“環境工程模擬仿真”課程的思想政治教學改革探索

周雪飛，余仕哲，張亞雷

（同濟大學 環境科學與工程學院，上海 200092）

2017年中共中央、國務院印發《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，大力推動以課程思政為目標的高校課堂教學改革。隨后全國眾多高校開展了課程思政教育改革工作。同濟大學環境科學與工程學院高度重視建設學科課程思政體系，積極推動專業課程教育與思想政治教育融合發展，以“三全育人”為教育目標，致力于將學生培養成為具有正確的世界觀、人生觀和價值觀的生態文明建設者。

一、課程思政的定義和發展

課程思政起源于上海市教委自2014年起開展的高校教學試點［1］。之后大部分文獻都以概念定義作為研究的基礎。趙繼偉將課程思政解釋為“依托、借助于專業課、通識課而進行的思想政治教育實踐活動，或者是將思想政治教育寓于、融入專業課、通識課的教育實踐活動”［2］。已公開發表的論文普遍認為課程思政是一種教育理念（觀念）或者秉持該理念開展的思想政治教育實踐活動，其最終目的是育人、立德樹人。除了描述概念本身，辨析對象與其他概念的異同也是常見的研究方法。對于經常與課程思政并列出現的思想政治教育，研究者傾向于使用“融合”“滲透”“同向同行”“協同”等詞語描述二者的關系；也有學者在分析了思政課程與課程思政這兩個外形非常相近的概念后，認為領域內的部分研究在開展過程中混淆了不同概念的界限，對高校思政課程是否應該納入課程思政開展范圍提出了質疑。

以課程思政為中心的教學改革發展至今產生的問題大致可以分為“人”和“體制”這兩方面。“人”的問題主要是部分任課教師的德育意識、思想政治知識儲備及教學能力尚有欠缺。“體制”的問題則表現為課程思政的考核評估機制、獎懲機制、校內思想政治教學協調平臺等制度或平臺的缺失。因此除了教學團隊建設，目前還需要基于思想政治教育的復合性和長期性特點建立過程性、系統性的多維度評價體系［3］。

上述復雜的現實問題以體系建設來解決為宜，包括師資隊伍建設體系、教學考評管理體系、教學資源保障體系等。王明慧建議未來要建設“一個適用于所有地區高校的評價體系”，以便不同地區不同高校分享思想政治教學建設經驗，共同研究案例，最終以頂層設計的方式規劃高校思想政治教學的發展。

二、環境類學科開展課程思政的必要性

課程思政提出的現實背景是高校思想政治理論課與其他專業課長期出現“割裂”的情況；一些學校的課程存在意識形態屬性、邏輯與立場的缺失。任何教育都需要回答培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人等根本性問題。黨中央對我國教育提出了明確要求，即堅持社會主義辦學方向、落實立德樹人根本任務。習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上強調，我國高等教育必須堅持正確政治方向；在2018年全國教育大會上指出，培養什么人，是教育的首要問題，我們的教育必須把培養社會主義建設者和接班人作為根本任務。

保護環境是我國的基本國策，生態文明建設是關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計。環境類學科肩負著為國家培養解決城鎮化、工業化進程中復雜環境問題及環境治理與生態保護中科學問題專門人才的重任。而課程在人才培養過程中占據著決定性的核心地位，其質量直接決定人才培養質量。因此在環境類學科開展課程思政教學改革有明確的現實要求，即綜合培養人才的專業素質、科學素質、道德素質、人文素質和政治素質。以課程思政教學改革為抓手實現科學性和合理性的課程體系建設與改革是保證和提升高等教育人才培養質量的關鍵所在。

三、環境類學科開展課程思政的可行性

課程思政既是一種教育理念，也是一種思維方法。任何課程教學的第一要務都是立德樹人，任何課程教學都肩負德育的責任。高校教育工作者要將思想政治教育有機融入課程教學的各環節、各方面，實現立德樹人潤物無聲。環境類學科屬于以自然規律和運行機理為研究對象的理工科，其內藏的豐富思想政治資源為隱性思想政治教育的開展提供了可能。

首先，環境類學科作為物理、化學、生物、地球科學等多領域交叉的學科，其涵蓋的知識內容非常豐富。所有知識的學習都服務于改造社會的目的，在推動人類文明前進的同時改善人民群眾的生活質量。教師可以鼓勵學生從社會需求出發進行考察，通過勞動和社會生活的過程增加學生對專業現狀的認識、對國情的認識，培養學生運用知識的能力和社會交往的能力，塑造學生服務國家、服務社會、服務人民的責任感和使命感。

其次，科技發展離不開人文因素的參與。自工業化以來，技術導致的環境污染問題和社會問題比比皆是，如日本水俁病、洛杉磯光化學煙霧等事件已成為環境類學科經典的教學案例。科技引發的問題終究要通過科技進步來解決，然而缺少人文關懷會導致技術災難一再發生。為避免重蹈覆轍，環境類專業課程遵循以人為本等理念，研究如何走出一條與自然和諧共生的生態文明發展道路。讓科學技術與社會結合、為人類服務，這是環境類學科發展的立足點，也是開展課程思政教學的切入點。

四、“環境工程模擬仿真”課程思政教學實踐

本文介紹的專業選修課“環境工程模擬仿真”作為同濟大學環境科學與工程學院教學改革的優秀成果，其課程設計和教學實踐可為理工類學科課程開展課程思政教學改革提供參考。

“環境工程模擬仿真”是面向環境工程專業本科生和研究生的一門新興課程，主要內容是針對環境工程常見工藝過程如水處理工藝、固體廢棄物處理、大氣污染控制等進行數學建模，利用相關仿真軟件實現結果模擬預測和工藝優化控制等。該課程涵蓋了專業領域內重要的原理方法、新技術和新發展，以“思政元素融入綜合素養課程”為出發點在教學過程中有機融入了生態文明理念、科技創新精神、實踐能力培養等思政元素；又逐步將近年來人工智能、大數據等新技術融入環境工程領域，體現了專業發展的趨勢和多學科交叉的特色，收到了很好的教學效果。

（一）生態文明理念融入課堂教學

黨的十八大提出“大力推進生態文明建設”，這是新時代中國特色社會主義理論體系和中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局的重要組成部分。目前中國環保形勢依然嚴峻，一方面工業生產和生活消費迅猛發展導致各種污染物的產生量與日俱增，另一方面很多長期被污染和破壞的自然環境還有待修復。

本課程開設的初衷之一就是通過新技術與數學模型結合，為上述環保問題的解決及環境工程專業的教育開拓新思路。模擬仿真技術是利用計算機求解特定模型中的一系列方程，通過計算結果展示各變量之間數值關系的技術。近年來隨著3D建模等技術的發展，模擬仿真可以以更生動、更貼近現實的方式呈現計算結果。

教師在授課過程中立足于生態文明建設的大局介紹了我國當前的水污染狀況、污染物來源及水環境保護任務，由此引出計算機模擬仿真技術的作用；在課程結束時進一步鼓勵學生主動探索模擬仿真技術在環保領域可能的應用，引導學生將生態文明理念融入專業學習乃至生活中去。學習本課程后，有學生于畢業設計中使用了人工濕地、自然護岸、太陽能充氧等能源消耗少、處理效果好的河道生態修復技術，并利用水環境模型預測工程的效果，為解決中國城市河道“黑臭”問題貢獻了自己的力量。

我國生態文明建設的方向和重點之一是利用自然力保護和修復生態系統。而研究設計人員可以利用模擬仿真技術更準確地預測生態修復工程對環境和社會的持續影響，從而最大程度避免負面后果的產生。“環境工程模擬仿真”課程充分利用多媒體及可視化的表達方式，將生態文明、污染防治、鄉村振興等國家重大戰略實際案例與模擬方程軟件的教學相聯系，通過深入淺出的講授激發了學生的興趣；在對學生進行知識傳授和能力培養的同時注重國情教育、社會主義核心價值觀教育，探索了學科育人的新途徑。

（二）科技創新精神融入課堂教學

我國“十三五”規劃提出實施創新驅動發展戰略，這是一份改變未來中國發展路徑的指南。習近平總書記指出：“科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。”［4］在當今大國博弈的舞臺上，創新是中國實現和平崛起的關鍵推動力。

在課程教學中工藝過程建模方法是主要內容。一般基于物理、化學、生物化學等反應理論建立復雜反應系統的數學模型，然后依賴計算機編程和強大的運算功能實現模型計算。從建模到實現模擬仿真計算需要大量時間進行訓練，這對于常規課程來說很難實現。于是在建模方法的基礎上采用已有軟件進行模擬成為課程實踐的主要方式。但由于近年來國際形勢的波折起伏，編程軟件出現了在中國被限制功能或權限的現象，本課程常用的國外開源免費應用軟件越來越難下載。這一變化對課程教學實踐帶來的影響引起了教學團隊很大的警醒和反思：只有把方法和技術都掌握在自己的手里才能實現教學和科研自由。

“環境工程模擬仿真”課程教學過程中，教師向學生介紹了我國模擬仿真技術領域的現狀，即當前泛用的核心軟件大多來自國外開發團隊，既不便于獲取，又有產生路徑依賴的風險。結合我國工業制造被國外軟件“卡脖子”的熱點新聞，教師鼓勵學生不畏艱難、積極開發有核心競爭力和自主知識產權的技術，尤其是要填補研究用軟件平臺的空白。然后教師才開始介紹環境領域的各種模型和模擬軟件，并著重要求學生對模型、軟件的優劣做出批判性陳述。之后幾位學生針對現實問題發表了自己的看法，表達了進行科技自主創新的信心、決心。根據課后反饋，學生普遍認識到了核心技術缺失不僅是科技發展水平的問題，還是關乎國家安全的戰略問題；只有通過科技創新和自主研發核心技術，我國才能實現高水平自立自強。

創新要靠人才實現，只有價值觀和創新能力并重的教育才能培養出德才兼備的高素質人才。在教學實踐中，“環境工程模擬仿真”課程為學生帶來了分析問題的新角度、新思想，激發了學生科創報國的熱情；教師對于國內外前沿發展現狀和趨勢的介紹，使學生能夠立足專業發展前景看問題，綜合運用知識進行科技研發以解決當下和未來的環境問題。這樣的教學實踐不僅保證了課堂不會淪為模擬仿真軟件的技能培訓課，還使得學生的思想道德素質和辯證思維能力得到充分發揚，真正將“育人”二字落到了實處。

（三）實踐的觀點貫穿課程教學

實踐論是辯證唯物主義的重要內容：社會實踐是認識的目的和歸宿；真理的標準只能是社會的實踐。環境類學科培養的人才應將所學知識用于改善人民生活環境，踐行“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，將個人奮斗融入生態環境保護的社會事業。

按照教學案例的設計，教師從講授計算機仿真的基礎理論及軟件操作方法開始，引導學生使用模擬仿真軟件完成以現實污染問題為背景的算例。課上某小組使用編程軟件研究了厭氧生物膜反應器的運行參數對處理效果的影響；隨后全班師生針對小組成果進行了開放性討論，總結出了上述工藝的運行特點及改進措施，并進一步認識到模擬仿真技術是一種虛擬實踐、發生于計算機構建的“虛擬”世界，從中獲得的認識還有待現實實踐的深化。

上述案例展現了本課程配合課程思政教學改革構建的教學模式：通過搭配上機實踐、課堂老師現場講解及練習，學生在課上可以邊操作邊與老師、同學及時交流發現的問題；又采用組合的教學形式讓學生組隊，并根據各自特長、興趣在團隊中承擔相應工作、完成課堂作業。這就將思想政治教育成效貫穿于課堂匯報、分組研討、期中論文、期末考試等考核方式中，構建了新的課程評價體系。

所有科學理論的發展都離不開實踐的檢驗。高校培養的復合型、創新性人才必須要有從文獻檢索、實驗設計、數據分析等實踐中獲取有效結論的研究學習能力。從教學結果來看，學生通過操作模擬仿真軟件掌握了量化分析現實問題的工具，又結合了多種信息技術展示結論。可以說，學生利用新技術達成了認識和實踐的循環發展，最后又回歸實踐，鍛煉了自主學習的能力。這體現出了理工科知行統一的思政特色。

結語

從目前公開文獻來看，許多高校都在探索具有特色的課程思政教學內容，還有一些院校已經在環境類學科的教學中應用了模擬仿真技術。而本文提供了一個新視角，即從課程思政教學改革入手，探討環境學科與模擬仿真技術交叉課程如何開展隱性思想政治教育。總的來說，培養高素質人才的高等院校應梳理各專業課程所蘊含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一。環境學科結合自身特點的課程思政教學應以習近平新時代中國特色社會主義思想和生態文明思想為指導，多層次、多模塊、潛移默化地進行思想政治教育，鼓勵學生“將論文寫在祖國大地上”，努力提高自身的創新實力，為建設美麗中國、實現中華民族永續發展而不懈奮斗。