課程思政背景下的有限元分析課程教學改革與實踐

鄧聰穎?趙洋?祿盛?馬瑩?陳翔

摘 要：專業課程教學是課程思政的主要依托，兩者協同構成立德樹人的有機整體。針對工科專業課程在推進科教與思政融合過程中存在不足，以有限元分析工科專業典型課程為例，從提煉思政元素優化教學內容、推進“互聯網+思政教學”新途徑和匹配多元多維評估體系三個角度，闡述了課程思政教育理念融合與實踐途徑。

關鍵詞：立德樹人;課程思政;有限元課程

一、引言

立德樹人作為教育的根本任務，育人先育德、育德先育魂。2020年教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》，為高校“全面貫徹黨的教育方針，貫徹落實立德樹人根本任務”，推進課程思政建設、人才培養模式改革和踐行立德樹人指明方向[1， 2]。

工科專業課作為新時期人才培養的重要組成部分，是國家重大發展戰略工程得以實施的人力基礎。《工程有限元與數值計算》作為重慶郵電大學機械設計制造及其自動化專業課程體系中的專業核心課程，培養學生運用有限元理論與軟件解決工程實踐問題能力，以專業技能知識為載體加強學生思想政治素質培養，是引導學生成為有理想信念、創新意識與專業能力的工程技術人才的關鍵[3]。

《工程有限元與數值計算》以有限元基本理論知識與工程實踐案例為驅動，涉及機械、力學、數學等多學科知識，蘊含著豐富的課程思政元素，正是面向新時期機械工程及其相關領域，培養學生理論知識、工程能力和綜合素養的重要途徑[4]。同時，通過學生交流反饋，有限元課程中理論公式繁多、枯燥難懂，學生容易出現畏難、焦慮、厭學等負面情緒，并且有限元工程案例與時代發展前沿銜接度不夠。因此，教師在教學過程中更應該有機融合與知識點匹配的思政元素，將抽象公式美學化、工程案例前沿化與德育化，引導學生攻堅克難、激發學習興趣，培養工程創新能力與人文素養。

二、融合課程思政的有限元分析課程改革途徑

（1） 提煉思政元素，優化教學內容

《工程有限元與數值計算》課程教師組建“課程思政”教學研習團隊，教師有計劃地參與思想政治理論系統化學習、課程思政專題培訓研討等，同時深入企業了解行業技術發展與人才需求，通過自身學習與外部強化相結合地方式提升專業業務能力與思政育人水平，發揮團隊協作力量、集中智慧深入研討，優化教學內容實現專業知識和思政內容的融合。《工程有限元與數值計算》課程涉及有限元基礎理論知識與有限元軟件工程案例實踐兩部分教學內容，引入學科方向涉及的新技術、新模式、新業態等最新發展和需求，形成難度合理、綜合性強的有限元理論知識體系與實踐教學工程項目案例，并挖掘專業知識點蘊含的育人資源展開課程思政教學。

在有限元理論教學中，引入有限元發展歷史、工程師職業素養和介紹對彈性力學、有限單元法貢獻巨大的歷史人物（如馮康、錢學森、胡海森等），以期達到目標指引、精神引領及內省的目的。在工程項目有限元軟件實踐教學中，形成入門項目、進階項目、拓展項目，引導學生由淺入深逐步實現思維拓展，并在項目實踐中靈活融入課程思政內容，強調工程問題的協同解決，社會責任意識，工匠精神、科技報國、科學思維、生態保護意識等。

（2） 引入在線教學，拓寬思政渠道

考慮到有限元的復雜性、課堂教學的局限性、思政教育的長期性，本課程教學擯棄“教師課堂講授”主客對立的傳統教學模式，圍繞課前、課中和課后三個階段展開翻轉課堂教學，為營造個性化與協作式自主學習環境、拓展課堂外課程思政時間/空間、實現師生教與學良好互動、提高學生工程實踐能力奠定基礎，培養學生工匠精神、協作精神、和諧精神等，確保在有限的教學條件和課程學時內高質量地實現專業知識傳授與浸潤式思政教育，具體實施如下：

1引導課前預習

梳理有限元課程知識點案例與思政素材等教學內容與學習資料上傳至學習軟件平臺，形成線上網絡教學資源供學生學習。課前根據教學目標將項目進行任務分解，每個任務配有專業知識點、思政元素與啟發性問題，引導學生不拘泥于原有的教學時間、空間，可通過在線查看任務書充分、自主進行學習，并可結合自身情況對感興趣的知識點反復地學習、品讀。課程思政內容中可充分運用視頻、文檔、公開課等實例豐富思政育人形式與資源，通過課前預習不但完成此環節的思政教育，而且能激發學生對相關專業知識的學習欲望，實現思想政治教育與專業教育同頻共振、促進學生參與度與完成度。

2組織課堂學習

在課前預期基礎上，教師根據授課內容與學生反饋的共性問題，穿插思政內容進行重點難點透析與問題剖析、結合實例演示ANSYS軟件操作，并在課堂上結合討論、辯論指導學生進行項目拓展和延伸，引導學生主動參與、共同克服困難探討解決問題的方案，讓學生在學習過程中自我思考、自我分析、自我得出結論，培養工程意識、工匠精神、批判精神等;同時，課后學生通過小組的形式來針對工程案例去完成有限元計算，并在課堂上展示問題解決思路、具體軟件操作步驟與有限元結果分析評價，通過協作式學習培養學生團隊精神。教師不僅能及時了解學生對此階段知識點的掌握水平，發現教學中存在的盲點進而查漏補缺，還能根據學生表述及時獲知思想政治教學效果。通過這種以學生為主體的教學方法，在潛移默化中給學生引入嚴謹求實、合作溝通、社會責任、愛國情懷等思政元素，增加課程學習興趣與專業認同感，提高創新實踐能力和人文素養，真正實現浸潤式課程思政教育。

3以項目為載體，激勵課后提升

以有限元工程項目案例拓展為作業載體，鼓勵學生及時鞏固課程知識與軟件操作。學生通過完成教師布置的作業，了解自己對理論知識與軟件操作掌握程度，實現線上線下交互式教學知識內化的目的。針對課后難點問題，引導學生到“中國CAE聯盟www.caenet.cn”、“仿真科技論壇http：//forum.simwe.com/”等論壇分享學習心得、解決有限元常見問題、與有限元工程師交流互動，形成有效的自主深度學習，培養終身學習意識、理論聯系實際能力、業界溝通能力、克服困難增加自信;同時，教師依托學習軟件、QQ等交流平臺以班級為單位創建有限元課程學習群，師生就有限元計算中的問題發起話題討論、參與話題互動，形成相互解惑與學習的良好氛圍，及時提供解決問題方法與途徑，不僅有助于學生掌握有限元專業技能，還能促進師生和生生之間關系融合、培養學生正確的人生觀、價值觀。

（3） 多元多維考核評價方式，全過程檢驗育人實效

課程思政育人是循序漸進“貫穿教學全過程”，傳統以“教師為主、注重期末考核”的方式不適用于育人效果評估。因此，本項目擬圍繞線上線下教學模式與“平時+過程+期末”階段化學習展開多元多維教學效果評價：

1參與人員多元化，評價方式多維化

針對學生的考核參與人員由教師、學生、企業工程師組成，從不同角度對學生的創新實踐技能、工程能力與意識、自主學習能力、團隊協作意識、崗位職責規范等進行多方面立體化考核：教師與工程師對學生的評價通過觀察學生在工程項目實踐技能操作過程中所反映的專業技能與思政素養進行評價，同時教師可根據在線教學平臺收集學生專業與思政內容在線學習進度、話題討論回答參與度等進行量化評價;學生通過小組協作完成有限元項目任務進行組內成員自評與互評，同時基于項目匯報進行各小組間成員互評。

針對課程育人效果的總體評價，不僅圍繞學生學習效果的考核評價，還可設計問卷調查、深入訪談等方式獲取學生對教師、課程的評價，了解《工程有限元與數值計算》課程思政是否對學生思想意識產生影響以及思政素材內容與引入方式的意見反饋，教師通過學生教學反饋與督導專家教學評價意見，圍繞“思政目標是否明確，思政要素挖掘是否到位，思政要素與專業技能的貼合度是否高”進行反思以不斷提升課程思政育人水平。

2考核階段多元化，注重形成式評價

采用“平時+過程+期末”多階段方式進行課程學習評價：“平時考核”包括課前預習+課后作業，考核學生線上專業/思政內容學習進度、話題討論參與度以及課后作業完成度;“過程考核”側重考核學生工程實踐創新能力與團結協作意識等工程素養，包括課堂有限元軟件實踐運用+工程案例計算匯報研討，主要對學生有限元軟件上機實踐報告、課堂互動交流、學習小組PPT成果展示予以評價，形成學生自評、學生互評、教師評價、工程師評價;“期末考核”主要為有限元綜合案例計算的上機考核，綜合考查學生有限元知識分析解決工程問題的能力，同時設置無標準答案的思政考題實現學生思想認識的升華。

三、結語

高校教師作為為黨育人、為國育人的主力軍，要抓好課堂教學主渠道，更應該從學生需求、教師供給、教育教學模式著手，聚焦有限元課程的主體內容，從理論模塊、思政模塊、實踐模塊設計教學內容，結合在線教學平臺拓展思政空間，以實現課程知識傳授、能力培養和價值引領的有機統一，為新時期培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才奠定基礎。

參考文獻

[1] 高德毅，宗愛東 .從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J]. 中國高等教育，2017（1）：43-46.

[2] 孫云山，張立毅，耿艷香，費騰.工科專業課思政教育“一線二紅四維”創新教學模式探索[J].大學教育，2020（08）：113-115.

[3]黃博，崔曉璐.工程應用驅動下的《有限元基礎》本科教學改革探討[J].科技資訊，2020，18（21）：107-108+111.DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2001-9956-0129.

[4] 劉學文，王旭，羅素云，翁文滌，孟征云.工科“課程思政”教學模式研究與實踐——以《彈性力學有限單元理論及工程應用》為例[J].教育教學論壇，2019（44）：145-147.

基金項目：本文系重慶市高等教育科學研究課題CQGJ19B31;重慶市高等教育教學改革研究思政項目202016S、重點項目212060;重慶郵電大學課程思政項目XKCSZ2139、XKCSZ2140;重慶郵電大學金課建設項目XJKHH20201-27、XJKHH20201-28的研究成果。