高等流體力學課程思政建設實踐探索*

劉美麗 孔令真 初慶東 陳家慶 韓嚴和

北京石油化工學院機械工程學院 北京 102617

0 引言

高等教育改革的深入推進，對人才培養，尤其是“立德樹人”方面提出了新的要求。2020 年5 月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，指出：把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推行高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[1]。如何結合學校辦學定位在研究生課程中融入思政元素，實現立德樹人根本任務是現階段高校各類課程建設與改革的重點[2-3]。

高等流體力學是一門重要的技術學科，源于實踐應用于實踐[4]。課程以流體力學為載體，在分析問題中培養學生的創新精神，為后續學習專業課程和從事專業工作打下必要的基礎[5]。該課程是北京石油化工學院機械工程、環境工程和能源動力工程等學科必不可少的專業基礎課，在研究生人才培養中起著承上啟下的關鍵作用。作為一門歷史悠久具有代表性的理工科專業基礎課程，高等流體力學課程富含思政元素。本文結合流體力學知識中所蘊含的文化理念、哲學思想、工程與自然環境的關系、合作、擔當等思政元素，在教學過程中巧妙地融入思政教育，在潛移默化中潤物無聲地對學生進行思想政治教育，為研究生的思想政治教育提供新的思路，助力培養更多德才兼備的優秀人才。

1 思政教育元素的挖掘與設計

相較于本科階段，研究生階段的課程具有更強的專業性和實踐性，學生也具有更強的獨立意識以及成熟穩定的價值觀和世界觀。因此，課程思政教育元素必須仔細選取，根據思政元素特點對課程教學內容和教學活動進行巧妙設計。結合學生思維發展規律，設計了如圖1 所示的階段式思政教育模式：首先，堅定學生的四個自信、發揚歷史主動精神；其次，提升學生的民族使命感、筑夢職業理想；最后，培養學生的辯證哲學思維、樹立創新意識。

圖1 思政教育的三個階段

第一階段從歷史發展和偉人事跡講民族自豪和四個自信。我國是四大文明古國之一，與流體力學學科相關的歷史人物、事件和工程絡繹不絕。從春秋戰國時期李冰父子修建的都江堰水利工程，到現代的“錢學森彈道”，都運用了豐富的流體力學知識。都江堰水利工程基于流體力學原理，因勢利導，科學地解決了江水自動分流、自動排沙、控制進水流量等問題，其修建使得成都平原成為“天府之國”，是世界上僅存的、目前仍在發揮作用的無壩取水工程[5]。“錢學森彈道”可使飛行器在大氣層邊緣上層進行“打水漂”式飛行，從而使目標國家對這種彈道極其詭異的導彈幾乎無法攔截。這種奮發有為、砥礪前行的精神品質，實事求是、守正創新的精神狀態，是祖國強大成功的根本，為新時代大學生堅定四個自信提供了足夠底氣。

第二階段從大國重器和科技奧運講愛國情懷和民族使命。流體力學課程直接服務航空航天、核能工程等國家高精尖領域，大飛機項目為提高航空工業水平、完善空軍裝備水平打下基礎；已完成例行訓練和海上試驗的中國海軍“遼寧艦”和“山東艦”對有效維護國家主權、安全和發展利益具有重要意義。我國速度滑冰運動員穿著的速滑服，經過500多個小時的風洞測試，有效降低了風阻；鋼架雪車健兒穿著的高科技戰靴，采用仿生流體力學設計的導流線和科技材料打造的鞋底異形曲面碳板，為運動員起跑、滑行提供重要支撐。結合我國強國發展之路，強化學生責任與使命意識、樹立匠人精神，闡明研究生理應擔負使命，致力于專業領域中“高精尖”或“卡脖子”問題的研究。

第三階段從量綱分析和力學之謎講辯證思維和唯物主義。三峽工程、大飛機、明渠大壩等很多都是大型裝備，全尺寸實物試驗或直接建設所消耗的人力、財力、物力和時間巨大且風險極高。模型實驗和計算流體力學模擬是解決上述問題的重要手段。模型實驗難以實現完全相似，一般只能近似，由此要根據不同的研究問題抓大放小；計算流體力學模擬對從業者的數值經驗依賴性高，有的甚至會得到錯誤結果。因此，要注重主觀能動性和客觀規律的協調發展，只有發揮主觀能動性透過現象把握規律，才能正確認識和利用自然規律。通過虎門大橋渦振事件、1940 年華盛頓州塔科馬海峽大橋在大風中倒塌事件以及船吸現象等為學生架設理論和實踐的橋梁，引導學生進行辯證思維與科學創新，培養研究生的大工程觀。

2 教學內容和教學活動設計

著名數學家波利亞說，“學習任何知識的最佳途徑，都是由自己去發現，因為這種發現理解最深刻，也最容易掌握其中的內在規律、性質和聯系”。因此，在教學中要根據內容特點設計不同的教學活動，以便最大程度地啟發學生，引導他們自己去觀察、思考，學會建構自我認知結構，提高學生對思政教育內容的掌握、轉換和遷移能力。

2.1 研討教學：發展歷程和人物傳記

“教育的藝術不在于傳授本領，而在于激勵、喚醒和鼓舞”，因此，在課程教學中，人格培養和素質教育與傳授知識同等重要。以流體力學發展歷程和人物傳記為主題開展研討式教學，教師在課前根據流體力學發展階段或者流體力學人物進行分組和確定選題，講述研討內容、實施步驟和時間安排，引導學生從時代背景、人物淵源、理論觀點等方面準備課程資料；課后研究過程中與學生及時溝通并在研究方法和觀點整理上提供意見性指導，提示學生必須多維度、多視角調研，才可能合情合理、有理有據地論述；課上討論以學生討論為主，教師通過“理論發展與時代聯系”“人物關系和知識邏輯”等啟發性的提示把控課堂交流質量和速度；最后及時總結研討課以及學生思想動態等方面的問題，鼓勵學生思考我們能從偉人身上學到什么、自己為什么要學習。

2.2 案例教學：大國重器和科技奧運

案例教學可以動員學生的參與熱情，通過不同觀點的互相交鋒和彼此互動，激發學生的創造性思維，提高判斷能力、分析能力和決策能力，特別適合具有一定實踐經驗和理論素養的專業碩士研究生。應用BOPPPS 教學理念，以探索“蛟龍”號耐壓技術為切入點介紹工程背景，引入案例主題，引導學生通過學習強國APP 拓展案例知識，追溯“蛟龍”號設計師徐芑南院士和大國工匠顧秋亮技師的科研攻關歷程及人物事跡，在串聯相關知識點的同時循序漸進地引導學生發現我國大工程中存在的科技難題以及解決科技難題運用的知識點，揭秘大國重器背后的理論知識，引發學生的科技創新共鳴，幫助學生建立為國而學的學習目標。設置“揭秘科技奧運”為題的課后作業，組織學生課后學習交流，形成教學案例素材，實現學生心靈的再次碰撞，提高政治素養、增強愛國熱情。

2.3 翻轉課堂：力學相似與量綱分析

注重學術素質和實際應用能力培養的翻轉課堂非常適合研究生教學。基于信息化教學資源和教學手段，以力學相似與量綱分析為主題設計了翻轉課堂，采用如圖2 所示的教學過程，重點培養學生的自主學習能力、創新能力和獨立研究能力。力學相似和模型實驗是研究生課題研究經常采用的研究手段，因此，易于結合課題開展研究式教學。課前教師將慕課/微課視頻和課件等資料上傳至云班課和雨課堂，并設置相應測試環節，以便學生通過自學在知識層面形成認知結構；學生課前完成學習要求，并結合研究課題提出與力學相似和模型實驗有關的研討問題。課堂環節以研討為主，針對學生提出的問題，進行面對面討論、分享觀點，教師主要把控課堂進度、糾正認知偏差。設計課程評價表，課后及時進行總結，從問題選擇、研討表現、內容規劃、認知理解等方面進行學生自評/互評。教師評價增加學生延伸性思維、創新意識和開放程度等思政元素。

圖2 翻轉課堂教學過程示意圖

3 教學評價

課程思政是基于專業學習、職業發展的價值觀改造，因此，不能只從課程予以評價，而需要從供給和需求雙方著手，采用如圖3 所示的學生、專業教師、輔導員和導師多評價主體的評價機制，將形成性和過程性考核貫穿學生成長始終。學生是課程思政最直接的學習者和感受者，通過學生學習展示和自我總結，從“學習知識”和“感受歷史”兩個角度進行評價，實現獲得感方面的理性評價。導師和導員是學生較長時段內行動展現的觀察者和領航員，通過導師/導員對學生學習生活和課題研究甚至今后工作中的思想動態和行為實踐進行評價，實現課外持續性的實踐評價。教師是課程思政的主導和執行者，既要在課程思政實施過程中對學生進行知識能力和價值思維方面的全過程評價，又要不斷在教學內容和教學方法上尋找創新和突破，真正讓學生學有所獲、學有所感。

圖3 課程思政教與評的多元化設計

4 結束語

課程思政是促進研究生教育深化改革與創新發展的重要組成內容。通過積極挖掘高等流體力學專業基礎課程的思政元素，結合信息化教育資源和教學手段，構建了四個自信、民族使命和科技創新等方面的課程思政教學設計，力求在課程知識教學中融入思政教育，學生不僅掌握了課程知識，也培養了學生的社會責任感、創新思維和探索精神，提高了學生的思政素養，為后續專業課程學習打下了良好基礎。