新工科背景下的課程教學改革實踐
——以“多目標決策理論及方法”課程為例

方國華，黃顯峰，聞 昕

（河海大學 水利水電學院，江蘇 南京 210098）

立德樹人是推進思想政治理論改革創新過程中必須落實的中心環節。學校想要構建高水平人才培養體系，促進學生全面發展，就要將專業課程教學與思想政治教育相融合，實現各類課程與思想政治理論課同向同行，協同發展。

為適應新產業、新技術、新業態的發展，提升國際競爭新優勢，教育部積極推出了新工科建設，面向新時代工科人才培養目標，要求健全多元化人才培養結構，培養具有分析問題解決問題能力、交叉融合能力、溝通能力、道德素養、家國情懷、可持續發展能力等核心素養的全面發展的高質量工程人才［1］。新變革引領新發展，隨著新一輪科技的飛速發展和產業革命的來臨，以講授與板書為代表的傳統工程教育教學理念已經不能很好地適應實際社會越來越高的要求，高校亟須培養一批能夠引領發展潮流的高素質人才。在這個新形勢下，高校新工科建設勢在必行［2］。

工科課程往往理論公式較多、邏輯性及抽象性較強、注重工程實際。學習“多目標決策理論及方法”等工科課程，同學們需要具有一定的高等數學基礎，同時還需學習“概率論與數理統計”“數值分析”“最優化方法”等系列前置課程。這就導致學生學習“多目標決策理論及方法”等課程存在一定困難，產生了畏難情緒；其次，大量的數學公式可能導致課堂乏味、缺乏互動，久而久之學生對該門課程失去了學習熱情，學習積極性不夠；同時，工科課程工程性較強，旨在培養學生分析和解決實際工程問題的能力，傳統的理論教學主要以理論講授為主，通過新媒體和板書的方式進行，難以滿足對工科學生實踐能力的要求，容易導致學生強理論基礎、弱實踐能力的結果，難以實現高校人才培養與用人單位人才需求的無縫銜接。新工科背景下開展工科課程教學改革，融入課程思政，提高教學效果十分必要。

一、“多目標決策理論及方法”課程概況

多目標決策是從若干可選的方案中選擇最佳方案，用于解決當前或未來可能發生的問題，決策階段包括系統規劃、設計、制造等多個階段。多目標決策方法充分考慮了問題涉及的各種決策要求，以便于決策者選出最佳均衡方案［3］。該方法具有較好的適用性，已在工藝設計、水資源利用、能源、環境、人口、教育、經濟管理等領域得到了廣泛使用。

河海大學“多目標決策理論及方法”課程開設于20世紀70年代末，不僅是水利水電工程專業、水利水電建設與管理專業學術型碩士生的專業課程，也是全日制和非全日制水利工程專業碩士的專業課程。課程內容包括多目標決策的概念、特點、理論基礎、關鍵要素及發展概況，多目標決策向量優化理論及效用理論，非劣解生成技術，離散和連續多目標決策技術，發展中的多目標決策方法，區域水資源多目標規劃及水庫多目標優化調度等［4］。

經過多年的課程建設和教材建設，本門課程獲2016年江蘇省研究生培養創新工程優秀研究生課程和2018年度河海大學研究生精品教材建設項目。2021年該課程完善了網站建設，實行了線上教學。

二、思政元素挖掘與融合

（一）課程思政元素

一直以來，教師在課堂教學的過程中往往過于重視理論知識的講解，而忽略了在知識傳授的同時進行思想政治方面的教育，形成了“重教輕育”的現象。因此，有必要對課程蘊含的思政元素進行挖掘，將立德樹人的培養目標通過潤物無聲的方式實現，將專業知識的講授與課程思政有機結合，讓學生樂在其中。

“多目標決策理論及方法”課程思政建設結合了水利類專業特色，又體現出忠誠、干凈、擔當、科學、求實、創新的新時代水利精神。通過知識傳授與價值引領相結合，將思想政治育人目標與新工科課程教學目標高度融合，使學生能夠了解多目標決策基本理論，掌握多目標問題的評價與決策技術，能較好地運用多目標決策理論方法解決生產實踐中遇到的決策與評價問題，同時認識、恪守、自覺踐行社會主義核心價值觀，堅定“四個自信”，培養學生作為水利人的自豪感和使命感。

（二）課程思政設計

針對課程教學內容，深度挖掘課程所蘊含的思想政治教育資源，采用將思政元素與課程主要知識點自然耦合的方式，在教學大綱中重組了課程知識體系與教學單元，充分發揮課程教學的價值與家國情懷、個人品格、科學觀等精神引領作用［5］。

如講授我國水利水電工程建設的發展和取得的成績時，圍繞社會主義核心價值觀，弘揚民族精神，深入開展中國夢宣傳教育，從而提升學生的民族自豪感，使其激發專業學習興趣，增強理想信念，提升自我價值。講解新安江水電站、三峽工程、白鶴灘水電站的偉大壯舉時，融入集體主義精神，弘揚優秀治水傳統和寶貴精神財富，突出體現大禹精神、都江堰精神、紅旗渠精神、九八抗洪精神等，激發學生的民族榮譽感和自豪感。講授梯級水庫聯合調度時，強調總體思路服從大局意識和核心意識，注重水利工程調度的中國元素，包括政策（規范）、意識、文化等的追求。

（三）教學環節設計

首先是增加案例講授。通過信息媒介介紹先進人物的典型事跡，通過案例展示介紹我國水利水電建設成就，通過案例講解介紹水利水電工程多目標規劃決策技術創新。本課程設置了如下教學案例。

案例1：大渡河流域水電站多目標優化調度。本案例應用于課程第二章《多目標決策基本理論》教學，通過建立防洪、發電、生態等多目標梯級電站智能調度決策邏輯體系和流程，實現了對于各類復雜工況的智能適應、匹配和切換，在不同工況下智能生成科學的調度決策方案，可幫助學生更好地理解效用理論和效用函數的表達形式，結合工程案例的實際應用，解決傳統理論方法和公式推理過于晦澀，學生理解和運用困難的問題。

案例2：烏江渡水電站廠內經濟運行。本案例應用于課程第六章《發展中的多目標決策方法》教學，通過開展烏江渡水電站廠內經濟運行研究，以耗水量最小為優化目標，考慮機組振動區等各類約束，實現復雜工況下電站負荷的高效和科學分配，在優化機組運行工況的同時，提升水資源利用效率，可幫助學生更好地理解和運用遺傳算法等理論方法。

案例3：南水北調東線江蘇段受水區水資源多目標優化配置。本案例應用于課程第七章《區域水資源多目標規劃》教學，結合復雜調水工程案例，建立針對多工程、多主體、多目標的水資源優化配置方式，在多時間尺度、多空間范圍、多利益主體之間進行協調和平衡，幫助學生更好地理解區域水資源多目標規劃理論方法。

案例4：北盤江流域水光互補優化調度。本案例應用于課程第八章《多目標水庫優化調度》教學，構建了多尺度嵌套的多能互補調度決策模型，保障了電力系統安全穩定運行和電力可靠供應，并滿足了長期尺度下水光互補系統對調度效益的要求。該案例代替了傳統較為簡單的單一水庫調度案例，通過科學靈活地處理更加復雜的多目標調控要求，進一步加深了學生對于多目標決策理論的理解及技術方法的運用能力，同時讓學生了解了多能互補等前沿領域知識。在增加案例講授的同時，加強研討互動、課堂測試等多種教學環節；設計不同的主題進行小組討論，分組制作專題PPT，進行匯報和討論。

課程評價為過程性評價，涵蓋學生自主學習及課堂表現、專題匯報成績、結課論文、課程思政感想等。

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三、信息技術開發與融合

隨著“中國制造2025”的實施，人才的標準要求也越來越高，高校面臨著前所未有的機遇和挑戰。新工科背景下，產學合作協同育人的課程思政建設，需要對課程結構進行調整，推動專業課程與思想政治教育同向同行。具體而言，要充分發揮課堂教學主渠道作用，改革思想政治理論課教學，基于上述優勢資源支持，有機地將理論與實際結合在一起，善于借助“互聯網+教育”平臺，適當植入企業實踐案例，強化學生的感知能力［6］。

多目標決策工作會遇到很多復雜問題的建模工作，計算工作量大，編制計算機軟件可提高工作效率。教學過程中，鼓勵學生開發計算機軟件，對于發展中多目標決策計劃，如模糊綜合評判法、物元分析法、投影尋蹤法、模糊優選法、熵權理想點法、遺傳算法、混沌優化算法、云模型評價等，都要求開發軟件完成。

對于多目標決策在區域水資源規劃中的應用和多目標決策在水庫調度中的應用兩個部分的教學環節，可考慮三維軟件開發使用，制作出三維動態模擬效果，能有效模擬出水庫洪水演進過程和水庫調度過程中水位的動態變化過程等。也可以通過BIM軟件等，對流域和水利工程進行數字孿生，從而更加直觀地顯示多目標調度決策過程。

四、以學生為中心、產出為導向

圍繞世界高等教育發展的先進理念，普通高等學校本科專業類教學需要重點突出以下三大原則：（1）始終堅持以學生為中心，結合學生的能力與特點，從教學形式、教學方法及教學實踐等方面出發，不斷創新與改革，激發學生的學習興趣，提升學生的學習潛能，促進教學形式由“教得好”向“學得好”轉變。（2）結合社會經濟的發展需求來設定人才培養目標，及時完善培養方案，不斷更新教學內容，培養高素質工程人才。（3）建立教學質量保障體系，通過評價、反饋及優化改進的方式，不斷提升教學質量。

研究生課程教學更加重視以學生為中心，以產出為導向。課程教學不能僅僅完成教學內容，而是要求學生在學完本門課程后，能收獲專業知識，完成相應的成果。“多目標決策理論及方法”課程在學生中心、產出導向方面，可以加強學生主觀能動性和成果凝練。

本課程以學生分組討論形式為主，安排學生分組討論主題，共分為若干個小組。每個小組一個主題，制作課件并進行錄屏。小組匯報后，老師和學生對匯報內容進行交流討論，相互學習，共同提高。

結語

新時期高校要堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，堅持把立德樹人作為根本任務，積極推動思想政治教育與專業教育同向同行。“多目標決策理論及方法”課程內容豐富，理論與實踐并重，為使學生更好地學好本門課程，需要在今后加大教學改革力度，充分融合課程思政元素和信息技術，體現學生中心、產出導向的教育理念，真正為培養擔負中華民族偉大復興的“有理想、有本領、有擔當”的時代新人而努力。