“环境工程模拟仿真”课程的思想政治教学改革探索

周雪飞，余仕哲，张亚雷

（同济大学 环境科学与工程学院，上海 200092）

2017年中共中央、国务院印发《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，大力推动以课程思政为目标的高校课堂教学改革。随后全国众多高校开展了课程思政教育改革工作。同济大学环境科学与工程学院高度重视建设学科课程思政体系，积极推动专业课程教育与思想政治教育融合发展，以“三全育人”为教育目标，致力于将学生培养成为具有正确的世界观、人生观和价值观的生态文明建设者。

一、课程思政的定义和发展

课程思政起源于上海市教委自2014年起开展的高校教学试点［1］。之后大部分文献都以概念定义作为研究的基础。赵继伟将课程思政解释为“依托、借助于专业课、通识课而进行的思想政治教育实践活动，或者是将思想政治教育寓于、融入专业课、通识课的教育实践活动”［2］。已公开发表的论文普遍认为课程思政是一种教育理念（观念）或者秉持该理念开展的思想政治教育实践活动，其最终目的是育人、立德树人。除了描述概念本身，辨析对象与其他概念的异同也是常见的研究方法。对于经常与课程思政并列出现的思想政治教育，研究者倾向于使用“融合”“渗透”“同向同行”“协同”等词语描述二者的关系；也有学者在分析了思政课程与课程思政这两个外形非常相近的概念后，认为领域内的部分研究在开展过程中混淆了不同概念的界限，对高校思政课程是否应该纳入课程思政开展范围提出了质疑。

以课程思政为中心的教学改革发展至今产生的问题大致可以分为“人”和“体制”这两方面。“人”的问题主要是部分任课教师的德育意识、思想政治知识储备及教学能力尚有欠缺。“体制”的问题则表现为课程思政的考核评估机制、奖惩机制、校内思想政治教学协调平台等制度或平台的缺失。因此除了教学团队建设，目前还需要基于思想政治教育的复合性和长期性特点建立过程性、系统性的多维度评价体系［3］。

上述复杂的现实问题以体系建设来解决为宜，包括师资队伍建设体系、教学考评管理体系、教学资源保障体系等。王明慧建议未来要建设“一个适用于所有地区高校的评价体系”，以便不同地区不同高校分享思想政治教学建设经验，共同研究案例，最终以顶层设计的方式规划高校思想政治教学的发展。

二、环境类学科开展课程思政的必要性

课程思政提出的现实背景是高校思想政治理论课与其他专业课长期出现“割裂”的情况；一些学校的课程存在意识形态属性、逻辑与立场的缺失。任何教育都需要回答培养什么人、怎样培养人、为谁培养人等根本性问题。党中央对我国教育提出了明确要求，即坚持社会主义办学方向、落实立德树人根本任务。习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上强调，我国高等教育必须坚持正确政治方向；在2018年全国教育大会上指出，培养什么人，是教育的首要问题，我们的教育必须把培养社会主义建设者和接班人作为根本任务。

保护环境是我国的基本国策，生态文明建设是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。环境类学科肩负着为国家培养解决城镇化、工业化进程中复杂环境问题及环境治理与生态保护中科学问题专门人才的重任。而课程在人才培养过程中占据着决定性的核心地位，其质量直接决定人才培养质量。因此在环境类学科开展课程思政教学改革有明确的现实要求，即综合培养人才的专业素质、科学素质、道德素质、人文素质和政治素质。以课程思政教学改革为抓手实现科学性和合理性的课程体系建设与改革是保证和提升高等教育人才培养质量的关键所在。

三、环境类学科开展课程思政的可行性

课程思政既是一种教育理念，也是一种思维方法。任何课程教学的第一要务都是立德树人，任何课程教学都肩负德育的责任。高校教育工作者要将思想政治教育有机融入课程教学的各环节、各方面，实现立德树人润物无声。环境类学科属于以自然规律和运行机理为研究对象的理工科，其内藏的丰富思想政治资源为隐性思想政治教育的开展提供了可能。

首先，环境类学科作为物理、化学、生物、地球科学等多领域交叉的学科，其涵盖的知识内容非常丰富。所有知识的学习都服务于改造社会的目的，在推动人类文明前进的同时改善人民群众的生活质量。教师可以鼓励学生从社会需求出发进行考察，通过劳动和社会生活的过程增加学生对专业现状的认识、对国情的认识，培养学生运用知识的能力和社会交往的能力，塑造学生服务国家、服务社会、服务人民的责任感和使命感。

其次，科技发展离不开人文因素的参与。自工业化以来，技术导致的环境污染问题和社会问题比比皆是，如日本水俣病、洛杉矶光化学烟雾等事件已成为环境类学科经典的教学案例。科技引发的问题终究要通过科技进步来解决，然而缺少人文关怀会导致技术灾难一再发生。为避免重蹈覆辙，环境类专业课程遵循以人为本等理念，研究如何走出一条与自然和谐共生的生态文明发展道路。让科学技术与社会结合、为人类服务，这是环境类学科发展的立足点，也是开展课程思政教学的切入点。

四、“环境工程模拟仿真”课程思政教学实践

本文介绍的专业选修课“环境工程模拟仿真”作为同济大学环境科学与工程学院教学改革的优秀成果，其课程设计和教学实践可为理工类学科课程开展课程思政教学改革提供参考。

“环境工程模拟仿真”是面向环境工程专业本科生和研究生的一门新兴课程，主要内容是针对环境工程常见工艺过程如水处理工艺、固体废弃物处理、大气污染控制等进行数学建模，利用相关仿真软件实现结果模拟预测和工艺优化控制等。该课程涵盖了专业领域内重要的原理方法、新技术和新发展，以“思政元素融入综合素养课程”为出发点在教学过程中有机融入了生态文明理念、科技创新精神、实践能力培养等思政元素；又逐步将近年来人工智能、大数据等新技术融入环境工程领域，体现了专业发展的趋势和多学科交叉的特色，收到了很好的教学效果。

（一）生态文明理念融入课堂教学

党的十八大提出“大力推进生态文明建设”，这是新时代中国特色社会主义理论体系和中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局的重要组成部分。目前中国环保形势依然严峻，一方面工业生产和生活消费迅猛发展导致各种污染物的产生量与日俱增，另一方面很多长期被污染和破坏的自然环境还有待修复。

本课程开设的初衷之一就是通过新技术与数学模型结合，为上述环保问题的解决及环境工程专业的教育开拓新思路。模拟仿真技术是利用计算机求解特定模型中的一系列方程，通过计算结果展示各变量之间数值关系的技术。近年来随着3D建模等技术的发展，模拟仿真可以以更生动、更贴近现实的方式呈现计算结果。

教师在授课过程中立足于生态文明建设的大局介绍了我国当前的水污染状况、污染物来源及水环境保护任务，由此引出计算机模拟仿真技术的作用；在课程结束时进一步鼓励学生主动探索模拟仿真技术在环保领域可能的应用，引导学生将生态文明理念融入专业学习乃至生活中去。学习本课程后，有学生于毕业设计中使用了人工湿地、自然护岸、太阳能充氧等能源消耗少、处理效果好的河道生态修复技术，并利用水环境模型预测工程的效果，为解决中国城市河道“黑臭”问题贡献了自己的力量。

我国生态文明建设的方向和重点之一是利用自然力保护和修复生态系统。而研究设计人员可以利用模拟仿真技术更准确地预测生态修复工程对环境和社会的持续影响，从而最大程度避免负面后果的产生。“环境工程模拟仿真”课程充分利用多媒体及可视化的表达方式，将生态文明、污染防治、乡村振兴等国家重大战略实际案例与模拟方程软件的教学相联系，通过深入浅出的讲授激发了学生的兴趣；在对学生进行知识传授和能力培养的同时注重国情教育、社会主义核心价值观教育，探索了学科育人的新途径。

（二）科技创新精神融入课堂教学

我国“十三五”规划提出实施创新驱动发展战略，这是一份改变未来中国发展路径的指南。习近平总书记指出：“科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。”［4］在当今大国博弈的舞台上，创新是中国实现和平崛起的关键推动力。

在课程教学中工艺过程建模方法是主要内容。一般基于物理、化学、生物化学等反应理论建立复杂反应系统的数学模型，然后依赖计算机编程和强大的运算功能实现模型计算。从建模到实现模拟仿真计算需要大量时间进行训练，这对于常规课程来说很难实现。于是在建模方法的基础上采用已有软件进行模拟成为课程实践的主要方式。但由于近年来国际形势的波折起伏，编程软件出现了在中国被限制功能或权限的现象，本课程常用的国外开源免费应用软件越来越难下载。这一变化对课程教学实践带来的影响引起了教学团队很大的警醒和反思：只有把方法和技术都掌握在自己的手里才能实现教学和科研自由。

“环境工程模拟仿真”课程教学过程中，教师向学生介绍了我国模拟仿真技术领域的现状，即当前泛用的核心软件大多来自国外开发团队，既不便于获取，又有产生路径依赖的风险。结合我国工业制造被国外软件“卡脖子”的热点新闻，教师鼓励学生不畏艰难、积极开发有核心竞争力和自主知识产权的技术，尤其是要填补研究用软件平台的空白。然后教师才开始介绍环境领域的各种模型和模拟软件，并着重要求学生对模型、软件的优劣做出批判性陈述。之后几位学生针对现实问题发表了自己的看法，表达了进行科技自主创新的信心、决心。根据课后反馈，学生普遍认识到了核心技术缺失不仅是科技发展水平的问题，还是关乎国家安全的战略问题；只有通过科技创新和自主研发核心技术，我国才能实现高水平自立自强。

创新要靠人才实现，只有价值观和创新能力并重的教育才能培养出德才兼备的高素质人才。在教学实践中，“环境工程模拟仿真”课程为学生带来了分析问题的新角度、新思想，激发了学生科创报国的热情；教师对于国内外前沿发展现状和趋势的介绍，使学生能够立足专业发展前景看问题，综合运用知识进行科技研发以解决当下和未来的环境问题。这样的教学实践不仅保证了课堂不会沦为模拟仿真软件的技能培训课，还使得学生的思想道德素质和辩证思维能力得到充分发扬，真正将“育人”二字落到了实处。

（三）实践的观点贯穿课程教学

实践论是辩证唯物主义的重要内容：社会实践是认识的目的和归宿；真理的标准只能是社会的实践。环境类学科培养的人才应将所学知识用于改善人民生活环境，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，将个人奋斗融入生态环境保护的社会事业。

按照教学案例的设计，教师从讲授计算机仿真的基础理论及软件操作方法开始，引导学生使用模拟仿真软件完成以现实污染问题为背景的算例。课上某小组使用编程软件研究了厌氧生物膜反应器的运行参数对处理效果的影响；随后全班师生针对小组成果进行了开放性讨论，总结出了上述工艺的运行特点及改进措施，并进一步认识到模拟仿真技术是一种虚拟实践、发生于计算机构建的“虚拟”世界，从中获得的认识还有待现实实践的深化。

上述案例展现了本课程配合课程思政教学改革构建的教学模式：通过搭配上机实践、课堂老师现场讲解及练习，学生在课上可以边操作边与老师、同学及时交流发现的问题；又采用组合的教学形式让学生组队，并根据各自特长、兴趣在团队中承担相应工作、完成课堂作业。这就将思想政治教育成效贯穿于课堂汇报、分组研讨、期中论文、期末考试等考核方式中，构建了新的课程评价体系。

所有科学理论的发展都离不开实践的检验。高校培养的复合型、创新性人才必须要有从文献检索、实验设计、数据分析等实践中获取有效结论的研究学习能力。从教学结果来看，学生通过操作模拟仿真软件掌握了量化分析现实问题的工具，又结合了多种信息技术展示结论。可以说，学生利用新技术达成了认识和实践的循环发展，最后又回归实践，锻炼了自主学习的能力。这体现出了理工科知行统一的思政特色。

结语

从目前公开文献来看，许多高校都在探索具有特色的课程思政教学内容，还有一些院校已经在环境类学科的教学中应用了模拟仿真技术。而本文提供了一个新视角，即从课程思政教学改革入手，探讨环境学科与模拟仿真技术交叉课程如何开展隐性思想政治教育。总的来说，培养高素质人才的高等院校应梳理各专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一。环境学科结合自身特点的课程思政教学应以习近平新时代中国特色社会主义思想和生态文明思想为指导，多层次、多模块、潜移默化地进行思想政治教育，鼓励学生“将论文写在祖国大地上”，努力提高自身的创新实力，为建设美丽中国、实现中华民族永续发展而不懈奋斗。