“環(huán)境工程模擬仿真”課程的思想政治教學(xué)改革探索

周雪飛，余仕哲，張亞雷

（同濟(jì)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092）

2017年中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)新形勢下高校思想政治工作的意見》，大力推動以課程思政為目標(biāo)的高校課堂教學(xué)改革。隨后全國眾多高校開展了課程思政教育改革工作。同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院高度重視建設(shè)學(xué)科課程思政體系，積極推動專業(yè)課程教育與思想政治教育融合發(fā)展，以“三全育人”為教育目標(biāo)，致力于將學(xué)生培養(yǎng)成為具有正確的世界觀、人生觀和價值觀的生態(tài)文明建設(shè)者。

一、課程思政的定義和發(fā)展

課程思政起源于上海市教委自2014年起開展的高校教學(xué)試點［1］。之后大部分文獻(xiàn)都以概念定義作為研究的基礎(chǔ)。趙繼偉將課程思政解釋為“依托、借助于專業(yè)課、通識課而進(jìn)行的思想政治教育實踐活動，或者是將思想政治教育寓于、融入專業(yè)課、通識課的教育實踐活動”［2］。已公開發(fā)表的論文普遍認(rèn)為課程思政是一種教育理念（觀念）或者秉持該理念開展的思想政治教育實踐活動，其最終目的是育人、立德樹人。除了描述概念本身，辨析對象與其他概念的異同也是常見的研究方法。對于經(jīng)常與課程思政并列出現(xiàn)的思想政治教育，研究者傾向于使用“融合”“滲透”“同向同行”“協(xié)同”等詞語描述二者的關(guān)系；也有學(xué)者在分析了思政課程與課程思政這兩個外形非常相近的概念后，認(rèn)為領(lǐng)域內(nèi)的部分研究在開展過程中混淆了不同概念的界限，對高校思政課程是否應(yīng)該納入課程思政開展范圍提出了質(zhì)疑。

以課程思政為中心的教學(xué)改革發(fā)展至今產(chǎn)生的問題大致可以分為“人”和“體制”這兩方面。“人”的問題主要是部分任課教師的德育意識、思想政治知識儲備及教學(xué)能力尚有欠缺。“體制”的問題則表現(xiàn)為課程思政的考核評估機(jī)制、獎懲機(jī)制、校內(nèi)思想政治教學(xué)協(xié)調(diào)平臺等制度或平臺的缺失。因此除了教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，目前還需要基于思想政治教育的復(fù)合性和長期性特點建立過程性、系統(tǒng)性的多維度評價體系［3］。

上述復(fù)雜的現(xiàn)實問題以體系建設(shè)來解決為宜，包括師資隊伍建設(shè)體系、教學(xué)考評管理體系、教學(xué)資源保障體系等。王明慧建議未來要建設(shè)“一個適用于所有地區(qū)高校的評價體系”，以便不同地區(qū)不同高校分享思想政治教學(xué)建設(shè)經(jīng)驗，共同研究案例，最終以頂層設(shè)計的方式規(guī)劃高校思想政治教學(xué)的發(fā)展。

二、環(huán)境類學(xué)科開展課程思政的必要性

課程思政提出的現(xiàn)實背景是高校思想政治理論課與其他專業(yè)課長期出現(xiàn)“割裂”的情況；一些學(xué)校的課程存在意識形態(tài)屬性、邏輯與立場的缺失。任何教育都需要回答培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人等根本性問題。黨中央對我國教育提出了明確要求，即堅持社會主義辦學(xué)方向、落實立德樹人根本任務(wù)。習(xí)近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，我國高等教育必須堅持正確政治方向；在2018年全國教育大會上指出，培養(yǎng)什么人，是教育的首要問題，我們的教育必須把培養(yǎng)社會主義建設(shè)者和接班人作為根本任務(wù)。

保護(hù)環(huán)境是我國的基本國策，生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長遠(yuǎn)大計。環(huán)境類學(xué)科肩負(fù)著為國家培養(yǎng)解決城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程中復(fù)雜環(huán)境問題及環(huán)境治理與生態(tài)保護(hù)中科學(xué)問題專門人才的重任。而課程在人才培養(yǎng)過程中占據(jù)著決定性的核心地位，其質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此在環(huán)境類學(xué)科開展課程思政教學(xué)改革有明確的現(xiàn)實要求，即綜合培養(yǎng)人才的專業(yè)素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、道德素質(zhì)、人文素質(zhì)和政治素質(zhì)。以課程思政教學(xué)改革為抓手實現(xiàn)科學(xué)性和合理性的課程體系建設(shè)與改革是保證和提升高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

三、環(huán)境類學(xué)科開展課程思政的可行性

課程思政既是一種教育理念，也是一種思維方法。任何課程教學(xué)的第一要務(wù)都是立德樹人，任何課程教學(xué)都肩負(fù)德育的責(zé)任。高校教育工作者要將思想政治教育有機(jī)融入課程教學(xué)的各環(huán)節(jié)、各方面，實現(xiàn)立德樹人潤物無聲。環(huán)境類學(xué)科屬于以自然規(guī)律和運行機(jī)理為研究對象的理工科，其內(nèi)藏的豐富思想政治資源為隱性思想政治教育的開展提供了可能。

首先，環(huán)境類學(xué)科作為物理、化學(xué)、生物、地球科學(xué)等多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，其涵蓋的知識內(nèi)容非常豐富。所有知識的學(xué)習(xí)都服務(wù)于改造社會的目的，在推動人類文明前進(jìn)的同時改善人民群眾的生活質(zhì)量。教師可以鼓勵學(xué)生從社會需求出發(fā)進(jìn)行考察，通過勞動和社會生活的過程增加學(xué)生對專業(yè)現(xiàn)狀的認(rèn)識、對國情的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力和社會交往的能力，塑造學(xué)生服務(wù)國家、服務(wù)社會、服務(wù)人民的責(zé)任感和使命感。

其次，科技發(fā)展離不開人文因素的參與。自工業(yè)化以來，技術(shù)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題和社會問題比比皆是，如日本水俁病、洛杉磯光化學(xué)煙霧等事件已成為環(huán)境類學(xué)科經(jīng)典的教學(xué)案例。科技引發(fā)的問題終究要通過科技進(jìn)步來解決，然而缺少人文關(guān)懷會導(dǎo)致技術(shù)災(zāi)難一再發(fā)生。為避免重蹈覆轍，環(huán)境類專業(yè)課程遵循以人為本等理念，研究如何走出一條與自然和諧共生的生態(tài)文明發(fā)展道路。讓科學(xué)技術(shù)與社會結(jié)合、為人類服務(wù)，這是環(huán)境類學(xué)科發(fā)展的立足點，也是開展課程思政教學(xué)的切入點。

四、“環(huán)境工程模擬仿真”課程思政教學(xué)實踐

本文介紹的專業(yè)選修課“環(huán)境工程模擬仿真”作為同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教學(xué)改革的優(yōu)秀成果，其課程設(shè)計和教學(xué)實踐可為理工類學(xué)科課程開展課程思政教學(xué)改革提供參考。

“環(huán)境工程模擬仿真”是面向環(huán)境工程專業(yè)本科生和研究生的一門新興課程，主要內(nèi)容是針對環(huán)境工程常見工藝過程如水處理工藝、固體廢棄物處理、大氣污染控制等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用相關(guān)仿真軟件實現(xiàn)結(jié)果模擬預(yù)測和工藝優(yōu)化控制等。該課程涵蓋了專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)重要的原理方法、新技術(shù)和新發(fā)展，以“思政元素融入綜合素養(yǎng)課程”為出發(fā)點在教學(xué)過程中有機(jī)融入了生態(tài)文明理念、科技創(chuàng)新精神、實踐能力培養(yǎng)等思政元素；又逐步將近年來人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)融入環(huán)境工程領(lǐng)域，體現(xiàn)了專業(yè)發(fā)展的趨勢和多學(xué)科交叉的特色，收到了很好的教學(xué)效果。

（一）生態(tài)文明理念融入課堂教學(xué)

黨的十八大提出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”，這是新時代中國特色社會主義理論體系和中國特色社會主義事業(yè)“五位一體”總體布局的重要組成部分。目前中國環(huán)保形勢依然嚴(yán)峻，一方面工業(yè)生產(chǎn)和生活消費迅猛發(fā)展導(dǎo)致各種污染物的產(chǎn)生量與日俱增，另一方面很多長期被污染和破壞的自然環(huán)境還有待修復(fù)。

本課程開設(shè)的初衷之一就是通過新技術(shù)與數(shù)學(xué)模型結(jié)合，為上述環(huán)保問題的解決及環(huán)境工程專業(yè)的教育開拓新思路。模擬仿真技術(shù)是利用計算機(jī)求解特定模型中的一系列方程，通過計算結(jié)果展示各變量之間數(shù)值關(guān)系的技術(shù)。近年來隨著3D建模等技術(shù)的發(fā)展，模擬仿真可以以更生動、更貼近現(xiàn)實的方式呈現(xiàn)計算結(jié)果。

教師在授課過程中立足于生態(tài)文明建設(shè)的大局介紹了我國當(dāng)前的水污染狀況、污染物來源及水環(huán)境保護(hù)任務(wù)，由此引出計算機(jī)模擬仿真技術(shù)的作用；在課程結(jié)束時進(jìn)一步鼓勵學(xué)生主動探索模擬仿真技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域可能的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生將生態(tài)文明理念融入專業(yè)學(xué)習(xí)乃至生活中去。學(xué)習(xí)本課程后，有學(xué)生于畢業(yè)設(shè)計中使用了人工濕地、自然護(hù)岸、太陽能充氧等能源消耗少、處理效果好的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并利用水環(huán)境模型預(yù)測工程的效果，為解決中國城市河道“黑臭”問題貢獻(xiàn)了自己的力量。

我國生態(tài)文明建設(shè)的方向和重點之一是利用自然力保護(hù)和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。而研究設(shè)計人員可以利用模擬仿真技術(shù)更準(zhǔn)確地預(yù)測生態(tài)修復(fù)工程對環(huán)境和社會的持續(xù)影響，從而最大程度避免負(fù)面后果的產(chǎn)生?！碍h(huán)境工程模擬仿真”課程充分利用多媒體及可視化的表達(dá)方式，將生態(tài)文明、污染防治、鄉(xiāng)村振興等國家重大戰(zhàn)略實際案例與模擬方程軟件的教學(xué)相聯(lián)系，通過深入淺出的講授激發(fā)了學(xué)生的興趣；在對學(xué)生進(jìn)行知識傳授和能力培養(yǎng)的同時注重國情教育、社會主義核心價值觀教育，探索了學(xué)科育人的新途徑。

（二）科技創(chuàng)新精神融入課堂教學(xué)

我國“十三五”規(guī)劃提出實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，這是一份改變未來中國發(fā)展路徑的指南。習(xí)近平總書記指出：“科技是國家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂?！保?］在當(dāng)今大國博弈的舞臺上，創(chuàng)新是中國實現(xiàn)和平崛起的關(guān)鍵推動力。

在課程教學(xué)中工藝過程建模方法是主要內(nèi)容。一般基于物理、化學(xué)、生物化學(xué)等反應(yīng)理論建立復(fù)雜反應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后依賴計算機(jī)編程和強(qiáng)大的運算功能實現(xiàn)模型計算。從建模到實現(xiàn)模擬仿真計算需要大量時間進(jìn)行訓(xùn)練，這對于常規(guī)課程來說很難實現(xiàn)。于是在建模方法的基礎(chǔ)上采用已有軟件進(jìn)行模擬成為課程實踐的主要方式。但由于近年來國際形勢的波折起伏，編程軟件出現(xiàn)了在中國被限制功能或權(quán)限的現(xiàn)象，本課程常用的國外開源免費應(yīng)用軟件越來越難下載。這一變化對課程教學(xué)實踐帶來的影響引起了教學(xué)團(tuán)隊很大的警醒和反思：只有把方法和技術(shù)都掌握在自己的手里才能實現(xiàn)教學(xué)和科研自由。

“環(huán)境工程模擬仿真”課程教學(xué)過程中，教師向?qū)W生介紹了我國模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，即當(dāng)前泛用的核心軟件大多來自國外開發(fā)團(tuán)隊，既不便于獲取，又有產(chǎn)生路徑依賴的風(fēng)險。結(jié)合我國工業(yè)制造被國外軟件“卡脖子”的熱點新聞，教師鼓勵學(xué)生不畏艱難、積極開發(fā)有核心競爭力和自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，尤其是要填補(bǔ)研究用軟件平臺的空白。然后教師才開始介紹環(huán)境領(lǐng)域的各種模型和模擬軟件，并著重要求學(xué)生對模型、軟件的優(yōu)劣做出批判性陳述。之后幾位學(xué)生針對現(xiàn)實問題發(fā)表了自己的看法，表達(dá)了進(jìn)行科技自主創(chuàng)新的信心、決心。根據(jù)課后反饋，學(xué)生普遍認(rèn)識到了核心技術(shù)缺失不僅是科技發(fā)展水平的問題，還是關(guān)乎國家安全的戰(zhàn)略問題；只有通過科技創(chuàng)新和自主研發(fā)核心技術(shù)，我國才能實現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)。

創(chuàng)新要靠人才實現(xiàn)，只有價值觀和創(chuàng)新能力并重的教育才能培養(yǎng)出德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才。在教學(xué)實踐中，“環(huán)境工程模擬仿真”課程為學(xué)生帶來了分析問題的新角度、新思想，激發(fā)了學(xué)生科創(chuàng)報國的熱情；教師對于國內(nèi)外前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的介紹，使學(xué)生能夠立足專業(yè)發(fā)展前景看問題，綜合運用知識進(jìn)行科技研發(fā)以解決當(dāng)下和未來的環(huán)境問題。這樣的教學(xué)實踐不僅保證了課堂不會淪為模擬仿真軟件的技能培訓(xùn)課，還使得學(xué)生的思想道德素質(zhì)和辯證思維能力得到充分發(fā)揚(yáng)，真正將“育人”二字落到了實處。

（三）實踐的觀點貫穿課程教學(xué)

實踐論是辯證唯物主義的重要內(nèi)容：社會實踐是認(rèn)識的目的和歸宿；真理的標(biāo)準(zhǔn)只能是社會的實踐。環(huán)境類學(xué)科培養(yǎng)的人才應(yīng)將所學(xué)知識用于改善人民生活環(huán)境，踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，將個人奮斗融入生態(tài)環(huán)境保護(hù)的社會事業(yè)。

按照教學(xué)案例的設(shè)計，教師從講授計算機(jī)仿真的基礎(chǔ)理論及軟件操作方法開始，引導(dǎo)學(xué)生使用模擬仿真軟件完成以現(xiàn)實污染問題為背景的算例。課上某小組使用編程軟件研究了厭氧生物膜反應(yīng)器的運行參數(shù)對處理效果的影響；隨后全班師生針對小組成果進(jìn)行了開放性討論，總結(jié)出了上述工藝的運行特點及改進(jìn)措施，并進(jìn)一步認(rèn)識到模擬仿真技術(shù)是一種虛擬實踐、發(fā)生于計算機(jī)構(gòu)建的“虛擬”世界，從中獲得的認(rèn)識還有待現(xiàn)實實踐的深化。

上述案例展現(xiàn)了本課程配合課程思政教學(xué)改革構(gòu)建的教學(xué)模式：通過搭配上機(jī)實踐、課堂老師現(xiàn)場講解及練習(xí)，學(xué)生在課上可以邊操作邊與老師、同學(xué)及時交流發(fā)現(xiàn)的問題；又采用組合的教學(xué)形式讓學(xué)生組隊，并根據(jù)各自特長、興趣在團(tuán)隊中承擔(dān)相應(yīng)工作、完成課堂作業(yè)。這就將思想政治教育成效貫穿于課堂匯報、分組研討、期中論文、期末考試等考核方式中，構(gòu)建了新的課程評價體系。

所有科學(xué)理論的發(fā)展都離不開實踐的檢驗。高校培養(yǎng)的復(fù)合型、創(chuàng)新性人才必須要有從文獻(xiàn)檢索、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等實踐中獲取有效結(jié)論的研究學(xué)習(xí)能力。從教學(xué)結(jié)果來看，學(xué)生通過操作模擬仿真軟件掌握了量化分析現(xiàn)實問題的工具，又結(jié)合了多種信息技術(shù)展示結(jié)論?？梢哉f，學(xué)生利用新技術(shù)達(dá)成了認(rèn)識和實踐的循環(huán)發(fā)展，最后又回歸實踐，鍛煉了自主學(xué)習(xí)的能力。這體現(xiàn)出了理工科知行統(tǒng)一的思政特色。

結(jié)語

從目前公開文獻(xiàn)來看，許多高校都在探索具有特色的課程思政教學(xué)內(nèi)容，還有一些院校已經(jīng)在環(huán)境類學(xué)科的教學(xué)中應(yīng)用了模擬仿真技術(shù)。而本文提供了一個新視角，即從課程思政教學(xué)改革入手，探討環(huán)境學(xué)科與模擬仿真技術(shù)交叉課程如何開展隱性思想政治教育?？偟膩碚f，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的高等院校應(yīng)梳理各專業(yè)課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，實現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一。環(huán)境學(xué)科結(jié)合自身特點的課程思政教學(xué)應(yīng)以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想和生態(tài)文明思想為指導(dǎo)，多層次、多模塊、潛移默化地進(jìn)行思想政治教育，鼓勵學(xué)生“將論文寫在祖國大地上”，努力提高自身的創(chuàng)新實力，為建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展而不懈奮斗。