理工科专业课程思政教学模式探析

胡军 于浍

摘 要：

为了充分发挥课程思政的育人功效，任课教师通常将德育内容与专业课程教学进行结合。然而较为普遍的现象是，理工科专业课程教学与立德树人的结合依然不自然，难于达到预期的课程效果。究其原因主要有两个方面：首先是难于确定与课程内容密切相关且有效的德育资源，其次是难于将有限的德育资源有机地融入到专业课程教学过程中。为了进一步提升课程思政教学效果，打通专业教学和立德树人深度融合的“最后一公里”，高校教师有必要进行系统研究和深入思考，探索更科学、有效的课程思政育人机制。《网络化系统控制理论》是一门新兴的理工科专业课程，其蕴含的思政元素丰富而生动，通过对相关德育资源深入挖掘和分类，同时融入问题导向法、研究性教学法、实践教学法等方法，实现思政教育与典型教学案例的有机融合，从而构建理工科专业课程与立德树人有效结合的课程思政教学模式。

关键词：教育新时代;网络化系统控制理论;课程思政;问题导向;典型案例

DOI：10.15938/j.cnki.iper.2021.04.022

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1672-9749（2021）04-0107-04

2017年，习近平总书记在十九大报告中指出，中国特色社会主义已迈进新时代。新时代的到来对党和国家各项事业发展提出了更高要求。[1]教育作为社会进步、国家发展以及民族振兴的重要基石，新时代下教育体系的结构和发展模式正在发生变革和转型，需要以立德树人为中心，推进全员全方位全过程育人，构建思政课程、综合素养课程和专业教育课程“三位一体”的课程体系。2018年9月10日，习近平总书记在全国教育大会上着重对新时代下与教育发展相关的问题进行了论述，[2]为教育改革做出战略规划并指明发展方向。强调要想深入发展教育事业，就要努力构建德智体美劳全面培养的教育维度，形成更高水平的人才培养体系;深化教育体制改革，扭转不科学的教育评价导向;致力于培养创新型、复合型、应用型人才。因此，在新时代下，树立“培养德智体美劳全面发展的应用复合型人才”教育目标、坚持“把立德树人作为中心环节，融思想政治教育于专业教学全过程”的教育理念等，已成为新时代高校落实立德树人与人才培养根本任务的基础工作，也是高校教师提升课程育人效果，完成好传播知识、思想与真理，塑造灵魂、生命、新人等新时代重任所要面临的首要问题。

一、问题提出与文献综述

新时代强化各类课程的德育功能已经成为高校本科生、研究生教育教学改革的大趋势。现有关于课程思政的相关研究主要集中于如下方面：一方面，课程思政的意义、作用以及必要性。学者们普遍认为当今对学生品格的培养、正确价值观的建立以及健全人格品质的养成不能单纯地依赖高校专门开设的思想政治理论课，更需要将思政教育与其他专业课程进行有机结合。[3]此外，研究发现课程思政不仅不会影响或削弱专业课程的教学效果，反而能激发学生的学习兴趣与动力，有助于提升课程的教学内涵与专业育人成效。[4]另一方面，课程思政建设方法、实现途径的多方位探索。学者们对课程思政路径和方法的探索覆盖了国家指导（宏观）[5]、院校推进（中观）[6]、教师实施（微观）等多个层面。[7]不难发现，高校在课程思政探索方面取得了丰硕成果，主要分布在中国语言文学、外国语言文学等社会科学领域，较少涉及理工科课程。主要原因在于高校理工科课程思政化的案例较难寻找，挖掘课程背后的学理、人文以及伦理的难度较大。

理工科课程肩负着为国家输送科学技术人才的重要使命，特别是在把科学技术当作第一生产力的现代社会，更是关系到经济社会的可持续发展，还关乎国家整体发展战略的有效实现。作为高等教育的重要组成，尽管理工科课程指向的是注重理论知识或实践操作的内容，但在这些课程背后，往往隱含着一定的价值观念、思想意识。因此，对于理工科课程的讲授不能仅局限于单一的理论或实验层面，也不能采用传统灌输式教学手段，而是要立足于国家整体发展目标与教育改革规划，深度挖掘课程背后的人性考量、价值观念、战略定位，使学生在掌握课程知识的同时，拥有将爱国情怀转化为务实行动的意识。

基于此，本文着手理工科专业课程思政教学模式探析，从课程思政建设逻辑、核心目标以及教学方法等方面进行创新，从而构建理工科专业课程与德育教育的有效结合的课程思政教学模式。使课程思政实施于无形，潜移默化地影响学生正确价值观的形成，进而达到预期的教学效果。

二、理工科专业课程思政的建设逻辑及核心目标

基于理工科课程的培养特点，把教书育人与学生理想信念培养及爱国主义教育紧密结合作为课程思政建设的整体方向，以推进专业课程思政为宗旨，以培养理论素养高、创新能力强、具有家国情怀和使命担当的优秀人才为目标，结合实际案例提炼丰富思政素材，实现课堂讲授、课后研讨、小组学习、翻转成效检验、科研探索与竞赛实践等相结合模式下的“三全育人”。在落实立德树人根本任务的同时，逐渐形成具有理工科特色的育人教学模式。本文立足于新兴交叉学科，全面推进课程思政建设，具体建设逻辑及核心目标如下：

以教育部课程思政示范课程《网络化系统控制理论》为建设对象，该课程为数学专业研究生课程思政改革的试点课程。课程以“知识传授、创新能力培养和价值观养成”的三位一体化培养模式为特色，致力于深入挖掘授课内容中潜在的思政元素，促进专业知识与思想政治教育的有机结合。主讲教师及教学团队成员从教学内容、融合方式、教学方法、教学成效等方面进行创新，将课程中的思政元素进行梳理分类，进而为理工科专业课程思政建设提供具体、有效以及切实可行的实施方法，课程改革建设框架如图1所示。

《网络化系统控制理论》作为数学学科硕士研究生专业课程，以网络环境下复杂系统分析与控制的理论分析及综合方法为主线，系统地讲授网络化系统的相关理论及最新成果，使学生掌握网络化系统中各种网络诱导现象的本质及其建模方法、网络化系统的多指标控制、滤波及故障检测方法，培养学生对网络环境下复杂动态系统建模、分析与设计的能力，为培养相关领域科研和技术人才打好理论基础。

课程的任务是使学生基本掌握以下内容：网络化系统建模、分析与设计概述;网络环境下时不变随机非线性系统的滑模控制、同步控制、一致性控制、保安全控制、多指标滤波、故障检测;网络环境下时变随机非线性系统的优化递推滤波、未知输入估计、故障估计;网络环境中资源受限下神经网络、基因调控网络、传感器网络、复杂动态网络的多指标状态估计;网络化控制理论在智能电网领域中的应用;专业教学导向下学生创新能力培养与学业规划简述。通过课程思政的显性教育与隐性教育的统一融合，使学生树立正确的核心价值观、人生目标和政治理想，实现专业教学为导向的创新能力培养。

课程思政建设逻辑方向和重点：通过对“互联网+”时代网络化系统的实际背景、研究现状与前沿问题的讲授，激发学生的浓厚兴趣，引导学生抓住国家快速发展的战略机遇，将个人的价值体现融入国家发展建设舞台，激励学生树立并坚定远大的理想信念;通过网络化系统理论及应用在国内外发展状况的分析比较，增强学生投身专业研究的使命感、荣誉感，鼓励学生增强自信，努力把爱国情怀转化成为国家科技发展奉献力量的实际行动;通过最新研究成果的跟踪学习，使学生接触前沿科学问题，激发学生的求知欲和探索欲，引导学生扎实掌握专业知识、不断提升理论素养、快速提高科研创新能力。

课程思政建设目标：实现“课堂讲授、小组学习、翻转成效检验、科研探索”相结合模式下的“三全育人”，采用创新教学方法，激发学生的学习兴趣，打破沉默课堂。抓好课堂知识传授，引导学生夯实基础，把基础理论与前沿成果结合起来，解决课堂学习与科研实践难关联的问题;开展翻转课堂教学，引导学生换位思考，把知识学习与问题研究结合起来，解决被动学习与主动探索难转换的问题;注重应用能力提升，引导学生勇于实践，把知识传授与能力培养结合起来，解决理论学习与实际应用易脱节的问题;增强综合素养培养，引导学生德才兼备，培养学生成为政治品质好、理论水平高、动手能力强的优秀人才，真正地把专业教学与德育教学结合起来。

三、理工科专业课程思政的教学方法

目前，我国研究生教育教学改革正处在一个起步阶段，培养质量参差不齐，主要原因有：以讲授为主的传统教学方式难以调动学生学习的主观能动性，影响其对所学内容的理解与掌握;课程设置缺乏前瞻性，教学内容重理论轻实践，缺乏前沿思想、方法以及研究成果的引入。因此，本文创新性地构建了以下几种有机结合的教学方法，在全面落实思想政治教育的基础上，达到提升学生理论素养、创新能力的目的：

第一，情境陶冶法。该方法主要是以境染情、以境触情、以境陶情的方式，潜移默化地对学生进行德育教育，润物无声地影响学生的认知和情感，做到寓德育教育于教学之中。例如，网络化系统凭借自身的优势已逐渐成为各种远程控制和自动化应用的主角，在军事、航天、电力、医疗、交通、社交等诸多领域都有着成功的应用。通过展示网络化系统控制理论的广泛应用，进一步说明我国科学技术的飞速发展与进步，从而激发学生的爱国共鸣并坚定强国有我的信念。此外，在传感器网络融合估计及其应用章节，以环境监测及无人驾驶汽车路况感知为情景，突出展示传感器网络在民事领域中的应用之广泛，结合实例培养学生将理论知识和实际应用相结合的能力，使之切实体会知识来源于生活并服务于生活的道理，切身体会科技是促进国家发展的第一生产力，以此激励学生坚定积极投身于国家建设当中、努力贡献出自身力量的决心。

第二，案例教学法。根据教学目标要求，以一个或几个有代表性的案例为引例进行讲授或讨论，以激发学生的学习兴趣与动力。例如，以滑模运动的两阶段为例，引导学生合理规划人生，并分阶段实施努力。首先，设计人生的目标及目标所在的“滑模面”，在此“滑模面”上，即使受到一些外界因素干扰的影响，也会沿着“滑模面”趋近预定目标。其次，设计合适的“到达运动控制律”，从此刻开始，采用合适的“趋近控制律”则一定能到达预先设定的“滑模面”。以此引导学生平时多做学习计划并努力实施，前期打牢基础，后期便会有事半功倍的效果，最终使自己距离期望的目标越来越近，逐步实现自己的人生目标。

第三，疑问式教学法。教师将课程中出现的新概念、新内容以及前沿成果以提问的方式引出，推进课堂学习与科研实践的有机融合，培养学生形成良好的独立思考能力，打破沉默课堂。如，针对事件触发机制下的无线传感器网络分析与设计章节，在播放无线传感器网络示意图后，提出“什么是传感器网络？”的问题，然后通过学生回答、老师总结的方式，明确无线传感器网络的概念及特点。针对基于不完全测量信息的网络化系统分析与设计问题的讨论，采用提问方式，让学生思考并解决在测量丢失、传输延迟、信道饱和、网络攻击等情形下离散非线性随机时滞系统的量化控制问题、带有随机发生非线性和量化影响的鲁棒有限域滤波等问题，引导学生不要躲避学习及生活中的不如意，只要积极面对并确定合适的解决办法，就能解决困难，实现预期目标。

第四，研究性教学法。采用线上线下相结合的方式，以个人或学习小组的形式开展小型的课题研究，并通过翻转课堂将研究成果向老师及同学展示，引导学生换位思考，转换角色，变被动学习为主动探索。实施环节如下：确定问题。根据课程内容与课后思考中所提出的疑问，总结出有探索价值的问题。学生可根据自己的理解与兴趣有针对性地选择相应的开放性问题;独立探索。独立学习是学习者应具备的重要素质之一，从个体发展角度出发，在翻转环节的活动设计中，教师应注重培养学生的独立学习能力。从开始时教师的选择性指导逐渐过渡为学生的独立探索学习，把尊重学生个性理念贯穿翻转设计全过程，让学生建立自己的知识体系;协作学习。在翻转环节的交互性活动中，随机捕捉学生的学习动态并及时加以指导，每次互动至少包含小组内的2～3名学生，并为参与者提供交流讨论的机会，随时关注学生对控制器与估计器等设计理念和思想把握的准确性;交流分享。借助小型报告会、展览会、科技比赛等，完成学生间或小组间的成果交流与分享，达到集思广益、取长补短的教学效果，全面提高学习成效;反馈评价。教师及团队成员总结现有课程教学及相关研究中的评教方法，[8]从选题难度、完成程度以及创新度等多维度对学生的成果汇报进行評价总结，及时反馈给学生，检验课程改革成效并调整课程改革实施方式。

第五，实践锻炼法。它是落实以知促行、以行促知、学以致用的重要方法途径，是解决理论学习与实际应用脱节问题的有效措施。例如，在讲授事件触发机制下无线传感器网络分析与设计时，为了使学生能够将理论与实际相结合，增加了网络攻击下分布式滤波算法实现的仿真实验环节，讲授传感器网络拓扑结构、邻接传感器节点信息共享及网络安全设计与防御的重要性。结合实践操作提醒学生，网络信息作为现代科技发展的产物，已成为我们生活不可分割的一部分，如从过去的现金支付到现在的扫码支付、大数据时代信息检索与共享等已经极为普遍。网络在为实际生活带来便利的同时也亟需面对诸多网络安全问题，学生应该警醒并远离电信诈骗及校园贷等，提高做好自我保护的警惕性。

通过实践锻炼法，引导学生重视理论与实际相结合，使之成为掌握传感器网络知识、基本理论和基本技能的人才，善于用实际例子验证所提出方法的有效性和可行性，并鼓励学生用实际行动参与到祖国发展建设中，将自己的所学所知应用到国防科技与社会建设当中。

四、结语

教育新时代下，针对理工科专业课程教学与德育教育相脱节的现象、难于达到预期的课程思政效果的问题，本文以新兴的理工科专业课程《网络化系统控制理论》为例，深入挖掘该课程内容中蕴含的思政元素，探索实施“课堂讲授、小组学习、翻转成效检验、科研探索”等相结合的“三全育人”课程思政模式，采用情景陶冶法、案例教学法、疑问式教学法、研究性教学法、实践锻炼法等教学方法，充分展示了理工科专业课程的课程思政改革建设实践的全过程。本文所述课程思政教学改革的理论与实践已获得良好的教学效果，《网络化系统控制理论》获批教育部首届课程思政示范课程。

参考文献

[1] 习近平.决胜全面建成小康社会夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利—在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[N].人民日报， 2017-10-18（1）.

[2] 习近平.习近平在全国教育大会上强调坚持中国特色社会主义教育发展道路培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[N].人民日报， 2018-09-11（1）.

[3] 巩茹敏，霍跃.构建课程思政与思政课程协同效应的新审视[J].思想政治教育研究， 2021（1）：74-78.

[4] 于歆杰.理工科核心课中的课程思政——为什么做与怎么做[J].中国大学教学，2019（9）：56-60.

[5] 彭康洲，魏玉兰.我国高等学校英语专业思想政治教育的演变逻辑和新路径：基于大纲的审思[J].教育理论与实践，2021（3）：54-57.

[6] 何春根.大学语文思政教育功能与实践[J].教育评论，2020（9）：154-157.

[7] 张慧丹.英语课程思政的特点、问题和对策[J].教育评论，2020（8）：141-145.

[8] 王爽，马朝珉，张铁，等.影响学生评教结果有效性原因分析[J].中国多媒体与网络教学学报，2019（8）：61-62.

[責任编辑：张学玲]