王晓寰 冯建周 赵晓君 张莹 沈虹
(燕山大学电气工程学院)
2020年5月,教育部发布《高等学校课程思政建设指导纲要》[1],为全面推进课程思政建设提供了科学指南和行动方案。研究生教育是中国教育的最高层次,肩负着国家高级人才培养的重任。教学课程作为研究生教育最主要的载体,是实现研究生培养目标的有效途径和重要手段。在新形势下,打造德才兼备的研究生,需要在理论和实践不断摸索,持续改进。
在研究生课程体系中,课程内容作为制约课程质量的决定因素作用于研究生知识、素质与能力的构建[2]。近十余年,研究生人数招生规模大幅增长,研究生课程内容及方式的滞后与培养研究生科研创新能力的培养要求之间的矛盾更加明显,严重影响了学生的主观需求、制约了研究生科研创新能力的积极培养。与此同时,更好地将“德育为先”融入研究生课堂教学和目标培养中,大力加强“电气工程”专业文化引导,培养电气专业创新型人才,更好更全面地服务国家战略工程的发展,是当前研究生教育建设亟待解决的关键问题。
为此,本文以电气工程专业研究生学位课《高频功率变换与系统设计》为例,基于研究生科研创新的需求为指导,开展研究生课程教学研究和思政改革,以研究生课题研究方向为基础建立研究生课程内容的动态调整机制,服务研究生科研创新能力培养;引入师生互动思政环节“Weekly Industry Newsletter in PE”和“电气领域历史上的今天”,让学生在了解历史发展的同时自主分析行业最新成果,在具体的案例中主动获取精神食粮,最终使学生符合新时代对高级人才提出的“理想信念坚定,道德情操高尚,专业本领过硬,勇于担当责任,国际视野开阔的高素质拔尖创新人才”新标准。
燕山大学电气工程专业的培养定位是:建设特色鲜明的电气工程领域学位点,打造电气工程领域高层次电气工程师的培养基地,面向国家创新驱动发展战略及区域经济发展节能减排需求,开展电力电子变换器拓扑与控制、新能源并网及微电网控制、面向智能电网和能源互联发展需求的低碳电力系统运行与控制等技术开发与工程应用研究。培养理论与实践相结合的创新型高端科技人才。
调研发现,当前我国研究生课程内容的问题主要集中在内容精深度、宽广度、前沿性等方面,并且这些问题实质上是研究生课程价值取向、知识选择与内容组织等问题的外在表现。课程授课方式和内容方面的问题已经严重制约到研究生期间的科研创新能力培养,造成课堂效果差、学生主动性不高等问题。针对以上这些问题,需以研究生课程内容的科研创新价值取向为指导,从科学、学科、创新等维度选择课程内容,在内容组织上要考虑学科边界、研究生教育层级与研究生主体差异等因素,依托专家共同体建立动态的研究生课程内容调整机制。
美国是世界上最早开展电气工程类研究生教育的国家之一[3],电气工程类专业研究生课堂教学大多采用教师讲授、课堂研讨、专题研究、作业与实验结合的教学方式。相比之下,我国电气工程类专业研究生的课堂研讨和专题研究偏少,课程模式单一,又由于研究生的课程要求普遍比较宽松,研究生学习课程的积极性不高。提高教学效果,调动学生对课程学习的热情,更有效地培养研究生创新意识和科研能力,是目前研究生课程亟待解决的问题。同时应该将理论知识与解决国家能源需求、重大工程相结合,增强文化自信科技强国意识;关注学科行业发展前沿动态,增强专业认同感,构建能源行业使命担当和可持续发展理念;强化学术志向,开展安全、经济、绿色、可靠的工程伦理教育[4],是对传统电气领域研究生培养的重要补充。
《高频功率变换与系统设计》是一门电气工程学位课程,涉及到电气工程专业学硕的学生。课程主要学习高频功率变换器的拓扑设计、模型建立、系统控制设计等相关知识。通过本论文设计的教学方式和思政改革,使学生符合国家对新时代对高级人才提出的“理想信念坚定,道德情操高尚,专业本领过硬,勇于担当责任,国际视野开阔的高素质拔尖创新人才”新标准。研究的特色主要体现在:
研究生教育发展中先后出现的纯学术研究取向的学徒式、技术科学研究取向的专业式、应用研究取向的协作式教育模式,充分显示了其与现代科学发展的内在一致性。这种一致性揭示了研究生教育的科研本质[2]。
改革途径就是课程在每学期开课前对每位上课学生发放调查表,进行充分调研,分析当前研究生拟定的主要研究方向和课题内容,按照“什么样的知识对课题开展最有价值”“什么样的知识最有利于研究生科研创新能力的培养”,根据每一年学生课题需求动态调整课程内容,实现知识构建的最优化。
课程内容的确立保证了学生对知识获取的积极性,应用研究取向的协作式课程方式,采用学生根据课题评选内容——教师知识讲授——学生课题应用——分组课堂讨论——个人课下改进——集体评审评议的新模式,让每一位同学在学习中逐渐明白创新是有规律可循的,建立课程与课题的关联性,实现知识应用的最大化,引导学生从课程知识点到课题方向的应用与创新;同时根据课题方向建立的课题小组,为大家创建一个研究探讨和互助学习的交流平台,建立“研讨式”的学习新模式,极大程度地提高学生主体的学习积极性和教学效果。
本课程在思政元素设计中,对于选择和实施的指导思想包括以下几点:
(1)思政元素选择维度扩展。网络发达的今天,大事件的宣传头条推送,如果还是以事论事会让学生造成视觉疲劳,要从全新的角度去论述,重新解读事情带来的影响和思考。
(2)结合研究生的思想特点引起共鸣。作为高层次人才,研究生的心理年龄已趋于成熟,很多学生已经形成比较稳定的人生观、世界观和价值观,对于社会上的各种现象能够比较理性地分析且包容性较大。他们不会简单的“认同”或“不认同”某个观点,寻求一种既符合自我价值追求又能满足社会主流价值观的价值目标[5]。因此,强硬地灌输某种思想不可取,应水到渠成,引入思政元素要符合研究生认知层面的价值诉求。
(3)增加学生的参与度。现在的学生具有比较强的自我意识,对很多外在的事情都不太在意。只有让他们亲身参与到其中,才能充分调动其积极性。以专业课的主动性发挥为课程思政的重要源动力。将知识传授与价值引领相结合,在润物细无声中立德树人,打破“德”“能”教育分离的现象。
(4)思政元素应具有课程“专用型”。很多专业课程的思政元素大家选取的重复度比较高,一方面是课程内容有重叠,另一方面就是选择的课程专用型不够。同时,有些思政元素可以延伸,引出与课程相关的新问题,引发学生进行更深层次的课程特色思考,做到前后呼应,使得思政与课程融为一体。
在当代世界的科学研究领域中,创新性知识已被普遍应用,通过各种形式存在并成为引领科研创新的推动力量。因此,这种高层次知识必须在课程建设中充分呈现。在思政教学中引入竞争模式,对于课程应用的思政案例由教师和一组学生利用课余时间分头准备。授课教师每周进行“电气领域历史上的今天”汇报,学生课题小组按照顺序收集整理本周国内外电气领域最值得分享的新闻或者成果或者技术讨论,称为“Weekly Industry Newsletter in PE”环节,指导学生以分组调研、协同合作的方式完成并团队汇报。
师生共同进行汇报,并最终评选最受欢迎的PPT讲解。了解历史和前沿的同时,培养学生查阅文献和阅读文献,以及掌握关键问题的能力,在提高创新能力的同时提高科研能力、发现问题能力,最终达到学生在科研创新新思想、方法、工具的内在统一提升。
图2 专业知识与思政元素的融合设计
传统的课堂教学方式在内容和形式组织上对研究生主体的关注相对薄弱,研究生个体在整个教学培养过程中的地位不突出,造成学生的责任感较差。改变这一现象就需要系统分析研究生的兴趣点、背景性知识、自我诉求等,尊重研究生主体对课程的差异性需求。同时,把通识的课程内容转发为研究生的个体知识,确保课堂授课与培养科研创新能力的有效结合。
本课题以建立课程和科研内在一致性为出发点,在课程内容讲解中以学生课题需求为指导,所授知识既要为研究生科研创新奠定坚实宽广的学科基础,又要为研究生提供科研创新的发展性需要,真正达到实时的学以致用,引起学生学习的积极性,实现学生的需与求的有效统一,通过近六年的教学方案实施,效果显著,得到导师和学生的一致好评。图1是以2020年学生课题方向和感兴趣的知识点统计的数据图,最终通过统计完成排名前5知识点的授课讲解。
图1 研究方向与课程知识点统计图
“Weekly Industry Newsletter in PE”环节,每位同学都感觉自己收获颇丰,除了提高了任务分解和团队协作能力外,每周都能获取很多有价值的信息,并在课堂开展相关研讨,例如:新闻称印度研发出高效铝电池,课堂上师生进行了对比分析,讨论铝电池能否很快代替锂电池,让大家更加辩证地去分析问题;一度电可以让赛车行驶273公里的新闻打破了大家的固有认知,并引出燕山大学燕翔车队取得的优异成绩,以及系统设计时需要考虑的因素等等。通过以上教学改革的实施,学生对研究生阶段的课题研究更加有信心。同时,专业历史和最新事件的讲述活动,寻找历史上或者正在发生的值得纪念的专业故事、人物、大事件,让每个学生都参与,每个人都在参与过程中自主阅读并寻找发现,进而潜移默化地实施思政教育,最终达到专业领域与思想意识的全面提升。
本节以知识点“电力电子拓扑设计”内容中的专业知识与思政元素相结合的具体教学案例设计为例,对整体设计的思路进行介绍。
该内容的设计思路及特点:
(1)选用的思政元素具有专业及课程特色,引入不突兀。
(2)斯拉公司在学生中知名度比较高,容易引起学生的注意。
(3)思政元素实时性比较高,不陈旧,每年都会更新最新思政案例库,并进行重新设计。
(4)我国电动汽车发展很快,有目共睹,引起共鸣,不陌生。
(5)我国自主汽车产业发展快,占有率高,日常可见的各种电动汽车,世界排名第一引发学生自豪感。
(6)充电设备技术层面属于本课程核心内容,学生学习目标明确,应用领域明确,学习热情度会比较高。
(7)充电快速性与安全性之间存在矛盾,电池充电安全性问题比较突出,怎样从专业及课程角度去平衡解决该问题。让学生在生产实际中要认识到辩证统一思想的。
课堂学习和讨论之后,布置本节课作业:关于我国电动汽车具有自己知识产权的企业有哪些,他们应用的电池及充电电路的特点是什么?对该课程中的知识学习及应用有哪些启示?
本课题组提炼思政教学素材,形成数十个思政案例,覆盖全部课程,使学生做到以史为学、以榜样自励,增强爱国主义情怀;学科奋进发展史案例,提升专业认同感;燕山大学毕业生刘勇工程师带团队设计月球探测器电源案例,激发使命担当和科技强国意识,传承矢志爱国、追求卓越的科学家精神。同时,这些案例每年都会及时更新,与时俱进,课题组老师集体备课,群策群力,保证课程有质量地呈现给学生。
全面推进研究生课程思政建设是研究生教育高质量完成立德树人根本任务的重要举措。本课题在河北省研究生课程思政示范课程建设项目和河北省第二批新工科研究与实践项目的资助下,以燕山大学电气工程专业研究生学位课《高频功率变换与系统设计》为例,完成了思政引导下的研究取向协作式研究生课程改革与实践。在教学模式、教学内容、学生互动、思政建设等多个方面进行了全面的设计和改革实践,以专业课的主动性发挥为课程思政的重要源动力。将知识传授与价值引领相结合,在润物细无声中立德树人,打破“德”“能”教育分离的现象,最终获得良好的教学效果。