課程思政指導下“工程設計”科研式實踐課程創新

丁振揚 田慶國 汪毅 張學遷 劉鐵根

[摘 要] 《高等學校課程思政建設指導綱要》指出專業實驗實踐課程，要注重學思結合、知行統一，增強學生勇于探索的創新精神、善于解決問題的實踐能力。《綱要》對于專業實踐課程的指導與目前“工程設計”課程教學改革方向高度契合，在“工程設計”課程的科研式實踐課程創新改革基礎上，建立“工程設計”課程思政改革方案，為專業綜合設計類課程提供一套可借鑒的課程思政改革方案。

[關鍵詞] 課程思政;實踐教學;教學改革;科研實踐

[基金項目] 2020年度天津大學第二批課程思政教改項目“課程思政指導下‘工程設計’科研式實踐課程創新”（25）

[作者簡介] 丁振揚（1985—），男，天津人，博士，天津大學精密儀器與光電子工程學院副教授，主要從事光纖傳感研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）24-0185-04 [收稿日期] 2021-07-08

“工程設計”是光電信息科學與工程類專業一門重要的實踐課程，是培養學生實踐能力和實驗技能，訓練創造性思維的重要途徑。學生通過綜合性實踐，全面運用所學基礎與專業知識以完成具有專業特色的設計、實驗、分析等工作，同時，鼓勵學生拓寬思路，進行創新型實踐，最終達到鍛煉專業主干理論知識的綜合運用能力，培養適應時代發展，具有創新意識的專門人才的目的。針對傳統實踐課程環節固定，學生創造性不強，課題選擇較少，實踐內容陳舊，難以與學科發展前沿相結合等問題，自2015年開始，本課程進行科研式實踐課程創新。科研式實踐教學，即通過實際的科研背景與用途，結合相關的理論知識，通過獨立思考擬出方法及步驟，不再按照傳統實踐課程的固定環節機械式完成實踐，而是需要學生閱讀大量文獻，利用所學知識和實踐能力創造性解決研究實踐中遇到的各種問題，不再用固定模式束縛學生科研實踐發展。這樣的實踐教學方法能激發學生的主觀探索性，提高學生的科研素養，培養學生的創新能力;能使學生能夠整合所學理論知識，了解研究領域的發展前沿，掌握科研基本方法和手段。基于這一思路，我們結合課程組指導教師的研究課題，提出將“工程設計”的實踐課程內容調整為研究型實踐。研究型實踐為結合指導教師的自身研究課題所設題目。利用光學工程學科優勢和前沿研究方向，在光纖傳感、太赫茲技術、光電圖像等方向開設多個課題，在學時上不再固定在小學期1.5周，而是延長到整個學期，時間靈活，有興趣的學生甚至可以加入教師科研課題組，長期從事科學研究;在組織上，學生可以組成研究小組，也可以獨立研究;在考核上，最終以研究報告或論文的形式呈現，由教師評價其研究成果。不再設定研究型和應用型實踐課題的固定比例，學生可以通過自身發展需要，選擇適合自己的課題[1-4]。

《高等學校課程思政建設指導綱要》（簡稱《綱要》）指出，專業實驗實踐課程，要注重學思結合、知行統一，增強學生勇于探索的創新精神、善于解決問題的實踐能力[5]。目前“工程設計”課程教改方向與《綱要》對于專業實踐課程的指導高度契合，有望在課程思政背景下進一步深化“工程設計”這一特色實踐課程的“科研式實踐課程創新”改革。

一、課程思政指導下“工程設計”建設內容

首先，研究“工程設計”的“科研式實踐課程創新”課程思政改革目標融合：在課程選題中，要求學生通過實際的科研背景與用途等，結合相關的理論知識，獨立思考擬出方法及步驟，不只是按照傳統實踐課程的固定環節機械式完成實踐，在科研型實踐中，學生需要自己閱讀大量文獻、利用所學知識和實踐能力創造性解決科研中遇到的各種問題，不再有固定模式束縛學生的探索發展。這樣的實踐教學方法能最大限度地激發學生的主觀能動性，提高了學生的科學素質和創新能力，培養了學生獨立思考和解決問題的能力;能使學生整合所學理論知識，緊跟當前科技發展前沿，掌握科學研究方法。在課題完成中激發學生的愛國情、強國志、報國行。崇尚專業精神，服務國家戰略、行業要求。培養具有人文社會科學素養、社會責任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范，履行責任，弘揚工匠精神的專業人才[6]。

其次，研究思想政治教育與“工程設計”融入方法：在實踐項目選題中，聚焦國家重大戰略需求與世界科技前沿，講清楚特定領域“卡脖子”問題的現狀，以及國家加快自主創新，加強關鍵核心技術攻關的骨氣和志氣，引導學生主動為國家和民族的發展貢獻自己的力量。培育實踐精神，讓學生了解行業和社會的發展狀況。在實踐項目指導中，激發學生的專業榮譽感與行業自豪感。將工程倫理等價值融入實踐項目指導。使學生能夠設計針對光電信息領域復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設計環節中體現創新意識，充分考慮法律、健康、安全、文化、社會及環境等因素。

最后，研究“工程設計”思政元素實施和評價。在課程實施中融入課程思政相關內容。在選題前期調研時，融入學科史、科技史，闡明我國在課題相關領域的優勢和問題;在每周課題組會討論時，與學生深入探討所做課題家國情懷、工程倫理、工匠精神、創新意識等在項目實施中的體現。結題答辯時，學生需提交所做課題中家國情懷、工程倫理、工匠精神、創新意識等方面的體會和感想，并作為最終成績一部分。同時在答辯環節，也設計相關問題，作為答辯成績一部分。在思政元素評價方面，將家國情懷、工程倫理、工匠精神、創新意識等思政元素作為學生完成課題效果評價的重要組成。建立教師評價和學生互評相結合思政元素評價機制。通過問卷等方式，收集對課題過程中課程思政改革意見和實施效果。

二、“工程設計”課程思政建設方案設計

“工程設計”課程思政建設方案設計如圖1所示。以工程設計德育目標為引領，在選題、指導和答辯評價環節融入思政元素。具體為：在選題環節引導學生為國家和民族的發展貢獻自己的力量。培育實踐精神，讓學生了解行業和社會的發展狀況。在指導環節，將工程倫理等價值融入實踐項目。使學生能夠設計針對光電信息領域復雜工程問題的解決方案，并能夠在設計環節中體現創新意識。在答辯和評價環節將家國情懷、工程倫理、工匠精神、創新意識等思政元素作為學生課題完成效果評價的重要組成。

三、“工程設計”課程內容具體案例

案例一：在工程設計課題介紹中融入思政元素。介紹各課題國內外發展現狀，融入思政元素，講清楚光學工程相關特定領域受制于國外的現狀和國家加快自主創新的相關舉措。在激光測量領域介紹目前激光雷達國內外發展現狀，光纖傳感、光學相干層析成像、太赫茲等前沿領域國內外發展現狀，以及我國在光學工程相關領域加快自主創新的舉措。學生能夠了解光學工程領域相關國內外發展現狀，對本門課程設置課題有所了解，并根據自身的基礎和不同發展需求選擇不同課題。加強學生未來參與關鍵核心技術攻關的骨氣和志氣，引導學生主動為國家和民族的發展出力爭光，培育實踐精神，了解行業和社會的發展狀況。

案例二：光電圖像采集系統介紹中融入思政元素，在光電圖像檢測領域課題中介紹我國在視頻監控、智能手機、攝像頭模組的全球地位，同時也指出在鏡頭、芯片、光刻機等方面國內外發展現狀。我國在視頻監控領域，海康威視、大華、天地偉業處于國際領先地位;在智能手機方面：華為、小米、VIVO、OPPO等品牌全球銷量領先;在攝像頭模組方面，歐菲光、舜宇等企業全球銷量領先;同時闡明我國在數據處理芯片、圖像采集芯片、高端光學鏡頭、光刻機領域受制于人。講述我國加快自主創新，布局傳統上游領域、突破芯片、鏡頭等關鍵技術相關舉措，加強學生未來參與關鍵核心技術攻關的骨氣和志氣。

案例三：在激光測量課題介紹中探討國內外激光測量熱點領域激光雷達發展狀況，激光雷達是激光探測和激光測距系統的簡稱，是一種以脈沖激光或連續激光為光源的主動光學測量技術。激光雷達可以精確測量從激光發射點到測量目標表面激光反射點之間的距離，再結合激光光束發射方向就可以確定反射點的空間三維坐標，其在高精度測量、快速測量及三維成像方面有著獨特的技術優勢，在軍事偵察、航空航天、無人駕駛、三維成像等領域有著廣闊的應用范圍和發展前景，近年來受到學術界、工業界及產業界的高度關注。全球激光雷達是高級別無人駕駛技術實現的關鍵，受無人駕駛車隊規模擴張、激光雷達在高級輔助駕駛中滲透率增加，以及服務型機器人及智能交通建設等領域需求的推動，激光雷達整體市場預計將呈現高速發展態勢，目前全球激光雷達行業內主要的激光雷達公司包括美國的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的Innoviz，德國的Ibeo。結合課題介紹激光雷達中激光器、掃描鏡頭、算法等關鍵技術。同時介紹目前國內企業速騰聚創與禾賽科技突破激光雷達關鍵技術，研發實力在全球具有一席之地。為學生今后從事該領域研究指明方向。

本文詳細討論了在課程思政指導下進一步深化“工程設計”這一特色實踐課程的科研式實踐課程創新改革。建立一整套“工程設計”課程思政改革方案，在建設內容、方案設計、教學案例方面進行了詳細闡述。

參考文獻

[1]丁振揚，田慶國，汪毅，等.天津大學工程科學實驗班《工程設計》實踐教學改革探討[J].教育教學論壇，2019（16）：76-77.

[2]汪毅，丁振揚，張學遷，等.立足新工科的創新型實踐教學培養模式[J].教育教學論壇，2020（39）：272-273.

[3]胡春艷.天津大學工程科學實驗班的一場逆襲[N].中國青年報，2017-07-24（9）.

[4]劉鐵根，江俊峰，胡浩豐，等.“光電檢測技術與系統”實驗教學的改革探討[J].教育教學論壇，2018（4）：259-262.

[5]教育部.關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知：教高〔2020〕3號[A/OL].（2020-06-01）[2021-06-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[6]鞏金龍.開啟“新工科”課程思政建設新篇章[N].中國教育報，2020-06-06（2）.

Innovation of Scientific Research Practice Course of Engineering Design under the Guidance of “Curriculum Ideological and Political Education”

DING Zhen-yanga，b， TIAN Qing-guoa，b， WANG Yia，b， ZHANG Xue-qiana，b， LIU Tie-gena，b

（a. School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering， b. Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology， Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： The Guiding Outline for Curriculum Ideological and Political Education Construction in Higher Education points out that professional experimental practice courses should pay attention to the combination of learning and thinking， the unity of knowledge and practice， and enhance students’ innovative spirit of exploration and their practical ability to solve problems. The guidance of this outline for professional practice courses is highly consistent with the current teaching reform direction of the Engineering Design course. This paper sets up a reform scheme of carrying out “curriculum ideological and political education” for the course of Engineering Design based on the innovation and reform of this scientific research practice course， in order to provide a reference for other professional comprehensive design courses.

Key words： “curriculum ideological and political education”; practice teaching; teaching reform; scientific research practice