新工科背景下的課程教學(xué)改革實踐
——以“多目標決策理論及方法”課程為例

方國華，黃顯峰，聞 昕

（河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098）

立德樹人是推進思想政治理論改革創(chuàng)新過程中必須落實的中心環(huán)節(jié)。學(xué)校想要構(gòu)建高水平人才培養(yǎng)體系，促進學(xué)生全面發(fā)展，就要將專業(yè)課程教學(xué)與思想政治教育相融合，實現(xiàn)各類課程與思想政治理論課同向同行，協(xié)同發(fā)展。

為適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展，提升國際競爭新優(yōu)勢，教育部積極推出了新工科建設(shè)，面向新時代工科人才培養(yǎng)目標，要求健全多元化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)具有分析問題解決問題能力、交叉融合能力、溝通能力、道德素養(yǎng)、家國情懷、可持續(xù)發(fā)展能力等核心素養(yǎng)的全面發(fā)展的高質(zhì)量工程人才［1］。新變革引領(lǐng)新發(fā)展，隨著新一輪科技的飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)革命的來臨，以講授與板書為代表的傳統(tǒng)工程教育教學(xué)理念已經(jīng)不能很好地適應(yīng)實際社會越來越高的要求，高校亟須培養(yǎng)一批能夠引領(lǐng)發(fā)展潮流的高素質(zhì)人才。在這個新形勢下，高校新工科建設(shè)勢在必行［2］。

工科課程往往理論公式較多、邏輯性及抽象性較強、注重工程實際。學(xué)習(xí)“多目標決策理論及方法”等工科課程，同學(xué)們需要具有一定的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，同時還需學(xué)習(xí)“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”“數(shù)值分析”“最優(yōu)化方法”等系列前置課程。這就導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)“多目標決策理論及方法”等課程存在一定困難，產(chǎn)生了畏難情緒；其次，大量的數(shù)學(xué)公式可能導(dǎo)致課堂乏味、缺乏互動，久而久之學(xué)生對該門課程失去了學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)積極性不夠；同時，工科課程工程性較強，旨在培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力，傳統(tǒng)的理論教學(xué)主要以理論講授為主，通過新媒體和板書的方式進行，難以滿足對工科學(xué)生實踐能力的要求，容易導(dǎo)致學(xué)生強理論基礎(chǔ)、弱實踐能力的結(jié)果，難以實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與用人單位人才需求的無縫銜接。新工科背景下開展工科課程教學(xué)改革，融入課程思政，提高教學(xué)效果十分必要。

一、“多目標決策理論及方法”課程概況

多目標決策是從若干可選的方案中選擇最佳方案，用于解決當前或未來可能發(fā)生的問題，決策階段包括系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、制造等多個階段。多目標決策方法充分考慮了問題涉及的各種決策要求，以便于決策者選出最佳均衡方案［3］。該方法具有較好的適用性，已在工藝設(shè)計、水資源利用、能源、環(huán)境、人口、教育、經(jīng)濟管理等領(lǐng)域得到了廣泛使用。

河海大學(xué)“多目標決策理論及方法”課程開設(shè)于20世紀70年代末，不僅是水利水電工程專業(yè)、水利水電建設(shè)與管理專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士生的專業(yè)課程，也是全日制和非全日制水利工程專業(yè)碩士的專業(yè)課程。課程內(nèi)容包括多目標決策的概念、特點、理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵要素及發(fā)展概況，多目標決策向量優(yōu)化理論及效用理論，非劣解生成技術(shù)，離散和連續(xù)多目標決策技術(shù)，發(fā)展中的多目標決策方法，區(qū)域水資源多目標規(guī)劃及水庫多目標優(yōu)化調(diào)度等［4］。

經(jīng)過多年的課程建設(shè)和教材建設(shè)，本門課程獲2016年江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程優(yōu)秀研究生課程和2018年度河海大學(xué)研究生精品教材建設(shè)項目。2021年該課程完善了網(wǎng)站建設(shè)，實行了線上教學(xué)。

二、思政元素挖掘與融合

（一）課程思政元素

一直以來，教師在課堂教學(xué)的過程中往往過于重視理論知識的講解，而忽略了在知識傳授的同時進行思想政治方面的教育，形成了“重教輕育”的現(xiàn)象。因此，有必要對課程蘊含的思政元素進行挖掘，將立德樹人的培養(yǎng)目標通過潤物無聲的方式實現(xiàn)，將專業(yè)知識的講授與課程思政有機結(jié)合，讓學(xué)生樂在其中。

“多目標決策理論及方法”課程思政建設(shè)結(jié)合了水利類專業(yè)特色，又體現(xiàn)出忠誠、干凈、擔當、科學(xué)、求實、創(chuàng)新的新時代水利精神。通過知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合，將思想政治育人目標與新工科課程教學(xué)目標高度融合，使學(xué)生能夠了解多目標決策基本理論，掌握多目標問題的評價與決策技術(shù)，能較好地運用多目標決策理論方法解決生產(chǎn)實踐中遇到的決策與評價問題，同時認識、恪守、自覺踐行社會主義核心價值觀，堅定“四個自信”，培養(yǎng)學(xué)生作為水利人的自豪感和使命感。

（二）課程思政設(shè)計

針對課程教學(xué)內(nèi)容，深度挖掘課程所蘊含的思想政治教育資源，采用將思政元素與課程主要知識點自然耦合的方式，在教學(xué)大綱中重組了課程知識體系與教學(xué)單元，充分發(fā)揮課程教學(xué)的價值與家國情懷、個人品格、科學(xué)觀等精神引領(lǐng)作用［5］。

如講授我國水利水電工程建設(shè)的發(fā)展和取得的成績時，圍繞社會主義核心價值觀，弘揚民族精神，深入開展中國夢宣傳教育，從而提升學(xué)生的民族自豪感，使其激發(fā)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強理想信念，提升自我價值。講解新安江水電站、三峽工程、白鶴灘水電站的偉大壯舉時，融入集體主義精神，弘揚優(yōu)秀治水傳統(tǒng)和寶貴精神財富，突出體現(xiàn)大禹精神、都江堰精神、紅旗渠精神、九八抗洪精神等，激發(fā)學(xué)生的民族榮譽感和自豪感。講授梯級水庫聯(lián)合調(diào)度時，強調(diào)總體思路服從大局意識和核心意識，注重水利工程調(diào)度的中國元素，包括政策（規(guī)范）、意識、文化等的追求。

（三）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

首先是增加案例講授。通過信息媒介介紹先進人物的典型事跡，通過案例展示介紹我國水利水電建設(shè)成就，通過案例講解介紹水利水電工程多目標規(guī)劃決策技術(shù)創(chuàng)新。本課程設(shè)置了如下教學(xué)案例。

案例1：大渡河流域水電站多目標優(yōu)化調(diào)度。本案例應(yīng)用于課程第二章《多目標決策基本理論》教學(xué)，通過建立防洪、發(fā)電、生態(tài)等多目標梯級電站智能調(diào)度決策邏輯體系和流程，實現(xiàn)了對于各類復(fù)雜工況的智能適應(yīng)、匹配和切換，在不同工況下智能生成科學(xué)的調(diào)度決策方案，可幫助學(xué)生更好地理解效用理論和效用函數(shù)的表達形式，結(jié)合工程案例的實際應(yīng)用，解決傳統(tǒng)理論方法和公式推理過于晦澀，學(xué)生理解和運用困難的問題。

案例2：烏江渡水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行。本案例應(yīng)用于課程第六章《發(fā)展中的多目標決策方法》教學(xué)，通過開展烏江渡水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行研究，以耗水量最小為優(yōu)化目標，考慮機組振動區(qū)等各類約束，實現(xiàn)復(fù)雜工況下電站負荷的高效和科學(xué)分配，在優(yōu)化機組運行工況的同時，提升水資源利用效率，可幫助學(xué)生更好地理解和運用遺傳算法等理論方法。

案例3：南水北調(diào)東線江蘇段受水區(qū)水資源多目標優(yōu)化配置。本案例應(yīng)用于課程第七章《區(qū)域水資源多目標規(guī)劃》教學(xué)，結(jié)合復(fù)雜調(diào)水工程案例，建立針對多工程、多主體、多目標的水資源優(yōu)化配置方式，在多時間尺度、多空間范圍、多利益主體之間進行協(xié)調(diào)和平衡，幫助學(xué)生更好地理解區(qū)域水資源多目標規(guī)劃理論方法。

案例4：北盤江流域水光互補優(yōu)化調(diào)度。本案例應(yīng)用于課程第八章《多目標水庫優(yōu)化調(diào)度》教學(xué)，構(gòu)建了多尺度嵌套的多能互補調(diào)度決策模型，保障了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應(yīng)，并滿足了長期尺度下水光互補系統(tǒng)對調(diào)度效益的要求。該案例代替了傳統(tǒng)較為簡單的單一水庫調(diào)度案例，通過科學(xué)靈活地處理更加復(fù)雜的多目標調(diào)控要求，進一步加深了學(xué)生對于多目標決策理論的理解及技術(shù)方法的運用能力，同時讓學(xué)生了解了多能互補等前沿領(lǐng)域知識。在增加案例講授的同時，加強研討互動、課堂測試等多種教學(xué)環(huán)節(jié)；設(shè)計不同的主題進行小組討論，分組制作專題PPT，進行匯報和討論。

課程評價為過程性評價，涵蓋學(xué)生自主學(xué)習(xí)及課堂表現(xiàn)、專題匯報成績、結(jié)課論文、課程思政感想等。

盧春泉坦承，民事訴訟將經(jīng)歷一個漫長的過程。但作為一個估值上百億、一度接受上市輔導(dǎo)的公司，銀隆不可能坐等訴訟結(jié)果，接下來如何發(fā)展才是重要的問題。

三、信息技術(shù)開發(fā)與融合

隨著“中國制造2025”的實施，人才的標準要求也越來越高，高校面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。新工科背景下，產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的課程思政建設(shè)，需要對課程結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，推動專業(yè)課程與思想政治教育同向同行。具體而言，要充分發(fā)揮課堂教學(xué)主渠道作用，改革思想政治理論課教學(xué)，基于上述優(yōu)勢資源支持，有機地將理論與實際結(jié)合在一起，善于借助“互聯(lián)網(wǎng)+教育”平臺，適當植入企業(yè)實踐案例，強化學(xué)生的感知能力［6］。

多目標決策工作會遇到很多復(fù)雜問題的建模工作，計算工作量大，編制計算機軟件可提高工作效率。教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生開發(fā)計算機軟件，對于發(fā)展中多目標決策計劃，如模糊綜合評判法、物元分析法、投影尋蹤法、模糊優(yōu)選法、熵權(quán)理想點法、遺傳算法、混沌優(yōu)化算法、云模型評價等，都要求開發(fā)軟件完成。

對于多目標決策在區(qū)域水資源規(guī)劃中的應(yīng)用和多目標決策在水庫調(diào)度中的應(yīng)用兩個部分的教學(xué)環(huán)節(jié)，可考慮三維軟件開發(fā)使用，制作出三維動態(tài)模擬效果，能有效模擬出水庫洪水演進過程和水庫調(diào)度過程中水位的動態(tài)變化過程等。也可以通過BIM軟件等，對流域和水利工程進行數(shù)字孿生，從而更加直觀地顯示多目標調(diào)度決策過程。

四、以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向

圍繞世界高等教育發(fā)展的先進理念，普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)需要重點突出以下三大原則：（1）始終堅持以學(xué)生為中心，結(jié)合學(xué)生的能力與特點，從教學(xué)形式、教學(xué)方法及教學(xué)實踐等方面出發(fā)，不斷創(chuàng)新與改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，促進教學(xué)形式由“教得好”向“學(xué)得好”轉(zhuǎn)變。（2）結(jié)合社會經(jīng)濟的發(fā)展需求來設(shè)定人才培養(yǎng)目標，及時完善培養(yǎng)方案，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才。（3）建立教學(xué)質(zhì)量保障體系，通過評價、反饋及優(yōu)化改進的方式，不斷提升教學(xué)質(zhì)量。

研究生課程教學(xué)更加重視以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向。課程教學(xué)不能僅僅完成教學(xué)內(nèi)容，而是要求學(xué)生在學(xué)完本門課程后，能收獲專業(yè)知識，完成相應(yīng)的成果。“多目標決策理論及方法”課程在學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向方面，可以加強學(xué)生主觀能動性和成果凝練。

本課程以學(xué)生分組討論形式為主，安排學(xué)生分組討論主題，共分為若干個小組。每個小組一個主題，制作課件并進行錄屏。小組匯報后，老師和學(xué)生對匯報內(nèi)容進行交流討論，相互學(xué)習(xí)，共同提高。

結(jié)語

新時期高校要堅持以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，堅持把立德樹人作為根本任務(wù)，積極推動思想政治教育與專業(yè)教育同向同行。“多目標決策理論及方法”課程內(nèi)容豐富，理論與實踐并重，為使學(xué)生更好地學(xué)好本門課程，需要在今后加大教學(xué)改革力度，充分融合課程思政元素和信息技術(shù)，體現(xiàn)學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向的教育理念，真正為培養(yǎng)擔負中華民族偉大復(fù)興的“有理想、有本領(lǐng)、有擔當”的時代新人而努力。