开发挖掘不够充分，缺乏统一的课程思政体系。

2.课程思政教学目标

专业课程实施课程思政要根据专业课的课程特点，科学规划课程思政的目标和形式。能源与动力工程专业“流体力学”课程思政的教学目标如下：

(1)培养辩证唯物主义自然观。“流体力学”属于物理学和力学的交叉学科，理论推演、受力分析、计算公式较多，要在专业课教学中让学生学习“透过现象看本质”，理解流体力学与固体力学之间的区别，接受“经典理论”与适用于“流体力学”的“修正”，接受“争论与解放思想”，将“科学理性、求真求实、尊重客观规律”这一在专业课程中天然存在的思政元素进行深入发掘并有机附着于相关知识点，进而将其融入学生的知识体系中[4]。

(2)培养严谨的工程精神、工匠精神。为了打破“流体力学”基础课的局限性，打造与本专业相关的特色型专业基础课，在课程讲授的过程中，结合先进的工程实例，如“蛟龙号”深潜器设计、“C919”大飞机机翼设计、“港珠澳大桥”抗风性设计等项目，提高学生专业兴趣，培养良好的科学素养及严谨的工程精神、工匠精神，同时也避免了专业基础课与专业课之间的脱节。

(3)增强民族自豪感和历史使命感。在深入分析“流体力学”课程大纲、课程性质和特点的基础上，结合我国流体力学发展史和发展最新成就，有机引入“中国智慧”“中国智造”“社会主义核心价值观”“创新与发展”等元素，提升学生的文化自信和技术自信，增强民族自豪感，激发学生投入国家创新发展的使命感。

3.思政元素的挖掘与课程设计思路

教师在课程建设中认真梳理专业课教学内容，深入挖掘专业知识中蕴含的课程思政元素，再有机融入课程教学中。“流体力学”课程思政元素的挖掘融合思路主要包括：

(1)从专业知识点中发掘思政元素；(2)深挖教学理念中所蕴含的哲学思想与科学理性价值观；(3)讲述教学内容涉及的与流体力学有关的国之重器，结合先进的工程实例提升学生的民族自豪感和文化自信；(4)对专业相关社会热点和应用于国计民生的科技前沿问题进行讨论，通过多维度的思考、比较和理性分析，提高学生的政治站位、辨识能力和社会责任意识；(5)挖掘实验课程中蕴含的思政元素。

在教学设计上，教师提前将课程思政元素以文字、图片、数字媒体视频等形式渗透到多媒体课件中。选择的案例要结合工科科学数据，使学生循序渐进地理解基本概念、原理，实现专业知识与课程思政协同并进，形成一条课程思政的脉络并与专业理论和知识体系融为一体。课前布置预习任务，学生根据预习任务分组梳理知识，明确疑惑问题并反馈；课上教师查看并统计学生课前预习的情况及反馈的问题，授课中可以进行案例导入和分析，实施翻转课堂以及小组讨论等不同授课方式；学生以小组形式翻转讲解和拓展问题，师生进行进一步探讨解答。教师布置课后复习问题，跟踪指导学生，并评价学生提交任务的质量及课后的学习效果。学生完成课后测试、作业和学习反馈等任务，并总结学习心得。设计融入思政教育理念的课程评价方式，并对评价结果进行反思以进一步改进教学。

思政元素与教学内容、教学方法的融合如图1所示。

图1 思政元素和教学方法的融合框架

三、“流体力学”课程教学中思政元素融入的具体实施

“流体力学”的课程思政应基于课程思政目标，深入发掘并系统整理专业教学内容中的思政元素，根据专业内容和学生认识规律确定合理的教学方法和教学技巧，在教学过程中，将思政元素巧妙渗透于各个教学环节，并注意将思政元素紧密依附于具体的知识点进行传递。在合适的教学策略下，这些思政元素便能伴随着专业知识一起固化于学生的知识体系中，并在今后运用专业知识的过程中，让专业知识与思政元素相互交融，在润物无声中达成学生思想价值观的内化，实现专业教育和思政教育的统一[4]。挖掘中国自主创新的行业案例，采用多种教学模式，与专业知识点有机融合。“流体力学”课程思政元素挖掘与具体实施见表1。

表1 “流体力学”课程思政元素挖掘与具体实施

1.在典型历史事件分析中培养辩证唯物主义自然观

如在讲述卡门涡街时，让学生提前观看塔科马海峡吊桥塌陷的数字媒体视频，并进行相关桥梁振动的资料搜集，上课时再延伸拓展中国虎门大桥异常抖动的原因分析，引导出涡振的讲解。“塔科马海峡吊桥”1940年通车后不到五个月就倒塌了，这个事件成为研究由空气动力学卡门涡街引起的建筑物共振破坏力的活教材，并且也被记录为20世纪最严重的工程设计错误之一，生动形象地表现了涡街现象的危害和桥梁制造安全的重要性。人们对塔科马海峡吊桥事故的原因进行了研究，有两种不同的意见在进行争论，美国著名空气动力学科学家冯·卡门分析证明“塔科马海峡吊桥坍塌”的罪魁祸首是卡门涡街引起的吊桥共振。

“塔科马海峡吊桥”在设计时为了追求美观及节省成本，使用过轻的物料，发生共振的破坏频率与卡门涡街接近。这个案例使学生深刻认识到要“透过现象看本质”，工程技术人员要具备责任意识和科学精神，进而引导学生探寻历史上相关的卡门涡街现象并做主题讨论。

再如在讲述Navier-Stokes(N-S)方程时，根据具体问题的简化特点，可以对运动方程进行简化，再根据初始条件和边界条件，便可求出解析解或数值解。对理想流动，认为流体无黏性，这时运动方程简化为欧拉方程；当流体静止不动时，则运动方程简化为欧拉平衡微分方程，流体力学理论高度和谐统一。只要透过现象抓住事物所遵循的本质规律，问题便变得易于解决。在教学中自然而然地融入生动鲜活的案例和理论，树立科学的世界观和方法论，用辩证唯物主义科学解决工程问题，学生既学到专业知识，又受到思想熏陶。

2.在理论分析和精准计算中培养工程精神

如在讲述流体液面静压力分析时，采用视频图片讲述水利史上的典范工程三峡大坝——当今世界最大的水力发电工程，引入大坝受力计算，并关联到“蛟龙”号深潜器。录制讲解视频课前预习，课堂上让学生讲解“蛟龙”号深潜器的受力分析。“蛟龙”号载人潜水器最终下潜7062 m，在此深度条件下,“蛟龙”号承受着巨大的深水压力。通过分析“蛟龙”号深潜时的应力状态，让学生认识到“蛟龙”号的科技含量，了解“蛟龙”号载人潜水器的沉浮原理。课后拓展统计全球大深度载人潜水器耐压壳设计特性，认知“蛟龙”号推动了我国深海技术的全面发展，开辟了深渊科学新领域，开创了深海高效勘察新模式。

通过案例讲述和静压计算，培养学生严谨的科学精神和工程精神，也使学生深刻认识到祖国的强大，增强他们的民族自豪感和自信心，同时传承坚持不懈、刻苦钻研、敢为人先的开拓进取精神。思政元素与流体静力学计算知识和案例受力计算紧密结合，进一步提高学生的专业兴趣和学习动力。

3.在国家重器的介绍中培养工匠精神和责任担当

工匠精神和责任担当的培养采用问题导入的教学模式，在第四章和第六章相关教学内容中关联切入。相似原理与量纲分析内容可以有效关联到中国的空气动力研究与发展中心和C919风洞模型试验，采用问题导入方式，提出了三个问题“飞机如何节省消耗能源”“如何将噪音降到最低”“当飞机过高结冰时如何保证安全”，让学生了解相似模型建立的必要性和经济性，而且模型建立时要抓住问题的主要矛盾,解决关键问题，提炼简化模型。

具有我国完全的自主知识产权的C919空气动力设计减阻5%，以机翼为例讲解物体绕流运动时的升力和阻力以及实验中升力和阻力的测试情况。C919大型客机从研制到交付再到试飞成功，凝聚了中国科学工作者勇于创新、奋力攻关的不懈努力，证明了我国自主创新能力的大幅提升。授课过程中有机引入“中国智慧”“中国智造”等提升民族自豪感和具有科技创新精神的元素，同时让学生在讲述有关飞机制造研发等拓展内容，生动的例子使得学生对知识点的掌握更为轻松、深刻，同时感受到专业知识背后蕴含的强大的精神力量。

思政元素与专业知识的融合中既不能用力过猛、喧宾夺主，也不能简单粗暴、浮于表面，要像盐溶于水一样自然并具有一定的思想冲击力。成功的课程思政会在能力培养和知识传授中潜移默化、润物无声地实现立德树人、价值塑造的育人目标。

四、课程思政实施效果评价

课程思政的实践和效果评估应以“学生为中心”合理构建评价标准和评价方法[7]。本文主要从学生的学习感受度和对参与教学活动的实际获得感进行评教指标构建，这是课程思政“学”的评价，目的是客观反映课程思政教学中知识传授与思想启迪、价值引领的结合程度，以提升教学效果和进行持续改进。

学生评教反馈包含学习目标、学习内容、学习过程、学习成效和教师形象5项评价指标，评价权重分别为0.15、0.25、0.25、0.25、0.10[8]。学习目标是指教师明确本课程的综合知识、实践能力和情感态度等；学习内容是指教师对课程专业知识中所蕴含的哲学思想、情感认同等思政元素的把握和贯穿有效合适；学习过程是指教师讲课具有逻辑性和投入度，激发了学习动力和创造性，教师善于融入真实的工程情境，培养专业自豪感和责任感，教师安排了富有成效的讨论与互动活动；学习成效是指理解了课程所涉及的工程美学、专业伦理和职业素养等问题，促进获得和发展公民品格、科学精神、家国情怀、全球视野、辩证系统思维等；教师形象是指教师精通所授课程领域，严谨治学，教师尽职敬业、热爱学生，富有科学精神。每项指标分五个等级，分别是“非常赞同”“比较赞同”“基本赞同”“较不赞同”“很不赞同”。

调查在能源动力工程专业2020级卓越班大二第一学期进行，调查对象共27名在校学生。根据学生提交的反馈表整理数据，结果表明“流体力学”课程思政综评百分制为92分。其中对于学习目标和教师形象评价很高，表明学习目标清晰和具体，充分考虑到学生在思想政治教育方面的学习基础、兴趣与学习习惯等，有利于学生思想政治素养的进阶式发展，并与课程紧密相关；进一步表明教师针对课程体系各部分特点有效融入思政元素内容，教师拥护党和国家的方针政策，业务水平较高。而学习过程这一项学生评价平均值偏低，这是由于“流体力学”课程内容本身具有一定的挑战和难度，如何把理论基础知识讲解得更加深入浅出是“流体力学”教学的一个目标，更要提升课程思政内容与课程形式(翻转课、小组研讨、实践课等)的匹配度、教学模式与课程思政教学要求的匹配度、评价机制与课程目标及内容的匹配度。

课堂的学习不仅仅是对课本知识的解读和传授，更要对学生的思想建设起到启蒙与引导作用，学生也可以在老师的讲授中开阔眼界，接受新鲜的、积极向上的观点。本次融入思政元素的“流体力学”课程结束后，学生撰写了心得报告，与教师积极沟通，分享自己对“流体力学”课程知识和思政元素的感悟。这些感悟与课程思政教学目标——辩证唯物主义自然观、工程精神、科学精神、工匠精神和增强民族自豪感高度契合，分别体现在学生A、B和C的心得报告中。学生D的反馈则说明学习过程中确实有同学跟不上节奏，并给出了建议，这也进一步说明了学习过程反馈分值偏低的原因。部分学生建议教师课堂上再多一些互动和反馈，调动所有学生的积极性；建议留给学生多一些时间预习和复习，因为上课节奏紧凑、知识点密集，稍不留神就无法紧跟教师的思维。

学生A：在学习流体流动的守恒方程及规律时，认识到复杂多变的流体运动居然也可以像固体运动那样使用数学方程来求解和描述，力和运动之间存在着必然联系，同时也知道了自然界万事万物中客观存在的内在本质关系，更重要的是了解到物理现象背后往往隐藏着客观的规律，在观察物理现象的同时于无形之中培养了科学的世界观。

学生B：近几年我国研发“蛟龙”号和“C919”，在运用具体事例讲述课本知识的时候，老师也为我们讲述这两项研究成果背后的艰辛。在老师富有感染力讲解中，我能感受到老师对国家自主研发能力的骄傲。虽然没有亲身参与研发，但是内心被这些科研团队的不求名利、刻苦钻研、勇于创新的精神所激励。

学生C：在流体流动过程中，能量守恒定律表明流体的动能、位势能和压强势能之和为总的机械能，三者之间可以相互转换。我们常常将流体流动的能量守恒演绎为“人生的能量守恒”。换言之，人生总是能量守恒的，你付出了多少汗水，就会有多少收获。

学生D：在授课过程中，老师从一个知识点拓展到一连串的多个知识点，并能从广度中求深度，用启发提问的方式让同学对问题进行深刻思索、展开讨论，形成老师与同学的互动关系。在自主学习阶段，有些同学的基础数学知识没有掌握好，希望老师能在预习过程中多对学困生进行帮助；在小组交流阶段，老师要安排学优生对学困生进行帮扶，并将此项工作列入小组考核评价中；在展示阶段，尽可能多给学困生展示机会。

五、结语

课程思政是将思想政治教育融入课程教学的各环节、各方面，在课堂传授知识的同时结合学科特点渗透德育教育，将教书育人落实到课堂教学，达到润物无声的教育效果。提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，注重科学思维方法的训练、科学伦理和工程伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。本文以上海海事大学能源与动力工程专业的“流体力学”课程为例，结合具体授课内容，挖掘蕴含的思想政治教育资源及思政元素，设立三个主要课程思政教学目标——辩证唯物主义自然观，工程精神、工匠精神，民族自豪感和使命担当，并对思政实施效果进行了“学”的评价。反馈包含学习目标、学习内容、学习过程、学习成效和教师形象5项评价指标，其中学习目标和教师形象评价很高，而学习过程这一项学生评价普遍偏低，学生在课程结束后的心得体会中给出强化学习过程的进一步建议。针对“流体力学”这种对数学知识要求高的专业基础课程，要加强对学困生的预习答疑和鼓励学困生交流展示学习成果。综合来看，课程思政只有通过大量的教学实践，教师加强与学生的互动沟通，不断总结完善，才有可能逐渐提炼出课程思政建设的实践原则和基本规律。