基于閉環式“四維”教學體系的課程思政改革路徑研究

基金項目：浙江省自然科學基金項目“機器人變位姿懸空焊成形過程熔池狀態表征及熔透控制”（LY22E050009）；浙江省教育廳科研資助項目“航空高性能金屬零件增材制造修復質量在線診斷與溯源”（Y202249427）；浙江省教育廳科研資助項目“基于5G+AI工業視覺的油氣管道內部焊接實時監測與質量評價”（Y202147838）；中國計量大學2022年度校級教改項目“‘雙碳’背景下課程思政建設研究與實踐——以《計量學基礎》課程為例”（HEX2022004）

第一作者簡介：洪宇翔（1987-），男，漢族，湖南常德人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為智能檢測與先進控制。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.22.001

摘 要：對理工科進行課程思政教學改革，是培養具有家國情懷、德才兼備的應用型高素質人才的需要，更是實現中國式現代化建設強國的需要。當前，理工科課程思政教學存在教學元素單調、教學方式低效、評價指標單一等問題，導致思政育人效果較弱。為此，研究以中國計量大學的計量學基礎特色課程為例，從強化教師思政教學水平、深化挖掘課程思政元素內涵、優化思政教學方式、豐富課程評價體系四個維度進行課程思政教學的改革，創新提出閉環式“四維”教學體系。實踐證明，該方法有效提升課程思政教學過程中元素挖掘、內涵剖析、思想傳達等環節的理論深度，推動實現課程思政和專業知識的有機融合，并以正反饋的方式持續促進課程思政教學體系優化。

關鍵詞：計量學基礎；課程思政；教學改革；教學體系；理工科

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）22-0001-06

Abstract： The reform of ideological and political teaching in science and engineering courses is the need to cultivate application-oriented high-quality talents with the feelings of family and country， and also the need to realize China's modernisation. At present， there are some problems in the ideological and political teaching of science and engineering courses， such as monotonous teaching elements， inefficient teaching methods and a single evaluation index， which lead to weak effects of ideological and political education. Therefore， this study takes the characteristic course of "Metrology Basis" of China Jiliang University as an example， carries out the reform of curriculum ideological and political teaching from four dimensions： strengthening teachers' ideological and political teaching level， deepening exploration of curriculum ideological and political elements， optimizing ideological and political teaching methods， and enriching curriculum evaluation system， and innovatively puts forward a closed-loop "four-dimensional" teaching system. Practice has proved that this method can effectively improve the theoretical depth of elements mining， connotation analysis and thought transmission in the course of ideological and political teaching， promote the organic integration of curriculum ideological and political knowledge and professional knowledge and continue to promote the optimization of curriculum ideological and political teaching system in a positive feedback way.

Keywords： Metrology Basis; curriculum ideology and politics; teaching reform; teaching system; science and engineering

2018年9月，習近平同志在全國教育大會上強調：“堅持黨對教育事業的全面領導，堅持把立德樹人作為根本任務[1]。2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》[2]，為進一步深化高校課程思政的改革創新提供明確的指引。理工科專業與民生經濟、國家建設、社會發展具有緊密聯系，基于高校理工科專業進行課程思政建設，有助于向社會各個生產部門輸送更多具有家國擔當、社會責任感的高素質青年人才建設，使學生充分認識到自己在未來工作中的使命和責任，為國家的發展作出積極貢獻。同時，培養學生的思維能力和道德品質也有助于他們在科技和創新領域積極探索，為國家的科技進步和發展提供強有力的支撐，這對推動我國實現“制造強國”“人才強國”“科技強國”等戰略的部署具有積極作用。

自課程思政提出以來，已成為新時代高校課程改革和高校思想政治工作的新的生長點[3]。但在現階段的理工科課程思政教學實踐的過程中，仍存在較多難點，如思政內容融入方式生硬導致學生不愛聽、思政教學方式生硬導致學生不愿聽、思政元素剖析不準確導致學生聽不懂。在這類情況下，關鍵問題在于授課教師的思想政治水平和教學能力是否能夠支撐起課程思政內涵的挖掘、融合及傳達。相較于文史類專業的授課教師，由于大多數的理工科教師更關注在學科專業領域的研究，在授課過程中以理論知識傳授為主[4]，往往通過理論闡釋、公式推導、軟件演示等方式傳授專業知識和技能，忽視了對學生在思想政治等方面的培養，更忽視了對于自身思想政治水平的提升。理工科課程思政教學的問題歸根結底是，一方面授課教師對課程思政重要性的認識不足，對課程思政建設的重視程度較低，忽視了思政教育對人才全面培養的積極作用；另一方面是授課教師對思政內容的理解不到位或教學方式不適宜，無法準確地傳達思政內涵，弱化了思政育人作用。

而要解決該問題，首要任務是探索如何提升授課教師的思想政治水平，增強對課程思政建設的重視，提高從課程內容中挖掘出與之匹配的思政教育元素實現思政元素與課程內容有機融合的教學能力。同時，需要教師以全新的教學手段實現“潤思政”而細無聲，而非是簡單的“課程+思政”的加法關系[5]。

更重要的是，傳統的理工科課程普遍忽視了思政教學成果的評價，主要以成績考核和技能測評為評價標準，導致課程思政建設缺乏教學成效的全面反饋。同時，現階段的思政教學全過程往往止步于考核評價階段，忽略了每學期思政教學全過程可作為研討案例反饋于教學團隊的優化路徑，在一定程度上阻礙課程思政教學效果的提升，不利于課程思政建設的進一步優化。因此，在思政教育改革過程中，建立新的課程評價方式至關重要。如何建立新的課程評價方式，行之有效地發揮好思政元素的育人功能，強化學生在實際應用和邏輯思維方面的主觀能動性，將理論與人類進步、國家發展、民族復興等實際問題聯系起來，從思想乃至行動上真正實現“學有所用，用有所思”，也是在思政教育改革過程中需要重點關注的問題。

計量作為構建一體化國家戰略體系和能力的重要支撐，是國家質量基礎設施的核心，更是全球測量體系的基石[4]。計量學基礎課程是中國計量大學的標志性課程，該課程的特色在于“文化科技融合，計量特色濃郁”，課程內容與國民經濟、國防安全、國家發展的關系息息相關，是理工科專業十分重要且基礎的專業課。以計量學基礎課程為例，探索課程思政改革路徑，對于實現思政元素以一種無聲的方式滲透教學過程及理工科專業人才的培養具有重要意義。

為解決上述問題，中國計量大學機電工程學院創新構建并開展了閉環式“四維”教學體系的改革探索。首先，通過組建具有豐富教學經驗的高水平教研團隊，以教師的思想政治高度為支撐，依托實際科研項目，通過研究、討論和合作深度挖掘課程蘊含的豐富思政教育元素，并找到最佳的教學方法和資源，使思政元素與課程有機融合；其次，摒棄傳統的單一教學模式，打造融合式創新型教學課堂，注重提高認識水平和實踐能力，通過激發學生的思維和創造力，以及引導學生進行積極的思考和討論，使思政案例得以充分發揮育人的功能；然后，打破以“教師單向灌輸”為主的授課方式，以互動式教學作為核心手段，激發思政教育內在活力，潛移默化地培育學生高尚的理想信念和提升學生的綜合素質；最后，用多維課程評價指標取代“唯成績論”的評價方式，這些評價指標包括學生的知識水平、問題解決能力、實踐能力等方面的考核，并將該評價結果和教學過程作為研究案例反饋至教研團隊，以正反饋的形式促進理工科課程思政的改革和建設，注重培養學生的主觀能動性、創新精神、實踐能力等，引導學生能夠主動發現、思考并解決生活中或一線生產制造中的實際問題，培養他們的思辨能力和創新精神，致力于為社會各個崗位輸送有理想、有目標、有能力的高水平工程師，從而推動國家現代化建設和經濟高質量發展。

一 基于計量學基礎課程思政的閉環式“四維”教學體系

中國計量大學機電工程學院計量學基礎課程教研組以自動化專業為例，在計量學基礎課程思政教學改革過程中，以課程思政建設的需求為著眼點，以思政教學成果為目標導向，緊密圍繞知識傳授和思政育人兩方面，從強化課程思政教研團隊水平、深化教學內容、優化教學設計、量化教學評價4個方面探索改革路徑，形成如圖1所示的閉環式“四維”教學體系，具體的改革實施方案如圖2所示。其中，課程思政教學全過程將以教學案例的形式反饋給教研團隊，促進課程思政頂層設計優化和教學內容的改革。

（一） 強化頂層設計，注重教研團隊課程思政能力培養，實現專業知識與思政教育優質融合

在課程思政教學過程中，最顯著的問題是由于思政元素融入課堂的方式生硬，專業知識與思政內容割裂明顯，導致課程思政無法真正有效地發揮育人功能。要解決這類問題，就要找準思政元素與課堂內容的融洽點，才能呈現有內涵的高質量課程思政。首先，需要教師站穩政治高度，注重時事政治的學習。例如，教研團隊通過開展“思想政治教育課程學習會”“紅色文化教育基地活動”“思政教學方法與策略研討會”等活動，提高教師自身思想政治高度和時代需求敏銳度。同時，通過定期討論計量學相關社會熱點問題，或分享科研項目經歷，并篩選出與課程內容相關的案例進行思政元素的挖掘，定期更新課程思政內容。除此之外，教研團隊注重培養教師思政觀點傳達的方式，包括定期組織教師進行思政教育理論的學習與討論，以及與其他學院的優秀教研團隊開展教學交流，以上舉措既要避免思政內容出現膚淺或晦澀難懂的極端現象，又要避免冗長和機械化的生搬硬套，教師可以更好地發揮自己在思政教育中的引導作用，以教師的思政育人能力激發思政教育的內在活力，使學生在接受專業知識的同時，也能夠獲得思想道德的培養和實踐能力的提升。

（二） 豐富課程載體，探索課程思政元素的深入挖掘，發揮課堂教學與立德樹人協同效應

傳統的計量學基礎課程教學方式主要是以教師理論面授為主，教學資源局限于課本，課程的教學內容也更側重于專業知識和技能，而往往忽略了培養學生實踐及創新能力[6]。為解決該問題，一方面，首先把握好課程內容的核心知識點，以教師對授課內容的充分理解和研究思考為起始點，以教師自身政治思想高度和專業能力為抓手，貼合時代背景和國家戰略，依托實際的科研項目[7]，針對不同章節內容由面到點、深度挖掘并提煉潛在的思政元素，豐富教學素材；另一方面，以線上教學平臺和多媒體教學設備為教學媒介，促進課程思政元素在教學全過程中“鮮活”起來。通過這種教學方式，在激發學生學習興趣的同時，更能有效地引領學生真正地認識、感受和理解課程的重要性的實際意義，推動其在知識、能力和價值觀等方面的全面發展，有效實現課程思政的育人功效。以下是基于實際科研項目和計量學基礎課程內容的思政元素提煉示范。

1 制造強國戰略中的思政教育元素

航空航天技術作為高端制造業的關鍵組成部分，不僅是“制造強國”戰略的重要技術支撐之一，還是與計量學緊密相連的高精尖技術的代表。在本課程依托的“航空高性能金屬零件增材制造修復質量在線診斷與溯源”基金項目中，準確測量零件尺寸、形狀、表面質量等關鍵參數至關重要。但中國裝備制造要想制造高性能、高穩定、高可靠的精密測量設備，關鍵在于能否建立起超精密測量能力，以滿足超高精度光刻機、先進飛機船舶為代表的諸多核心裝備制造的技術需求，進而推動現代化制造強國建設[8]。而計量學課程提供了測量精度與誤差、量值與單位、標準與基準、不確定度評估及數據分析與處理等知識和技巧，用來確保測量過程的準確性和可靠性?；诖?，教師通過把握科研應用中的課程知識點，提煉其中蘊含的思政元素，為實現三者的有機融合奠定基礎。在該教學案例中，授課教師創新地提出了“互動式”聯網示教，基于教師自主搭建的“零件模擬質量診斷和溯源平臺”，學生自行挑選量值不同測量設備和設計診斷方案并在線提交后，根據其參數的不同生成一組模擬運行動畫并給予自動打分。自該方案實施以來，教學效果和課堂活躍度顯著增強，不僅能夠加強學生對計量儀器、量值等計量學知識的理解，更能夠培養學生的創新思維，激發其主動將所學的專業知識和技能建設于社會和國家發展最需要的地方，進而實現人生價值。

2 可持續發展戰略中的思政教育元素

隨著科學技術和工業制造的蓬勃發展，人們的生活幸福指數逐步攀升。但欣欣向榮的背后仍存在威脅人類乃至自然界存亡的潛在問題。2030年前實現“碳達峰”、2060年前實現“碳中和”（簡稱“雙碳”），是以習近平同志為核心的黨中央做出的重大戰略部署[9]。實現“雙碳”目標是一場需要在核心技術和顛覆性技術方面實現突破的革命和戰爭[10]，因此，對于自動化類等理工科專業學生來說，“雙碳”戰略的實施既是挑戰，更是機遇。基于計量學和“雙碳”戰略的內在緊密聯系，以課程教學內容為基點，從世界形勢和國家發展層面切入，從民族復興甚至人類進步方面構思，深度挖掘其蘊含的思政元素。例如，為了使得學生從生態的角度更好地認識計量學基礎課程的重要性，在計量檢定、校準和監測章節的教學方案設計中，由研究方向為數據挖掘復雜系統建模與控制的教師主導，以碳排放監測體系為例，創新地搭建了一個“模擬碳計量”示教平臺，通過讓學生模擬城市管理者的角色，通過安裝監測設備、收集數據和制定減排策略，親身體驗和學習如何監測和減少碳排放，并統計在規定的時間內降低的碳排放量給予積分。該平臺作為課程載體，使得課程生動有趣，既能幫助學生認識計量學基礎課程與“雙碳”戰略等國家戰略的緊密聯系，又能培養學生以馬克思主義立場觀念方法處理實際問題的工程能力和可持續發展的戰略眼光，在無形之中發揮思政育人的積極作用。

3 創新驅動發展戰略中的思政教育元素

創新是一個民族進步的靈魂，更是國家文明發展的不竭動力[11]。為適應國家建設和發展的全局需求，在前沿科技領域，需要加強基礎理論、制造工藝和專用計量測試技術的融合創新。在“基于5G+AI工業視覺的油氣管道內部焊接實時監測與質量評價”科研項目中，計量學基礎知識發揮著重要作用。通過搭建“油氣管道內部焊接監測虛擬平臺”，學生以焊工角色進入平臺，逐步實現確定測量標準與標定方法、了解測量誤差并評定不確定度、校準傳感器的交互操作，并運用計量學知識對焊接過程中的數據進行分析和質量評價。在該教學案例的反饋中，學生不僅可以提高對計量學理論知識的理解和掌握，還能夠鍛煉其實踐和解決問題的能力，更能夠充分意識到科技創新對于社會發展的重要性。

總之，通過對課程思政元素進行深入梳理和思考，有針對性地將課程思政元素融入各章教學內容中，這對完善課程思政建設體系具有積極意義。計量學基礎課程部分思政案例與教學內容安排見表1。

（三） 優化教學方式，激發互動式教學的內在動力，建立理論知識與實際應用密切聯系

互動式教學最大的優點在于其師生互動性強。通過互動式教學方式，教師能夠有效引導學生從思政案例中深刻體悟計量與國家發展、民族復興之間的緊密聯系。學生也能積極參與，根據課程內容及時提出自己的疑問，教師對學生的提問進行及時解答，并為課程知識點進行補充。這種互動幫助建立起良好的研討氛圍，更進一步加深了師生之間的情感，從而更有效地實現了教學目標?；邮浇虒W為教師提供了解學生學習進程、調整教學策略的機會，同時也激發了學生的學習熱情和參與度，促進其思考能力和創新思維的培養。在計量學基礎課程中，主要的互動式教學活動有以下三種。

1 沙龍式分享會的分析和探討

沙龍式分享會與傳統的課堂模式不同在于教師更多地充當引導者、促進者和知識咨詢者的角色，激發學生的思維和提供必要的指導。以近期有關計量學的時效性熱點事件為案例，教師通過挖掘相關計量知識和技術中的思政元素，引導學生將案例作為學習和討論的起點，通過分析、評估和提出解決方案等過程，深入思考問題并形成自己的見解。例如，以“國家重點工程中的計量技術”為主題，在討論會上介紹嫦娥五號“鵲橋”中繼星網狀天線面型測量、C919大飛機的計量檢測及船舶常用的載重水池密度計等典型案例，向學生展示先進計量檢測技術在航天、航空、航海領域中的發展，并幫助他們更深入地理解科學家的精神內涵及科學文化對于國家科技強國建設的重要意義。最后，以實際的科研項目中的部分問題為案例，如“基于5G+AI工業視覺的油氣管道內部焊接實時監測與質量評價”的施工方案設計，將進一步引導學生將所學的理論知識應用到實際問題中，激發他們對科學研究和創新的興趣，從而促進其批判性思維和問題解決能力的培養。

2 實踐類作業的分享和點評

實踐教學是一種以“理論實踐相結合，以理論指導實踐，用實踐檢驗真理”的馬克思主義實踐觀為核心，將專業理論知識與社會實際問題相結合的教學方法。教師應結合計量學在實踐中的理論應用，引導學生對實際工程問題系統性分析，加強計量學基礎課程理論和工程實踐應用之間的聯系。一方面，讓學生開展環境數據采集和分析的線下社會實踐，如發電廠的碳排放數量等，以課程報告的形式提交研究思路、方法、內容、結果等；另一方面，讓學生參與到“模擬碳計量”的網絡示教平臺中，親身體驗和學習如何監測和減少碳排放，并形成一份書面的實施方案和結果分析報告。教師在批閱過學生報告后，及時反饋完成情況并給出合理評價，包括但不限于研究方式優缺點、研究思路改進方向等。通過布置與計量學基礎課程內容相關的實踐類作業，能夠檢驗學生的課程學習效果和掌握程度，在實踐中加深對課程的理解和應用[12]。同時，培育學生發現問題和解決問題的能力，并提高他們的科學合作能力和信息技術應用能力。

3 小組型答辯的開展與匯報

團隊合作能力是高素質的應用型工程師所需要具備的一項重要能力。為了培養學生的團隊合作、問題解決和創新能力，設計了具有實際意義的計量學研究或實踐任務，讓學生分組合作完成，如“簡易傳感器設計”“碳排放統計分析”“先進計量技術調研”等。最后，以小組形式形成書面匯報并參與課程公開答辯。通過對比同屆學生的作業完成度，擇優推薦至少三組同學開展示范答辯，通過展示優秀學生的學習成果，激勵更多學生開拓思路，參與研究，提升他們對于計量學在社會中的重要性的認識。在答辯結束后，教師將詳細闡述任務設置的目的，并總結小組完成情況。教師的總結也可以激發他們對科學研究方法和數據分析重要性的更深層次理解。通過這樣的反思和總結，學生將更加明確自己的學習目標，增強自身的思辨能力，真正理解課程內容與社會實際需求的緊密聯系，更好地意識到科研過程中的挑戰。同時，這樣的教學安排可以有效地提高課程的思政教育效果，有助于增強學生的道德情操和社會責任感。

（四） 注重示范帶動，推動課程思政評價體系的立體建設，促進改革成果與思政建設良性互動

針對傳統的思政教學質量評價主體、評價指標單一的問題，從學生評價和教師評價兩方面入手，采用開放性的評價指標對思政教育效果進行全面評估。一方面，打破了傳統的唯成績論評價方式，引入對學生思想政治教育內容的考核和評價，基于學生課堂表現和實踐作業的情況，從思想道德、工程倫理、過程成長等多維度形成思政教學評價體系，例如，將學生在“模擬碳計量”示教平臺的積分作為實踐作業成績的組成部分，能夠在一定程度上反映學生的創新能力和環保意識；另一方面，對教師的教學成效定期評估，并開展同類型課程互相評價。定期評估課程，評估指標不僅包括教學成績，還需關注課堂活躍程度、師生互動情況及思政元素融合情況。定期評估課程的過程為教師之間的教學互訪、課程觀摩和評課活動，這種方式可促進教師相互學習、借鑒，激發改進教學方法和提升思政教學質量的動力。最終，我們將思政教學評價過程作為教研團隊的研討案例，探索教學內容的優化路徑和教學方式的改革方向，為未來的教學設計打下良好基礎?？傊?，建立多維化的課程思政評價體系，不僅能夠有效地改善教師培養學生的專業素質和文化素質的教學效果，更能夠實現“立德樹人”的教育目的，有助于培養新時代下的應用型高素質人才。

二 計量學基礎課程的思政改革成果分析

中國計量大學機電學院根據課程思政建設需求，基于計量學基礎課程組建了一支資深的教研團隊，創新提出閉環式“四維”教學體系并予以實踐，該體系通過提升教師水平、改革教學內容和方法、加強資源保障及優化評價指標等方面進行課程思政教學改革。改革成果包括結合思政的新課程標準和若干授課案例。同時，課程教研團隊依托實際的科研項目，創新搭建了“零件模擬質量診斷和溯源平臺”、“模擬碳計量”示教平臺、“油氣管道內部焊接監測虛擬平臺”、“機器人變位姿模擬控制器”4個網絡教學平臺，為課程思政改革和實施提供了理論和實踐兩方面的重要保障。同時，中國計量大學機電工程學院面向2021級和2022級自動化專業的全體本科生，以計量學基礎課程為試點，開展了一系列思政改革實踐活動并取得顯著效果。該課程的課堂活躍度明顯提升，滿意度評價呈上升趨勢。與未實施思政改革的課程相比，學生的期末考核成績總體較高，參與相關社會實踐或科技競賽的學生數量增長了15.8%。這些結果表明，中國計量大學機電工程學院在思政課程改革方面取得了積極的進展，為學生提供了更豐富的教育體驗和更全面的思政教育培養。

三 結束語

中國計量大學機電工程學院以黨中央的“高等學校課程思政建設”的指示精神為指引，立足于“十四五”規劃國家重大戰略需求，瞄準理工類專業課程思政建設的重點與難點，基于計量學基礎課程思政建設創新提出閉環式“四維”教學體系，從強化教研團隊水平、深化教學內容、優化教學方式及量化教學評價四個方面，進行一系列的理工科課程思政教育改革路徑探索，能夠培育學生用所學知識解決計量檢測領域實際工程問題的應用能力，以及培養學生解決實際發展困境的主觀能動性。同時，有效地引導學生了解國際格局和國家發展的緊密關系，提升學生的戰略意識和政治高度，致力于為國家建設和社會發展培養具有家國情懷和社會責任感的高素質人才。然而，在未來的計量學基礎課程思政的優化過程中，建立更加科學的量化評估體系以評價思政教學效果，仍需要進行進一步的研究和驗證。這將有助于更準確地評估思政教學的質量，指導教學改進，并持續提升學生的思政素養。

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