课程思政指导下“工程设计”科研式实践课程创新

丁振扬 田庆国 汪毅 张学迁 刘铁根

[摘 要] 《高等学校课程思政建设指导纲要》指出专业实验实践课程，要注重学思结合、知行统一，增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。《纲要》对于专业实践课程的指导与目前“工程设计”课程教学改革方向高度契合，在“工程设计”课程的科研式实践课程创新改革基础上，建立“工程设计”课程思政改革方案，为专业综合设计类课程提供一套可借鉴的课程思政改革方案。

[關键词] 课程思政;实践教学;教学改革;科研实践

[基金项目] 2020年度天津大学第二批课程思政教改项目“课程思政指导下‘工程设计’科研式实践课程创新”（25）

[作者简介] 丁振扬（1985—），男，天津人，博士，天津大学精密仪器与光电子工程学院副教授，主要从事光纤传感研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）24-0185-04 [收稿日期] 2021-07-08

“工程设计”是光电信息科学与工程类专业一门重要的实践课程，是培养学生实践能力和实验技能，训练创造性思维的重要途径。学生通过综合性实践，全面运用所学基础与专业知识以完成具有专业特色的设计、实验、分析等工作，同时，鼓励学生拓宽思路，进行创新型实践，最终达到锻炼专业主干理论知识的综合运用能力，培养适应时代发展，具有创新意识的专门人才的目的。针对传统实践课程环节固定，学生创造性不强，课题选择较少，实践内容陈旧，难以与学科发展前沿相结合等问题，自2015年开始，本课程进行科研式实践课程创新。科研式实践教学，即通过实际的科研背景与用途，结合相关的理论知识，通过独立思考拟出方法及步骤，不再按照传统实践课程的固定环节机械式完成实践，而是需要学生阅读大量文献，利用所学知识和实践能力创造性解决研究实践中遇到的各种问题，不再用固定模式束缚学生科研实践发展。这样的实践教学方法能激发学生的主观探索性，提高学生的科研素养，培养学生的创新能力;能使学生能够整合所学理论知识，了解研究领域的发展前沿，掌握科研基本方法和手段。基于这一思路，我们结合课程组指导教师的研究课题，提出将“工程设计”的实践课程内容调整为研究型实践。研究型实践为结合指导教师的自身研究课题所设题目。利用光学工程学科优势和前沿研究方向，在光纤传感、太赫兹技术、光电图像等方向开设多个课题，在学时上不再固定在小学期1.5周，而是延长到整个学期，时间灵活，有兴趣的学生甚至可以加入教师科研课题组，长期从事科学研究;在组织上，学生可以组成研究小组，也可以独立研究;在考核上，最终以研究报告或论文的形式呈现，由教师评价其研究成果。不再设定研究型和应用型实践课题的固定比例，学生可以通过自身发展需要，选择适合自己的课题[1-4]。

《高等学校课程思政建设指导纲要》（简称《纲要》）指出，专业实验实践课程，要注重学思结合、知行统一，增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力[5]。目前“工程设计”课程教改方向与《纲要》对于专业实践课程的指导高度契合，有望在课程思政背景下进一步深化“工程设计”这一特色实践课程的“科研式实践课程创新”改革。

一、课程思政指导下“工程设计”建设内容

首先，研究“工程设计”的“科研式实践课程创新”课程思政改革目标融合：在课程选题中，要求学生通过实际的科研背景与用途等，结合相关的理论知识，独立思考拟出方法及步骤，不只是按照传统实践课程的固定环节机械式完成实践，在科研型实践中，学生需要自己阅读大量文献、利用所学知识和实践能力创造性解决科研中遇到的各种问题，不再有固定模式束缚学生的探索发展。这样的实践教学方法能最大限度地激发学生的主观能动性，提高了学生的科学素质和创新能力，培养了学生独立思考和解决问题的能力;能使学生整合所学理论知识，紧跟当前科技发展前沿，掌握科学研究方法。在课题完成中激发学生的爱国情、强国志、报国行。崇尚专业精神，服务国家战略、行业要求。培养具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任，弘扬工匠精神的专业人才[6]。

其次，研究思想政治教育与“工程设计”融入方法：在实践项目选题中，聚焦国家重大战略需求与世界科技前沿，讲清楚特定领域“卡脖子”问题的现状，以及国家加快自主创新，加强关键核心技术攻关的骨气和志气，引导学生主动为国家和民族的发展贡献自己的力量。培育实践精神，让学生了解行业和社会的发展状况。在实践项目指导中，激发学生的专业荣誉感与行业自豪感。将工程伦理等价值融入实践项目指导。使学生能够设计针对光电信息领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，充分考虑法律、健康、安全、文化、社会及环境等因素。

最后，研究“工程设计”思政元素实施和评价。在课程实施中融入课程思政相关内容。在选题前期调研时，融入学科史、科技史，阐明我国在课题相关领域的优势和问题;在每周课题组会讨论时，与学生深入探讨所做课题家国情怀、工程伦理、工匠精神、创新意识等在项目实施中的体现。结题答辩时，学生需提交所做课题中家国情怀、工程伦理、工匠精神、创新意识等方面的体会和感想，并作为最终成绩一部分。同时在答辩环节，也设计相关问题，作为答辩成绩一部分。在思政元素评价方面，将家国情怀、工程伦理、工匠精神、创新意识等思政元素作为学生完成课题效果评价的重要组成。建立教师评价和学生互评相结合思政元素评价机制。通过问卷等方式，收集对课题过程中课程思政改革意见和实施效果。

二、“工程设计”课程思政建设方案设计

“工程设计”课程思政建设方案设计如图1所示。以工程设计德育目标为引领，在选题、指导和答辩评价环节融入思政元素。具体为：在选题环节引导学生为国家和民族的发展贡献自己的力量。培育实践精神，让学生了解行业和社会的发展状况。在指导环节，将工程伦理等价值融入实践项目。使学生能够设计针对光电信息领域复杂工程问题的解决方案，并能够在设计环节中体现创新意识。在答辩和评价环节将家国情怀、工程伦理、工匠精神、创新意识等思政元素作为学生课题完成效果评价的重要组成。

三、“工程设计”课程内容具体案例

案例一：在工程设计课题介绍中融入思政元素。介绍各课题国内外发展现状，融入思政元素，讲清楚光学工程相关特定领域受制于国外的现状和国家加快自主创新的相关举措。在激光测量领域介绍目前激光雷达国内外发展现状，光纤传感、光学相干层析成像、太赫兹等前沿领域国内外发展现状，以及我国在光学工程相关领域加快自主创新的举措。学生能够了解光学工程领域相关国内外发展现状，对本门课程设置课题有所了解，并根据自身的基礎和不同发展需求选择不同课题。加强学生未来参与关键核心技术攻关的骨气和志气，引导学生主动为国家和民族的发展出力争光，培育实践精神，了解行业和社会的发展状况。

案例二：光电图像采集系统介绍中融入思政元素，在光电图像检测领域课题中介绍我国在视频监控、智能手机、摄像头模组的全球地位，同时也指出在镜头、芯片、光刻机等方面国内外发展现状。我国在视频监控领域，海康威视、大华、天地伟业处于国际领先地位;在智能手机方面：华为、小米、VIVO、OPPO等品牌全球销量领先;在摄像头模组方面，欧菲光、舜宇等企业全球销量领先;同时阐明我国在数据处理芯片、图像采集芯片、高端光学镜头、光刻机领域受制于人。讲述我国加快自主创新，布局传统上游领域、突破芯片、镜头等关键技术相关举措，加强学生未来参与关键核心技术攻关的骨气和志气。

案例三：在激光测量课题介绍中探讨国内外激光测量热点领域激光雷达发展状况，激光雷达是激光探测和激光测距系统的简称，是一种以脉冲激光或连续激光为光源的主动光学测量技术。激光雷达可以精确测量从激光发射点到测量目标表面激光反射点之间的距离，再结合激光光束发射方向就可以确定反射点的空间三维坐标，其在高精度测量、快速测量及三维成像方面有着独特的技术优势，在军事侦察、航空航天、无人驾驶、三维成像等领域有着广阔的应用范围和发展前景，近年来受到学术界、工业界及产业界的高度关注。全球激光雷达是高级别无人驾驶技术实现的关键，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在高级辅助驾驶中渗透率增加，以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，激光雷达整体市场预计将呈现高速发展态势，目前全球激光雷达行业内主要的激光雷达公司包括美国的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的Innoviz，德国的Ibeo。结合课题介绍激光雷达中激光器、扫描镜头、算法等关键技术。同时介绍目前国内企业速腾聚创与禾赛科技突破激光雷达关键技术，研发实力在全球具有一席之地。为学生今后从事该领域研究指明方向。

本文详细讨论了在课程思政指导下进一步深化“工程设计”这一特色实践课程的科研式实践课程创新改革。建立一整套“工程设计”课程思政改革方案，在建设内容、方案设计、教学案例方面进行了详细阐述。

参考文献

[1]丁振扬，田庆国，汪毅，等.天津大学工程科学实验班《工程设计》实践教学改革探讨[J].教育教学论坛，2019（16）：76-77.

[2]汪毅，丁振扬，张学迁，等.立足新工科的创新型实践教学培养模式[J].教育教学论坛，2020（39）：272-273.

[3]胡春艳.天津大学工程科学实验班的一场逆袭[N].中国青年报，2017-07-24（9）.

[4]刘铁根，江俊峰，胡浩丰，等.“光电检测技术与系统”实验教学的改革探讨[J].教育教学论坛，2018（4）：259-262.

[5]教育部.关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知：教高〔2020〕3号[A/OL].（2020-06-01）[2021-06-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[6]巩金龙.开启“新工科”课程思政建设新篇章[N].中国教育报，2020-06-06（2）.

Innovation of Scientific Research Practice Course of Engineering Design under the Guidance of “Curriculum Ideological and Political Education”

DING Zhen-yanga，b， TIAN Qing-guoa，b， WANG Yia，b， ZHANG Xue-qiana，b， LIU Tie-gena，b

（a. School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering， b. Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology， Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： The Guiding Outline for Curriculum Ideological and Political Education Construction in Higher Education points out that professional experimental practice courses should pay attention to the combination of learning and thinking， the unity of knowledge and practice， and enhance students’ innovative spirit of exploration and their practical ability to solve problems. The guidance of this outline for professional practice courses is highly consistent with the current teaching reform direction of the Engineering Design course. This paper sets up a reform scheme of carrying out “curriculum ideological and political education” for the course of Engineering Design based on the innovation and reform of this scientific research practice course， in order to provide a reference for other professional comprehensive design courses.

Key words： “curriculum ideological and political education”; practice teaching; teaching reform; scientific research practice