高校工科專業(yè)流體力學與設備課程思政建設及實施

段廣彬，趙蔚琳，劉宗明，張秀芝，姜媛媛

（濟南大學材料科學與工程學院，濟南 250022）

2016 年習總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[1]。2020 年，教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求高校落實“立德樹人”根本任務，各類專業(yè)課程要隱性配合思政課程的顯性教育。從目前高校教學現(xiàn)狀來看，專業(yè)課程與思政內(nèi)容之間存在著融合脫鉤、兩張皮的狀況，顯性與隱性的關系尚未形成合理的模式[2]。結合習近平總書記的重要指示精神和教育部的指導綱要要求，高等院校專業(yè)課程中育人與價值引領思政教育需要進一步加強與完善，需要深度挖掘工科專業(yè)課程中存在著大量的思政素材及德育素材。相比于專業(yè)的思想政治課的教學，如果將思政元素與專業(yè)課程知識進行有效融合，教學過程中有實例輔證，效果要更好。因此，如何結合專業(yè)課程的特點，有效利用課堂和課程這個主陣地與載體及如何提煉專業(yè)課程中的思政點，從理論、實驗實踐、素質(zhì)培養(yǎng)及考核方式等各環(huán)節(jié)融入思政元素，進而幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀與世界觀，這些人才培養(yǎng)的需求成為擺在高校各專業(yè)教師面前的難題。

基于此，論文以材料科學與工程專業(yè)流體力學與設備課程思政建設為例，對知識點與思政點融入方案從課程內(nèi)容、教學教法和考核方式等方面進行了詳細探索，為相關專業(yè)課程思政融入提供參考與借鑒。

一 流體力學與設備課程知識特點解析

流體力學與設備是高校工科院校常開的一門非常重要的專業(yè)基礎課，在材料科學與工程、冶金工程、化學工程、土木工程和能源動力工程等專業(yè)開設，為后續(xù)的專業(yè)課學習提供基礎。課程主要分為流體力學與流體設備兩部分，其中流體力學部分主要講授流體力學的基本性質(zhì)、流體靜止與流動狀態(tài)下的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應用；流體設備部分主要講解泵與風機的結構、參數(shù)及應用。通過課程學習，學生能夠較好地理解工程中流體流動特征及動量傳遞規(guī)律，解決工程中流體流動實際工程問題并可為開發(fā)新型高效的泵或者風機打下理論基礎。

課程的知識點多且零散，包括大量的公式推導與應用，學生在學習過程中需要較強的高等數(shù)學、物理功底。流體設備這部分內(nèi)容由于牽扯到三元流動理論還需要學習者具有較強的工程實踐經(jīng)驗與空間想象力。總結來看，課程邏輯性較強，各個章節(jié)之間貫穿著“流體性質(zhì)—流體靜力學—流體動力學—流體阻力—相似理論—流體設備”從基礎概念到理論再到實踐的主線；而在章節(jié)內(nèi)部存在著“理論知識學習—基本公式推導—公式應用”的主線，學生只要掌握了這兩條基本主線，再輔以一定的數(shù)學、物理功底，便能體會到課程并沒有那樣復雜，學習過程也就沒有那么枯燥，因此就課程專業(yè)知識來看，為學生規(guī)劃好這兩條關鍵主線至關重要。

二 流體力學與設備課程思政特點解析

專業(yè)課程思政建設的基礎是課程，核心是思政元素，關鍵是融入方式。因此，首先要做到課程專業(yè)知識內(nèi)容的處理，也就是專業(yè)知識點的合理性選擇是思政融入的基點。另外，知識傳輸形式、考核方式等方面都會對課程思政融入效果有巨大影響[3]。流體力學專業(yè)知識與課程思政之間的顯性與隱性關系如圖1 所示。

圖1 流體力學專業(yè)知識與課程思政的融入關系

隨著教學改革的日益深入，流體力學與設備課程所包含的豐富的思政素材及德育素材被日益深刻挖掘出來。比如在緒論部分，可以通過融入我國春秋時期都江堰的開鑿，其就是利用了流體力學的基本原理實現(xiàn)了江水自動分流、流量控制等技術難題，并由此沖積形成了沃野千里的成都平原；再如我國目前遠遠領先的航空航天技術，不僅體現(xiàn)了我國科技的快速發(fā)展，同時也能增加學生為國為民奮斗的愛國主義情懷。

現(xiàn)行許多流體力學的理論起源于西方，如著名的牛頓內(nèi)摩擦實驗、諾維斯托克斯方程、歐拉運動方程、伯努利方程、尼古拉茲實驗和莫迪實驗等，這些理論都是來自偉大科學家的巨大付出[4]，孜孜不倦的奮斗精神值得學習，同時也需要激勵國人尤其是當代大學生去更加努力跟上流體力學時代發(fā)展步伐。

課程在講授流體流動及流體設備運行的過程中，一方面，通過提煉大量例證得到相應的流動規(guī)律，這些內(nèi)容能夠很好地體現(xiàn)理論來自實踐的馬克思主義的唯物主義觀，并將之貫穿到整個教學過程，這對培養(yǎng)當代學生世界觀起到積極推動作用。另一方面，通過在課堂上引入思政元素，潛移默化地將文化自信、民族自信和大國工匠精神等融入專業(yè)知識，有利于達到全方位育人的目的，同時可有效擴展課程深度與廣度，使理論性較強的知識點生動化，可有效提高教學效果[5]。

三 流體力學與設備課程思政實施方案

（一）教學專業(yè)知識點+思政點融入實施

重構課程內(nèi)容，將專業(yè)教學知識點模塊化處理，課程模塊包括流體的性質(zhì)、流體靜力學、流體動力學、流體阻力損失、流體相似理論和流體機械等部分。每個模塊都根據(jù)相應內(nèi)容進行課程思政內(nèi)容融入，具體實施做法見表1。

表1 專業(yè)知識與課程思政融入方案

1 注重課程知識的歷史文化底蘊和與時俱進性

我國是具有五千多年的文化古國，在歷史賡續(xù)過程中，我國文化、科技等方面的成果在人類文明中占有重要地位。例如，通過引入四千多年前大禹治水等歷史典故說明大禹在總結以往治水經(jīng)驗的基礎上，改堵為疏，體現(xiàn)我國古人在遠古時代的勤勞和智慧；同時，大禹在治水過程中的“三過家門而不入”歷史典故充分體現(xiàn)了我國人民以民為主、大公無私和孜孜以求的奉獻精神。我國歷史上建設的大量灌溉所用的各種水利工程、制備的各類型的流體設備、飛行裝備均能大大提升學生的民族自豪感與愛國意識。同時，還需要將知識內(nèi)容及時更新，將新時代以來我國在流體力學方面取得的巨大進步及時帶入課堂，增強學生為國奮斗、為民造福的奉獻精神。如可以通過介紹我國舉世矚目的三峽大壩水力發(fā)電、宏偉的南水北調(diào)工程，我國的大飛機、航空飛機、太空行走和核潛艇等方面的內(nèi)容融入流體動力學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的大國工匠精神[6]。

2 行業(yè)特色及影響力融入課程，實現(xiàn)價值引領

比如，在講授理想流體運動的歐拉運動微分方程時，可以重點通過介紹流體動力學奠基人瑞士科學家歐拉的生平事跡進行課程思政點的融入。歐拉通過自身努力在34 歲時成為柏林科學院院士，由于工作過度勞累在60 歲時全盲，直至去世也沒有停下研究的步伐；其成果涵蓋數(shù)學、力學等各個領域，出現(xiàn)了大量以其名字命名的數(shù)學模型。通過歐拉人生歷程的思政融入可以培養(yǎng)學生淡泊名利、鍥而不舍的奮斗精神。再如，介紹我國空氣動力學開創(chuàng)人錢學森個人生平，尤其是1955 年其放棄國外優(yōu)厚的生活，沖破國外重重障礙，毅然回到當時一窮二白祖國的懷抱，為我國的空氣動力學、航空航天和原子彈等領域做出了卓越貢獻，被譽為“中國航天之父”“中國導彈之父”。錢學森的研究將我國的航天與導彈事業(yè)推進了至少二十年的光輝事跡，能激勵學生增強愛國主義情操與科學素養(yǎng)。介紹我國核潛艇之父黃旭華院士隱姓埋名在戈壁灘三十余年，為大國增加利劍，讓學生樹立大國工匠精神，甘于為國為民奉獻自己的精神，將社會主義核心價值觀潛移默化融入理論教學。

3 通過引入現(xiàn)行社會中的流行元素，實現(xiàn)知識點與思政點的融合

比如在講授流體相似理論及浮力過程中，通過播放中國首艘航空母艦“遼寧號”英姿颯爽的視頻，融入遼寧號航母的建造經(jīng)歷及其對中國國防的重要意義。對比分析戰(zhàn)斗機起飛過程中甲板穩(wěn)定性操作，航母能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)的原因，達到訓練學生思維能力、培養(yǎng)其樹立大國工匠精神。再如引入《戰(zhàn)狼2》電影中導彈的精準打擊引申至“錢學森彈道”理論，可以實現(xiàn)對飛行器的不可捕捉與不可攔截，激發(fā)學生的民族自豪感及樹立擔當精神。

4 實驗、實習和實踐環(huán)節(jié)融入課程思政

比如相似理論知識點，通過設計一個小型風洞實驗，從開始對設備的了解、對儀器的操作、對數(shù)據(jù)的記錄與整理和實驗規(guī)律的得出，以及報告的撰寫等系列步驟，培養(yǎng)學生的精益求精、實事求是的精神及團結協(xié)作愛崗敬業(yè)的精神[7]。再比如進行流體動力學伯努利方程實驗時，通過分組實驗，大家各自負責，精心設計實驗，測定實驗過程中的壓力、流量和流速等參數(shù)，實驗過程中大家獨立設計，互助完成，訓練學生協(xié)同工作的能力，同時也有利于培養(yǎng)學生在團隊中樂于奉獻和團結協(xié)助的品質(zhì)。

（二）教學方法優(yōu)化思政融入

1 采用線上+線下教學進行思政融入

現(xiàn)在的社會是互聯(lián)網(wǎng)+的社會，學生獲得知識與信息的手段多種多樣[7]，如果還是堅守傳統(tǒng)課堂教學，效果會大打折扣。在課程思政實施過程中，特別注意需要加強線上+線下教學有機融合；充分利用QQ 群、微信群、網(wǎng)絡課堂、超星學習通和翻轉課堂等手段加強與學生交流；加大推送短視頻力度，利用抖音、嗶哩嗶哩等第三方平臺的有益信息影響學生的世界觀與人生觀，使課程思政線上線下同向進行。在線下教學中，通過與學生互動討論，如當代流體力學及流體設備發(fā)展現(xiàn)狀，體現(xiàn)年輕大學生的時代使命。課程結束前，引入教師心得體會，融入科技前沿與時代特征，進一步提升學生學習興趣及對課程與專業(yè)的熱愛程度，樹立為行業(yè)、為國家奉獻青春的思想。

2 注重專題案例設置，烘托思政元素

比如流體黏性測定案例，組織學生共同討論、學習、辯論和設計，研究小球沉積法、旋轉力矩法測定方案，對比方案的可行性與合理性，養(yǎng)成學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，體現(xiàn)嚴謹?shù)目茖W精神與創(chuàng)新精神。再如介紹伯努利方程應用時，引入虹吸管計算案例。虹吸管俗稱過山龍，為一個倒U 設置的常用管路系統(tǒng)。原有虹吸管系統(tǒng)一直無法突破提升高度6.5 m，管徑0.6 m，管道長度60 m 的限制，而通過讓學生設計可以突破這個尺度的限制，最后結合中國發(fā)明專利，說明目前國內(nèi)已經(jīng)制造出提升高度突破8 m，管徑突破1.5 m，管道長度突破95 m 的超級虹吸管，這樣可大大增強學生的自豪感及成為大國工匠的信心。

3 注重理論與實踐并重的體系設置

針對每個重要知識點要求學生進行課內(nèi)實驗設計，并提供基礎材料與加工設備，自己動手搭建試驗臺，完成相關參數(shù)的測定與整理，進而建立實踐知識架構。教研組根據(jù)課程主要知識點，設置了流體黏性測試、流體靜力學、流體動力學（伯努利實驗）、流體阻力（包含長管道沿程阻力，閥門、漸變管和文丘里管等局部阻力損失）、相似理論（潛艇模型）和流體機械（泵循環(huán)）等課內(nèi)實驗以及離心式風機綜合測試系統(tǒng)，學生根據(jù)自己知識與實踐的需要開展選擇性實驗，這樣既可以鍛煉學生動手能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識與團隊精神，又能對知識有更好的把握與應用。

4 注意教師引領效應

教師的一言一行及職業(yè)德行對學生具有潛移默化的影響。在教學過程中，教師通過自己品德的引領帶動，從品質(zhì)、修養(yǎng)中影響學生的思想品德，從言行中做到以德施教。

（三）課程多樣化考核融入課程思政

流體力學與設備傳統(tǒng)的考核方式大多通過紙質(zhì)卷面的閉卷考試進行終結性考核。在課程思政考核中，采取多樣性的過程化考核與合理的終結性考核。過程化考核包括作業(yè)、讀書報告、討論表現(xiàn)和實驗實踐等各個環(huán)節(jié)，占比為50%，終結性考核還是以閉卷考試方式。過程化考核過程中將思政元素融入其中，以培育素質(zhì)、能力為目標，側重德智體美勞全面素質(zhì)的測試。

1 在作業(yè)布置方面

每一章節(jié)結束時，都會布置作業(yè)，比如安排學生攻讀一些中英文文獻，查詢在某幾個關鍵詞下的科研發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，認識到我國現(xiàn)有技術與國外最先進技術的差距，激發(fā)學生堅持奮斗精神，鼓勵學生為實現(xiàn)中華民族偉大復興貢獻力量。

2 在課堂討論方面

采用案例教學方法，案例多采用與工程實踐結合緊密的課題或者教師的科研課題。通過查閱、研討和精煉等環(huán)節(jié)提出解決方案，鼓勵學生進行思維創(chuàng)新，提升他們的理論結合實踐能力、創(chuàng)新及團隊協(xié)作精神，為社會主義現(xiàn)代化建設貢獻力量。

3 在課下學習方面

通過對推送的行業(yè)翹楚、歷史人物和標志事件等，集體討論并讓學生發(fā)表看法與體會，根據(jù)表現(xiàn)情況進行得分，且納入考核成績，通過這些榜樣的力量來影響學生，激發(fā)學生的干勁及成就感。同時，為了更好地考核與反饋課程思政效果，引入OBE 理念考核方式，設定思政目標體系，并進行達成度分析，及時分析與處理，根據(jù)反饋結果優(yōu)化課程思政內(nèi)容與方式，進行持續(xù)改進。

四 結束語

流體力學與設備是多個工科專業(yè)重要的專業(yè)課。課程的特點是公式較多，難度較大。在實際的教學過程中，如何將枯燥的數(shù)學公式推導及應用傳遞給學生并鍛煉他們的工程實踐能力是第一要務。同時，該課程蘊含著大量豐富的課程思政元素，這些元素與歷史、生活和未來等方面息息相關。如何將這些思政元素無痕融入專業(yè)知識是課程思政的核心，也是本文關注的要點。在課程思政的教學過程中，要一直突出教師的主導地位和學生的主體地位相結合，有地放矢地在知識點融入、教學方法優(yōu)化及考核方式多樣化方面探索新型做法。要注重專業(yè)學習與思政融入并舉，以專業(yè)知識學習為主線，嚴格按照培養(yǎng)大綱與方案進行設計；課程思政融入則是根據(jù)專業(yè)知識的主線進行隱性設計，利用主線專業(yè)學習完成隱性的思政教育。只有處理好專業(yè)知識與課程思政之間的關系才能使學生真正做到內(nèi)化于心、外化于行，開拓出工科專業(yè)課程思政的新思路，為培養(yǎng)具有社會主義核心價值觀的工程類人才貢獻力量。