課程思政背景下的有限元分析課程教學(xué)改革與實(shí)踐

鄧聰穎?趙洋?祿盛?馬瑩?陳翔

摘 要：專業(yè)課程教學(xué)是課程思政的主要依托，兩者協(xié)同構(gòu)成立德樹人的有機(jī)整體。針對(duì)工科專業(yè)課程在推進(jìn)科教與思政融合過(guò)程中存在不足，以有限元分析工科專業(yè)典型課程為例，從提煉思政元素優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+思政教學(xué)”新途徑和匹配多元多維評(píng)估體系三個(gè)角度，闡述了課程思政教育理念融合與實(shí)踐途徑。

關(guān)鍵詞：立德樹人;課程思政;有限元課程

一、引言

立德樹人作為教育的根本任務(wù)，育人先育德、育德先育魂。2020年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，為高?！叭尕瀼攸h的教育方針，貫徹落實(shí)立德樹人根本任務(wù)”，推進(jìn)課程思政建設(shè)、人才培養(yǎng)模式改革和踐行立德樹人指明方向[1， 2]。

工科專業(yè)課作為新時(shí)期人才培養(yǎng)的重要組成部分，是國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略工程得以實(shí)施的人力基礎(chǔ)。《工程有限元與數(shù)值計(jì)算》作為重慶郵電大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系中的專業(yè)核心課程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用有限元理論與軟件解決工程實(shí)踐問題能力，以專業(yè)技能知識(shí)為載體加強(qiáng)學(xué)生思想政治素質(zhì)培養(yǎng)，是引導(dǎo)學(xué)生成為有理想信念、創(chuàng)新意識(shí)與專業(yè)能力的工程技術(shù)人才的關(guān)鍵[3]。

《工程有限元與數(shù)值計(jì)算》以有限元基本理論知識(shí)與工程實(shí)踐案例為驅(qū)動(dòng)，涉及機(jī)械、力學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，蘊(yùn)含著豐富的課程思政元素，正是面向新時(shí)期機(jī)械工程及其相關(guān)領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)、工程能力和綜合素養(yǎng)的重要途徑[4]。同時(shí)，通過(guò)學(xué)生交流反饋，有限元課程中理論公式繁多、枯燥難懂，學(xué)生容易出現(xiàn)畏難、焦慮、厭學(xué)等負(fù)面情緒，并且有限元工程案例與時(shí)代發(fā)展前沿銜接度不夠。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中更應(yīng)該有機(jī)融合與知識(shí)點(diǎn)匹配的思政元素，將抽象公式美學(xué)化、工程案例前沿化與德育化，引導(dǎo)學(xué)生攻堅(jiān)克難、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)工程創(chuàng)新能力與人文素養(yǎng)。

二、融合課程思政的有限元分析課程改革途徑

（1） 提煉思政元素，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《工程有限元與數(shù)值計(jì)算》課程教師組建“課程思政”教學(xué)研習(xí)團(tuán)隊(duì)，教師有計(jì)劃地參與思想政治理論系統(tǒng)化學(xué)習(xí)、課程思政專題培訓(xùn)研討等，同時(shí)深入企業(yè)了解行業(yè)技術(shù)發(fā)展與人才需求，通過(guò)自身學(xué)習(xí)與外部強(qiáng)化相結(jié)合地方式提升專業(yè)業(yè)務(wù)能力與思政育人水平，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作力量、集中智慧深入研討，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)和思政內(nèi)容的融合。《工程有限元與數(shù)值計(jì)算》課程涉及有限元基礎(chǔ)理論知識(shí)與有限元軟件工程案例實(shí)踐兩部分教學(xué)內(nèi)容，引入學(xué)科方向涉及的新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)等最新發(fā)展和需求，形成難度合理、綜合性強(qiáng)的有限元理論知識(shí)體系與實(shí)踐教學(xué)工程項(xiàng)目案例，并挖掘?qū)I(yè)知識(shí)點(diǎn)蘊(yùn)含的育人資源展開課程思政教學(xué)。

在有限元理論教學(xué)中，引入有限元發(fā)展歷史、工程師職業(yè)素養(yǎng)和介紹對(duì)彈性力學(xué)、有限單元法貢獻(xiàn)巨大的歷史人物（如馮康、錢學(xué)森、胡海森等），以期達(dá)到目標(biāo)指引、精神引領(lǐng)及內(nèi)省的目的。在工程項(xiàng)目有限元軟件實(shí)踐教學(xué)中，形成入門項(xiàng)目、進(jìn)階項(xiàng)目、拓展項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深逐步實(shí)現(xiàn)思維拓展，并在項(xiàng)目實(shí)踐中靈活融入課程思政內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)工程問題的協(xié)同解決，社會(huì)責(zé)任意識(shí)，工匠精神、科技報(bào)國(guó)、科學(xué)思維、生態(tài)保護(hù)意識(shí)等。

（2） 引入在線教學(xué)，拓寬思政渠道

考慮到有限元的復(fù)雜性、課堂教學(xué)的局限性、思政教育的長(zhǎng)期性，本課程教學(xué)擯棄“教師課堂講授”主客對(duì)立的傳統(tǒng)教學(xué)模式，圍繞課前、課中和課后三個(gè)階段展開翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，為營(yíng)造個(gè)性化與協(xié)作式自主學(xué)習(xí)環(huán)境、拓展課堂外課程思政時(shí)間/空間、實(shí)現(xiàn)師生教與學(xué)良好互動(dòng)、提高學(xué)生工程實(shí)踐能力奠定基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生工匠精神、協(xié)作精神、和諧精神等，確保在有限的教學(xué)條件和課程學(xué)時(shí)內(nèi)高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)傳授與浸潤(rùn)式思政教育，具體實(shí)施如下：

1引導(dǎo)課前預(yù)習(xí)

梳理有限元課程知識(shí)點(diǎn)案例與思政素材等教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)資料上傳至學(xué)習(xí)軟件平臺(tái)，形成線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源供學(xué)生學(xué)習(xí)。課前根據(jù)教學(xué)目標(biāo)將項(xiàng)目進(jìn)行任務(wù)分解，每個(gè)任務(wù)配有專業(yè)知識(shí)點(diǎn)、思政元素與啟發(fā)性問題，引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于原有的教學(xué)時(shí)間、空間，可通過(guò)在線查看任務(wù)書充分、自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，并可結(jié)合自身情況對(duì)感興趣的知識(shí)點(diǎn)反復(fù)地學(xué)習(xí)、品讀。課程思政內(nèi)容中可充分運(yùn)用視頻、文檔、公開課等實(shí)例豐富思政育人形式與資源，通過(guò)課前預(yù)習(xí)不但完成此環(huán)節(jié)的思政教育，而且能激發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)欲望，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與專業(yè)教育同頻共振、促進(jìn)學(xué)生參與度與完成度。

2組織課堂學(xué)習(xí)

在課前預(yù)期基礎(chǔ)上，教師根據(jù)授課內(nèi)容與學(xué)生反饋的共性問題，穿插思政內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)透析與問題剖析、結(jié)合實(shí)例演示ANSYS軟件操作，并在課堂上結(jié)合討論、辯論指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目拓展和延伸，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、共同克服困難探討解決問題的方案，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自我思考、自我分析、自我得出結(jié)論，培養(yǎng)工程意識(shí)、工匠精神、批判精神等;同時(shí)，課后學(xué)生通過(guò)小組的形式來(lái)針對(duì)工程案例去完成有限元計(jì)算，并在課堂上展示問題解決思路、具體軟件操作步驟與有限元結(jié)果分析評(píng)價(jià)，通過(guò)協(xié)作式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神。教師不僅能及時(shí)了解學(xué)生對(duì)此階段知識(shí)點(diǎn)的掌握水平，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的盲點(diǎn)進(jìn)而查漏補(bǔ)缺，還能根據(jù)學(xué)生表述及時(shí)獲知思想政治教學(xué)效果。通過(guò)這種以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，在潛移默化中給學(xué)生引入嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、合作溝通、社會(huì)責(zé)任、愛國(guó)情懷等思政元素，增加課程學(xué)習(xí)興趣與專業(yè)認(rèn)同感，提高創(chuàng)新實(shí)踐能力和人文素養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)式課程思政教育。

3以項(xiàng)目為載體，激勵(lì)課后提升

以有限元工程項(xiàng)目案例拓展為作業(yè)載體，鼓勵(lì)學(xué)生及時(shí)鞏固課程知識(shí)與軟件操作。學(xué)生通過(guò)完成教師布置的作業(yè)，了解自己對(duì)理論知識(shí)與軟件操作掌握程度，實(shí)現(xiàn)線上線下交互式教學(xué)知識(shí)內(nèi)化的目的。針對(duì)課后難點(diǎn)問題，引導(dǎo)學(xué)生到“中國(guó)CAE聯(lián)盟www.caenet.cn”、“仿真科技論壇http：//forum.simwe.com/”等論壇分享學(xué)習(xí)心得、解決有限元常見問題、與有限元工程師交流互動(dòng)，形成有效的自主深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際能力、業(yè)界溝通能力、克服困難增加自信;同時(shí)，教師依托學(xué)習(xí)軟件、QQ等交流平臺(tái)以班級(jí)為單位創(chuàng)建有限元課程學(xué)習(xí)群，師生就有限元計(jì)算中的問題發(fā)起話題討論、參與話題互動(dòng)，形成相互解惑與學(xué)習(xí)的良好氛圍，及時(shí)提供解決問題方法與途徑，不僅有助于學(xué)生掌握有限元專業(yè)技能，還能促進(jìn)師生和生生之間關(guān)系融合、培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀。

（3） 多元多維考核評(píng)價(jià)方式，全過(guò)程檢驗(yàn)育人實(shí)效

課程思政育人是循序漸進(jìn)“貫穿教學(xué)全過(guò)程”，傳統(tǒng)以“教師為主、注重期末考核”的方式不適用于育人效果評(píng)估。因此，本項(xiàng)目擬圍繞線上線下教學(xué)模式與“平時(shí)+過(guò)程+期末”階段化學(xué)習(xí)展開多元多維教學(xué)效果評(píng)價(jià)：

1參與人員多元化，評(píng)價(jià)方式多維化

針對(duì)學(xué)生的考核參與人員由教師、學(xué)生、企業(yè)工程師組成，從不同角度對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐技能、工程能力與意識(shí)、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、崗位職責(zé)規(guī)范等進(jìn)行多方面立體化考核：教師與工程師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)通過(guò)觀察學(xué)生在工程項(xiàng)目實(shí)踐技能操作過(guò)程中所反映的專業(yè)技能與思政素養(yǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)教師可根據(jù)在線教學(xué)平臺(tái)收集學(xué)生專業(yè)與思政內(nèi)容在線學(xué)習(xí)進(jìn)度、話題討論回答參與度等進(jìn)行量化評(píng)價(jià);學(xué)生通過(guò)小組協(xié)作完成有限元項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行組內(nèi)成員自評(píng)與互評(píng)，同時(shí)基于項(xiàng)目匯報(bào)進(jìn)行各小組間成員互評(píng)。

針對(duì)課程育人效果的總體評(píng)價(jià)，不僅圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核評(píng)價(jià)，還可設(shè)計(jì)問卷調(diào)查、深入訪談等方式獲取學(xué)生對(duì)教師、課程的評(píng)價(jià)，了解《工程有限元與數(shù)值計(jì)算》課程思政是否對(duì)學(xué)生思想意識(shí)產(chǎn)生影響以及思政素材內(nèi)容與引入方式的意見反饋，教師通過(guò)學(xué)生教學(xué)反饋與督導(dǎo)專家教學(xué)評(píng)價(jià)意見，圍繞“思政目標(biāo)是否明確，思政要素挖掘是否到位，思政要素與專業(yè)技能的貼合度是否高”進(jìn)行反思以不斷提升課程思政育人水平。

2考核階段多元化，注重形成式評(píng)價(jià)

采用“平時(shí)+過(guò)程+期末”多階段方式進(jìn)行課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：“平時(shí)考核”包括課前預(yù)習(xí)+課后作業(yè)，考核學(xué)生線上專業(yè)/思政內(nèi)容學(xué)習(xí)進(jìn)度、話題討論參與度以及課后作業(yè)完成度;“過(guò)程考核”側(cè)重考核學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力與團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)等工程素養(yǎng)，包括課堂有限元軟件實(shí)踐運(yùn)用+工程案例計(jì)算匯報(bào)研討，主要對(duì)學(xué)生有限元軟件上機(jī)實(shí)踐報(bào)告、課堂互動(dòng)交流、學(xué)習(xí)小組PPT成果展示予以評(píng)價(jià)，形成學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)、教師評(píng)價(jià)、工程師評(píng)價(jià);“期末考核”主要為有限元綜合案例計(jì)算的上機(jī)考核，綜合考查學(xué)生有限元知識(shí)分析解決工程問題的能力，同時(shí)設(shè)置無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案的思政考題實(shí)現(xiàn)學(xué)生思想認(rèn)識(shí)的升華。

三、結(jié)語(yǔ)

高校教師作為為黨育人、為國(guó)育人的主力軍，要抓好課堂教學(xué)主渠道，更應(yīng)該從學(xué)生需求、教師供給、教育教學(xué)模式著手，聚焦有限元課程的主體內(nèi)容，從理論模塊、思政模塊、實(shí)踐模塊設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合在線教學(xué)平臺(tái)拓展思政空間，以實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，為新時(shí)期培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：本文系重慶市高等教育科學(xué)研究課題CQGJ19B31;重慶市高等教育教學(xué)改革研究思政項(xiàng)目202016S、重點(diǎn)項(xiàng)目212060;重慶郵電大學(xué)課程思政項(xiàng)目XKCSZ2139、XKCSZ2140;重慶郵電大學(xué)金課建設(shè)項(xiàng)目XJKHH20201-27、XJKHH20201-28的研究成果。