理工科課程思政融入地學大數據基礎課程的探索

閆兆進　楊慧　慈慧　王冉

摘? 要：理工科專業課程是高校課程的重要組成部分，理工科課程思政建設已成為新時期高校課程思政改革的關鍵。然而，當前理工科專業課程思政建設成效仍不夠顯著，實際教學過程中專業知識難以與思政內容有機融合，“兩張皮”現象突出。該文深入分析課程思政的發展現狀，總結歸納理工科課程思政建設存在的突出問題。以中國礦業大學地學大數據基礎這一典型理工科課程為例，制定課程思政的教學設計方案，探討切實可行的理工科課程思政建設機制，從而為理工科課程思政改革提供一定的借鑒與參考。

關鍵詞：理工科課程；課程思政；問題分析；實施路徑；教學改革

中圖分類號：G641? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）18-0193-04

Abstract： Science and technology courses are an important part of college courses， and the construction of curriculum ideology and politics of science and technology courses has become the key to the reform of curriculum ideology and politics of college courses in the new period. However， at present， the effectiveness of the construction of curriculum ideology and politics of science and technology course is still not significant enough， and it is difficult to organically integrate professional knowledge and ideological and political education content in the actual teaching process， and the phenomenon of "two skins" is prominent. This paper analyzes in depth the developmental status of course ideological and political education， and summarizes the outstanding problems in the construction of course ideological and political education in science and engineering. Taking "Fundamentals of Geoscience Big Data" in China University of Mining and Technology， a typical science and technology course， as an example， a teaching design plan for the course ideological and political education is formulated， and a practical mechanism is explored for the construction of ideology of science and technology courses， so as to provide some reference for the reform of ideological and political education in the science and technology courses.

Keywords： science and technology courses; course ideological and political education; problem analysis; implementation path; educational reform

2020年，教育部頒發《高等學校課程思政建設指導綱要》，指出思想政治教育應貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，落實立德樹人根本任務[1]。相比于人文社會課程，理工科課程因其本身偏重于客觀知識的掌握和運用，使得在課程思政改革中存在一定的難點[2]。如何將專業知識性強、重邏輯推理的“理工”課程與思政“人文”元素有機融合，是當前課程思政建設迫切需要解決的問題。

我國高等教育中，不論是理工科院校還是理工科學科都占有重要比重，且理工科肩負著科技強國、制造強國的光榮使命[3]。因此，針對理工科課程的特點，進行課程思政教學改革，使其既能滿足工程教育認證、國家戰略發展、產業轉型升級的高要求，又能滿足為國育人、為黨育人、為人民育人的價值引領，具有重要的理論與實踐價值。

一? 現狀分析

課程思政就是將價值引領蘊含在知識傳授和能力培養之中，從而使學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀[4]。全面推進課程思政建設，關乎國家長治久安、甚至是民族復興和國家崛起。本文基于中國社會科學引文索引（Chinese Social Sciences Citation Index，CSSCI）數據庫，檢索2011—2021年發表在國內CSSCI期刊上關于“課程思政”主題的810篇研究文獻，從而分析課程思政的發展態勢。

（一）? 論文產出

論文產出數量是衡量某個研究或領域在一定時間內發展趨勢的重要指標。通過對2011-2021年課程思政研究相關的文獻進行統計分析可知，國內課程思政研究年度學術論文刊發數量在2011—2016年處于一個較低水平，年度發文量不超過10篇，2017年及以后發文量猛增，2021年課程思政主題相關的CSSCI論文發文量已近400篇，發文量及發文趨勢如圖1所示。

2017年，習近平總書記在黨的十九大報告中指出，中國特色社會主義已邁入新時代，教育是我國社會進步、國家發展以及民族振興的重要基石，教育體系改革需順應新時代發展的要求，以立德樹人為中心，推進三全育人，構建思政課程、綜合素養課程和專業教育課程“三維一體”的課程體系。2018年，習近平總書記在全國教育大會上指出，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環節，貫穿基礎教育、職業教育、高等教育各領域，學科體系、教學體系、教材體系、管理體系要圍繞這個目標來設計，教師要圍繞這個目標來教，學生要圍繞這個目標來學。 2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，進一步夯實把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[5]。因此，與課程思政相關的研究在2017年進入發展快車道，相比于2016年增長超過4倍，且2017—2021年發文量一直呈現快速增長趨勢。

（二）? 研究熱點

本文對2011—2021年論文研究主題的高頻詞進行分析，能夠反映課程思政研究重點關注的研究主題，見表1。從表1可以看出，出現頻次最高的五個主題詞分別為“課程思政”“思政課程”“思政建設”“高校思政課”“實踐路徑”?，F有課程思政的研究主要分為兩個方面：一是從課程思政的內涵、意義、作用、必要性等進行研究?，F有研究普遍認為課程思政對于立德樹人具有重要作用，指出學生價值塑造不能僅靠高校專門開設的思政課程，更應該由融合了專業知識與思政元素的課程思政完成。二是對課程思政的建設方案、實施路徑進行多方位的探索，尤其是高校課程思政教學改革?，F有研究在高校課程思政建設中取得了一定成果，從國家、院校、課程和教師等不同角度給出了可實施、可評價的建設路徑，其研究成果多見于大學英語、外語課程等人文社科，理工科專業的課程思政研究相對較少。此外，立德樹人和協同育人的研究主題也是課程思政研究的熱點。研究發現，思政元素與專業知識的有機融合非但不會影響智育和技能的傳授，還能提高思想價值的培養和引領，實現協同育人、全面培養。

二? 存在問題分析

理工科課程因重邏輯、強實踐的特點，使得在理工科課程中有機融入思政元素變得具有挑戰性?，F有針對理工科課程思政的研究，主要集中在教學模式、教學評價、實施路徑等方面[6-9]。雖然在全國高校課程思政建設中已經引起了廣泛重視，但理工科課程思政建設成效仍不夠顯著，實際教學過程中專業知識與思政內容的結合比較生硬，部分理工科教師機械使用“專業知識+思政元素”的“兩張皮”形式進行授課，使得專業課程支離破碎[10]。理工科課程思政建設存在的問題如下。

一是理論認識不足。理工科教育多為自然科學教育，反映事物的自然規律和運行機理，追求客觀、邏輯、中立。部分理工科專業教師認為思政元素等政治立場與“科學無國界”的自然科學邏輯相悖[11]，對于課程思政存在抵觸心理。

二是教學內容單一。課程思政的要義在于教學過程的隱形化和多樣化，教學過程的每一個環節都可以進行課程思政教育。課程思政教育需要任課教師挖掘專業知識點中蘊含的思政元素，運用多種教學方法或手段，實現專業知識與課程思政的有機融合。然而，理工科專業的課程思政多采用形式單調而范式化的教學形式，以標簽化或符號化的形式與專業知識強行建立聯系，產生“兩張皮”問題。

三是教學評價機械。課程思政是一種隱性教學，不同教師即使對待同一門課程的課程思政都可能采用不同的教學設計和教學手段。機械而生硬地設計課程思政評價方法，不能發揮教師的主觀能動性。理工科課程思政教學評價應重實效，著重考察學生價值觀的形成、學生對教師教學態度和教學過程的認可、學生對專業知識的掌握和學習態度等。

三? 建設機制

（一）? 專業教師德育培養機制

專業教師是課程思政建設的實施人，提高專業教師的德育知識和德育能力，是建設專業課課程思政的保障。對于理工科課程思政而言，要求專業課教師具備良好的專業知識，更需要專業課教師具有高尚的德行，從而實現“同向同行、協同育人”。為了加強理工科專業教師隊伍建設，需要根據新時代、新形勢的要求不斷完善教師隊伍培養機制。一是加強專業教師德育理念的培養，通過對理工科專業教師進行德育理念的培訓，使他們深入理解課程思政的內涵和意義，明確自身在培養學生德育方面的責任和使命。二是開展德育教學方法培訓，通過培訓班、研討會、專家講座、案例分享等方式，不斷強化理工科專業教師對于課程思政教學技巧、方法、案例運用的掌握，提高理工科專業教師將專業知識與思政元素進行有機融合的能力。三是構建德育學習共同體，以學習小組、興趣組、討論組和思政資源分享組等形式建立德育學習共同體，加強教師之間的交流與協作，不斷提高教師的德育素質。四是樹立優秀德育教師榜樣，傳播和學習優秀德育教師的典型案例，發揮榜樣的力量和引領示范作用，不斷激發教師的德育熱情和積極性。

（二）? 課程思政資源挖掘機制

思政元素普遍存在于每一門課程，應該科學、合理、全面挖掘理工科專業課程中的思政元素，從而讓專業知識與思政元素進行有機融合。理工科專業課程講授對象主要是理工科學生，他們對生活、學習的思考更需要人文關懷和辯證哲學觀的熏陶，特別是對科學倫理、學術態度、科技與人類的協同發展及自我價值與社會價值這些重要的精神層面的學習和探討。一是建立課程思政資源庫，通過整合校內外資源，建設一個包含典型案例、多媒體課件、優秀教案、特色教材的系統化和規范化的課程思政資源庫，為理工科專業教師提供豐富的課程思政資源。二是積極引入社會資源，理工科與工程建設、行業應用是密不可分的，邀請行業專家、企業代表等來校開設講座、實踐課程或共建專業課程，讓學生親身感悟工程實際應用中體現的大國工匠精神、不畏艱苦、刻苦奮斗精神等，將社會資源轉化為鮮活的思政元素。

地學大數據基礎課程是中國礦業大學地球信息科學與技術、地質工程、資源勘查等專業的主干課程，是一門介紹大數據基礎理論并與實踐相結合的課程。隨著地球觀測手段的提高，獲取的地學數據正以指數形式爆炸性增長，如何從海量的地學大數據中獲取潛在的、隱含的、人們所感興趣的知識成為當前研究的熱點。該課程主要講述地球科學大數據的基本概念、大數據挖掘的基本任務及建模過程、數據清洗與預處理、高維數據的降維、分類與預測、圖形數據的處理及Python數據分析庫的使用等。通過本課程的學習，要求學生熟練掌握地學數據特征、數據科學范式和大數據技術，掌握國內外地學數據挖掘與融合理論和技術最新進展與研究前沿。熟練使用包括NumPy、SciPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn及Scikit-image等數據分析、挖掘模塊，具備在地學領域中以數據驅動的方式發現問題、分析問題和解決問題的能力。

因此，本課程在注重大數據時代應用環境前提下，以學生具備應用能力為抓手，系統性講解地學大數據挖掘常用的工具和算法。本課程系統介紹地學大數據的特征和典型應用，包括地學大數據的基本概念、典型特征、應用場景、處理和分析方法、數據挖掘的工具與算法及數據可視化等，深度剖析大數據在地學領域的應用，通過相關經典的實驗，鞏固學生的大數據基礎理論知識，使學生由淺入深、由點到面地逐步提高，培養學生運用大數據技術解決地學領域的應用問題，提高學生的綜合實踐能力。

結合地學大數據基礎知識體系和對學生的畢業要求，設定4個課程目標。

教學目標1：掌握大數據的基本概念、基礎知識和基本理論，了解大數據技術在大地學領域的應用現狀、發展前景。

教學目標2：掌握各類空間數據挖掘算法的基本原理，能夠綜合運用大數據技術對資源勘探開發中出現的科學和工程技術問題開展綜合研究，具備地學采集、預處理，挖掘、分析和解釋數據的能力。

教學目標3：能夠綜合運用大數據技術，對地學復雜工程問題進行表達、演示、處理、模擬、預測及評價，提高分析、解決工程問題的綜合能力。

教學目標4：將家國情懷、社會主義核心價值觀及國家安全意識融入到課程中，培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀，使學生具有良好的社會責任感和擔當意識，求真務實、開拓進取，培養富有家國情懷、系統思維、人地和諧理念的地學信息科學拔尖創新人才。

以“時間追憶，智能引領，傳統回歸”文化自信為底氣，全面學習掌握地學大數據挖掘的基本理論和方法，樹立勇攀科學技術高峰的“四個自信”，培養與時俱進、具有良好專業知識和高尚德行的時代好青年。在學生掌握基本原理的基礎上，培養對專業理論深入鉆研的習慣，強化精益求精的工匠精神，做到理論與實踐相結合，學以致用，全面提升分析、解決問題的綜合能力。深入剖析我國衛星遙感、載人航天等的建立歷程，培養學生信息強國的信心和勇氣，結合數據采集與處理、遙感大數據挖掘與智能識別等內容培養學生大國重器與國家擔當的使命感，通過國家數據局成立的典型事件，培養并提升學生對數據挖掘認識，增強學生的保密意識，培養愛國情懷。

針對辦學定位、專業特色和人才培養要求而開展思政滲透的典型案例，將“專業自信”作為思政建設方向和重點，在教學中強調立德樹人，積極引入課堂思政元素，通過地學大數據基礎知識點的全面梳理選擇了滕王閣序、建黨100周年、李德仁院士和郭仁忠院士、碳監測管理平臺和電視劇《亮劍》等作為思政元素，培養學生的專業自信，激發學生投身到科技強國建設的學習熱情中，并獲取更大的知識學習源動力，實現社會主義核心價值觀與空間分析與建模課程教學的全過程融合，引導學生樹立振興民族、地礦報國的理想，堅定好學力行、探索真理的信念，培養自強不息、艱苦奮斗的精神，塑造胸懷天下、造福人類的境界。

（三）? 課程思政效果評價機制

建設符合實際、科學有效的理工科課程思政評價機制有助于專業教師不斷改進教學效果和提升教育質量。為了實現對課程思政效果的全面、客觀評價，需要建設如下機制：一是評價主體應多元化，采取學生、教師、同行和領導等多方評價主體，從不同角度對課程思政效果進行評價，確保評價結果的全面性和客觀性。二是評價指標應明確化，制定覆蓋思想道德素質、知識技能素質、人文素質等多維度的評價指標體系，評價指標應具體可量化，使評價工作更具可操作性和針對性。三是評價過程應動態化，采用過程性考核與結果性考核相結合的方式，注重對學生學習過程的觀察和評價，及時反饋教學信息，調整教學策略，提高教學效果。四是評價方法應多元化，采用問卷調查、訪談、觀察和考試等多種評價方法，綜合運用定量評價和定性評價，全面了解學生的學習情況和思想變化。

四? 結束語

本文深入剖析了課程思政建設的研究現狀，揭示了理工科專業課程思政建設存在的主要問題，并對存在問題進行了原因分析，探討了理工科專業課程思政建設存在問題的解決途徑。通過強化教師德育培養、深入挖掘課程思政資源、注重課程思政效果評價，將思政教育、三全育人理念貫穿在理工科教學的全過程，使之成為教學內容充實、教學評價優良、立德樹人的示范課程，真正實現潛移默化，如鹽在水。

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基金項目：中國礦業大學“動力中國課程思政”示范課程項目（2023KCSZ19）；中國礦業大學教學研究項目一般子課題“地質類創新人才培養模式科教融合協同育人體系研究”（2023ZDKT03-203）；中國礦業大學教學研究項目重點子課題“多維深度融合的地質類創新人才培養模式”（2023ZDKT03-103）；中國礦業大學通識教育課程建設項目“GeoAI初探-認識地學人工智能”（2024TSJY12）；教育部中國高校產學研創新基金資助課題“面向地球科學的智慧教育產教融合創新人才培養模式”（2022BL100）；全國煤炭行業高等教育教學改革研究課題重點項目“人工智能+地球科學產教融合創新人才培育機制”（2021MXJG043）；中國礦業大學通識教育課程建設項目“地學大數據應用”（2022TSJY06）

第一作者簡介：閆兆進（1991-），男，漢族，山東濟寧人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為地學數據挖掘。

*通信作者：楊慧（1983-），女，漢族，江蘇泰州人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為地球信息科學。