新工科背景下“水力學”課程思政探索與實踐

華 丹，袁 煦

（蘇州科技大學 環境科學與工程學院，江蘇 蘇州 215000）

一、背景概述

“十四五”時期我國將進入新發展階段，國內外環境的深刻變化帶來了一系列的新機遇和挑戰。新工科研究與實踐將為中國打造世界工程創新中心和人才高地提供強大動力。新工科背景下高等教育課程思政建設將為工程教育強國保駕護航。

習近平總書記在清華大學考察時強調，當代中國青年是與新時代同向同行、共同前進的一代，生逢盛世，肩負重任。大學教師對學生承擔著傳授知識、培養能力、塑造正確人生觀的職責。要堅定信念，始終同黨和人民站在一起，自覺做中國特色社會主義的堅定信仰者和忠實實踐者［1］。目前看來，大學課程教育存在思政教育和德育教育開發不足的情況。其主要原因之一在于大學課程專業性強，課程教育知識密度大，一門課多則60學時，少則20學時，在有限時間內學生要接受大量專業性強、知識體系繁雜的課程教育，而思政元素往往被忽略了。另一個原因在于大學設置有專門的思政課程，在內容上與其他專業課程依然缺乏深度聯系。實際上，學生學習的每一門課程都蘊含思政元素，如何將其從專業課程中提煉出來并反哺專業課程，這對高校教師的教學水平提出了更高的要求。高校教師應該自覺做中國特色社會主義的堅定信仰者和忠實實踐者，在傳授專業知識的同時，引導學生樹立正確的“三觀”，啟發學生多思考，深刻理解并把握時代潮流和國家需要。

思政元素的實踐與課程教學的改革應該同步推進，相輔相成。習近平總書記強調，我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈［2］。“水力學”作為蘇州科技大學品牌專業主干學科的核心課程之一，需要適應國家新發展戰略需求，探索實施工程教育人才培養的新模式。課堂教學是課程教育的核心內容，傳統課堂教學中，以教師為中心開展“你聽我講”的授課模式。在信息化高速發展的今天，教師已經不再是學生獲取知識的唯一來源，學生需要更多的參與感與成就感，傳統的課堂教學模式正在失去其賴以生存的基礎。高校課堂教學模式改革迫在眉睫，“去中心化”，讓學生充分參與課程教學中，與課程教學共同成長，在課程教學中鍛煉實踐能力，培養創新精神。

二、“水力學”課程簡介與思政特點

“水力學”是環境、土木和市政類等專業的重要基礎課程，是諸多工程技術領域的基礎專業知識之一。水力學具有基本概念多且抽象、經驗公式多、實踐性強和綜合性強的學科特點。蘇州科技大學開設“水力學”課程的專業有建筑能源與環境專業、市政給排水專業和土木工程專業等。首先，基于各院系的專業特點，“水力學”課程在應用實例教學環節中，涉及的案例與工程項目需要根據各院系的實際情況有所調整，從而體現了“水力學”課程綜合性強和實踐性強的特點。其次，在教學環節中，不但要對原理性的公式進行講解，還要對工程實際運用的經驗公式有所側重。從而體現了“水力學”課程概念多、公式多的特點。最后，“水力學”課程與“流體力學”課程具有一定的共通性，“流體力學”課程教學環節中的諸多內容都可作為“水力學”課程教學過程中內容的提供方。流體力學是高校工科專業的基礎核心學科，很多工科專業都開設該門課程或開設與之相關的課程。“流體力學”課程也是適應學科交叉的典型課程。比如與醫學專業相關聯的“血液流變學”“醫療器械設計與制造”等；與生物專業相關聯的“生物微流體”?！傲黧w力學”作為核心課程，主要傳授基本概念、原理、實驗方法、經典理論、現代理論及其相關的工程應用。學生通過對以上相關內容的學習，掌握分析研究工程問題中的流體流動規律的方法，鍛煉解決工程中流體流動相關問題的能力，奠定設計開發流體相關裝備器械的理論基礎［3］。筆者在教學活動中發現，上述特點成了“水力學”課程教學活動中的一把“雙刃劍”。比如，在教學過程中靈活運用多媒體教學手段對課程進行生動的講解，還可結合“水力學”實驗直觀地向學生展示水力學當中涉及的抽象概念。這些都是前輩們總結出來的行之有效的教學方法。與此同時，“水力學”課程教學過程中也面臨諸多問題。筆者在教學活動中發現，學生在教學活動中缺乏自主思考空間，多數學生按部就班地參與課堂教學過程。

“水力學”課程蘊含豐富的思政元素?！八W”是一門重視工程實踐的課程。在以往教學環節中，教師往往以國家的重點水利工程為知識背景介紹給學生，激發學生的學習興趣。比如，港珠澳大橋在建設過程中克服的世界性難題，突破了封閉式隔倉混凝土填充密實度等“卡脖子”難題。在實例講解中，結合教師自身的科研項目，縱向上闡述國家對科技攻關項目和科技人才的渴求，橫向上也體現企業對科技進步的發展要求。比如，向學生介紹自然循環水路中水動力學特性以及應用原理，展示水力學的多面性，打破水力學等于水利學的刻板印象。同時還可將科研成果與教學內容相結合，引導學生提出問題、發現問題和解決問題。課后鼓勵學生充分利用網絡資源，通過小團體大作業的形式，查閱文獻，研討論文，并通過課堂上的PPT進行展示匯報。同時將此形式列為常態考核，初期由教師點評，后期逐漸過渡到學生互評，增強學生參與感與獲得感。學生根據每一次的點評對大作業進行修改和完善，加深對概念的理解，強化技能的運用，學生與課程同步成長。

將“流體力學”課程教學中應用的思政元素引入“水力學”的教學中，在思政教育方面形成水力學與流體力學的有效聯動，打通課程間的壁壘?？v觀流體力學發展史，新中國成立以來，國內的科學家為流體力學的發展進步做出了不可磨滅的貢獻。錢學森與郭永懷先生合作最早在跨聲速流動問題中引入上下臨界馬赫數的概念。提出的“錢學森彈道”為中國國防事業的進步提供了強大科學基礎。郭永懷先生發展了奇異攝動理論中的變形坐標法，即國際上公認的PLK方法并沿用至今［4］。“流體力學”課程充分融合了我國著名流體力學家及其先進事跡和先進學術思想?！傲黧w力學”課程涉及的工程案例助力思政教育的落地實施。三峽大壩是當今世界最大的水利水電樞紐工程，集防洪、航運、發電、生態保護等功能于一身，是中國人民富于智慧和創新精神的典范。港珠澳大橋的落成和通車標志著中國在超大幾何流體仿真、水動力學仿真、流變學等居世界前列［5］。

三、課堂教學與思政教育實踐

（一）學科交叉

新工科的基本范疇在國內已達成了共識。對于高校來說，新工科是對傳統工科專業的升級改造。通過學科交叉，構建工科專業新結構。課程思政建設作為落實立德樹人根本任務的戰略舉措，在新工科建設中應當發揮重要作用，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體。根據學院建設特點，將“水力學”課程與其他課程進行聯動，拓展“水力學”課程的深度和廣度。比如，在“管路流動”教學中，將生物醫學中的血管血液流動、水分在植物體內的輸運作為案例引入，增加課程的知識性，提升其開放性。比如，在“明渠流動與滲流”教學中，引入法治理念，將其與各種環境法規相結合，牢固樹立法治觀念。

（二）學科內容

“水力學”是工科的專業課程，是課程思政建設的基本載體。在教學過程中，要將馬克思主義立場觀點方法的教育和科學精神的培養結合起來。例如，在講授量綱分析法時，其基本原理是將物理量之間的復雜關系用無量綱的關系表達出來，帶領學生從物理現象出發探究物理本質和一般規律，使學生在學習水力學知識的同時，思考物理量之間的本質關系。在講授相似準則時，引導學生透過現象看本質。例如，在講授雷諾數時，以雷諾實驗為基礎，通過多媒體教學手段，帶領學生對實驗現象進行剖析，引領學生理解相似準則背后蘊含的哲學思想，學生對公式的理解不再是死記硬背，而是將物理過程進行描述，并通過函數關系進行表達。

傳統課堂教學內容以教材為基礎，教材體例遵循“原理—應用—工程”的思路進行構建，體現了一定的模塊化思維。在教學過程中，多數學生對公式推導興趣寥寥；對工程應用實例，學生展現出濃厚的興趣，課堂參與度明顯提高。因此，在教材的基礎上，進一步強化模塊化教學，將應用與工程案例提前，在介紹原理的過程中穿插介紹應用與工程案例。具體來說，將流體靜力學和流體動力學分成兩個模塊，以撰寫科技論文的方式進行講解，將應用與工程案例分別融入兩個模塊中。撰寫科技論文有一定的行文規范，方便讀者進行閱讀和思考，同時也體現了作者思考科學問題并進行科學闡述。在解讀教材和講授教材的過程中，是否也可以參考這樣的規范呢？就此問題，筆者在教學過程中展開了積極的思考和教學實驗，提出可以將撰寫科技論文的行文思路融入教學中。比如，將流體動力學部分進行解析，按照“背景—原理—實驗與方法—結果與討論—結論”這一思路對教材知識重新整合，將“水力學”課程中涉及的實驗、工程分析軟件及經驗公式等融入教學中。比如，在講授工程分析軟件時，筆者介紹了ANSYS軟件，其中在介紹FLUENT數值模擬的過程中，穿插介紹了能量方程的應用、邊界條件的解析，并做了工程模擬的演示。學生不僅加深了對能量方程的理解，也看到了能量方程的具體應用和成果。筆者通過小團體大作業的形式進行了強化，要求學生按照科技論文的行文規范撰寫報告并完成PPT匯報。線上和線下教學有明顯區別，線上教學時，學生對課程的反饋往往是延滯的，教師需要通過一定的手段獲得學生對課程的反饋。小團體大作業的方式可以很好地解決這一問題。首先，課程伊始將大作業布置給學生，學生需要通過文獻調研對大作業的內容進行初步了解。其次，學生將對大作業進行分期匯報，每一階段都要根據課堂的教學內容對大作業進行更新和匯報。最后，依據科技論文的署名規則，按照小團體內學生對大作業的貢獻程度進行署名及教師評分，最終將大作業成績計入考核成績。教學過程需要重視各環節的知識交叉，重視與學生的交流討論，重點知識需要做到復述—糾錯—復述—反饋—再復述。

課程考評體系在一定程度上影響著學生的積極性和課堂的教學質量［6］。期末總評成績是學生學習期間最重視的內容之一。目前，教學內容的過程評價將降低期末考試成績占比，著重強調學生的平時表現，對學生的期末成績進行綜合性考評，降低期末考試中的偶然性，突出學生的日常積累，根據大作業的每個階段的成績加權綜合考量，以期提高學生學習的積極性。

結語

“水力學”是一門蘊含豐富思政元素的專業課程，教師作為專業知識的傳授者，應該發揮自身的積極性、主動性和創造性，做到課上課下一致、線上線下一致，自覺弘揚主旋律，積極傳遞正能量。通過對課堂教學的設計與改進，構建新工科背景下知識、能力和思政教育相結合的教學體系，鍛煉學生的能力，貫徹落實立德樹人根本任務。