高等流体力学课程思政建设实践探索*

刘美丽 孔令真 初庆东 陈家庆 韩严和

北京石油化工学院机械工程学院 北京 102617

0 引言

高等教育改革的深入推进，对人才培养，尤其是“立德树人”方面提出了新的要求。2020 年5 月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，指出：把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推行高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量[1]。如何结合学校办学定位在研究生课程中融入思政元素，实现立德树人根本任务是现阶段高校各类课程建设与改革的重点[2-3]。

高等流体力学是一门重要的技术学科，源于实践应用于实践[4]。课程以流体力学为载体，在分析问题中培养学生的创新精神，为后续学习专业课程和从事专业工作打下必要的基础[5]。该课程是北京石油化工学院机械工程、环境工程和能源动力工程等学科必不可少的专业基础课，在研究生人才培养中起着承上启下的关键作用。作为一门历史悠久具有代表性的理工科专业基础课程，高等流体力学课程富含思政元素。本文结合流体力学知识中所蕴含的文化理念、哲学思想、工程与自然环境的关系、合作、担当等思政元素，在教学过程中巧妙地融入思政教育，在潜移默化中润物无声地对学生进行思想政治教育，为研究生的思想政治教育提供新的思路，助力培养更多德才兼备的优秀人才。

1 思政教育元素的挖掘与设计

相较于本科阶段，研究生阶段的课程具有更强的专业性和实践性，学生也具有更强的独立意识以及成熟稳定的价值观和世界观。因此，课程思政教育元素必须仔细选取，根据思政元素特点对课程教学内容和教学活动进行巧妙设计。结合学生思维发展规律，设计了如图1 所示的阶段式思政教育模式：首先，坚定学生的四个自信、发扬历史主动精神；其次，提升学生的民族使命感、筑梦职业理想；最后，培养学生的辩证哲学思维、树立创新意识。

图1 思政教育的三个阶段

第一阶段从历史发展和伟人事迹讲民族自豪和四个自信。我国是四大文明古国之一，与流体力学学科相关的历史人物、事件和工程络绎不绝。从春秋战国时期李冰父子修建的都江堰水利工程，到现代的“钱学森弹道”，都运用了丰富的流体力学知识。都江堰水利工程基于流体力学原理，因势利导，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，其修建使得成都平原成为“天府之国”，是世界上仅存的、目前仍在发挥作用的无坝取水工程[5]。“钱学森弹道”可使飞行器在大气层边缘上层进行“打水漂”式飞行，从而使目标国家对这种弹道极其诡异的导弹几乎无法拦截。这种奋发有为、砥砺前行的精神品质，实事求是、守正创新的精神状态，是祖国强大成功的根本，为新时代大学生坚定四个自信提供了足够底气。

第二阶段从大国重器和科技奥运讲爱国情怀和民族使命。流体力学课程直接服务航空航天、核能工程等国家高精尖领域，大飞机项目为提高航空工业水平、完善空军装备水平打下基础；已完成例行训练和海上试验的中国海军“辽宁舰”和“山东舰”对有效维护国家主权、安全和发展利益具有重要意义。我国速度滑冰运动员穿着的速滑服，经过500多个小时的风洞测试，有效降低了风阻；钢架雪车健儿穿着的高科技战靴，采用仿生流体力学设计的导流线和科技材料打造的鞋底异形曲面碳板，为运动员起跑、滑行提供重要支撑。结合我国强国发展之路，强化学生责任与使命意识、树立匠人精神，阐明研究生理应担负使命，致力于专业领域中“高精尖”或“卡脖子”问题的研究。

第三阶段从量纲分析和力学之谜讲辩证思维和唯物主义。三峡工程、大飞机、明渠大坝等很多都是大型装备，全尺寸实物试验或直接建设所消耗的人力、财力、物力和时间巨大且风险极高。模型实验和计算流体力学模拟是解决上述问题的重要手段。模型实验难以实现完全相似，一般只能近似，由此要根据不同的研究问题抓大放小；计算流体力学模拟对从业者的数值经验依赖性高，有的甚至会得到错误结果。因此，要注重主观能动性和客观规律的协调发展，只有发挥主观能动性透过现象把握规律，才能正确认识和利用自然规律。通过虎门大桥涡振事件、1940 年华盛顿州塔科马海峡大桥在大风中倒塌事件以及船吸现象等为学生架设理论和实践的桥梁，引导学生进行辩证思维与科学创新，培养研究生的大工程观。

2 教学内容和教学活动设计

著名数学家波利亚说，“学习任何知识的最佳途径，都是由自己去发现，因为这种发现理解最深刻，也最容易掌握其中的内在规律、性质和联系”。因此，在教学中要根据内容特点设计不同的教学活动，以便最大程度地启发学生，引导他们自己去观察、思考，学会建构自我认知结构，提高学生对思政教育内容的掌握、转换和迁移能力。

2.1 研讨教学：发展历程和人物传记

“教育的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒和鼓舞”，因此，在课程教学中，人格培养和素质教育与传授知识同等重要。以流体力学发展历程和人物传记为主题开展研讨式教学，教师在课前根据流体力学发展阶段或者流体力学人物进行分组和确定选题，讲述研讨内容、实施步骤和时间安排，引导学生从时代背景、人物渊源、理论观点等方面准备课程资料；课后研究过程中与学生及时沟通并在研究方法和观点整理上提供意见性指导，提示学生必须多维度、多视角调研，才可能合情合理、有理有据地论述；课上讨论以学生讨论为主，教师通过“理论发展与时代联系”“人物关系和知识逻辑”等启发性的提示把控课堂交流质量和速度；最后及时总结研讨课以及学生思想动态等方面的问题，鼓励学生思考我们能从伟人身上学到什么、自己为什么要学习。

2.2 案例教学：大国重器和科技奥运

案例教学可以动员学生的参与热情，通过不同观点的互相交锋和彼此互动，激发学生的创造性思维，提高判断能力、分析能力和决策能力，特别适合具有一定实践经验和理论素养的专业硕士研究生。应用BOPPPS 教学理念，以探索“蛟龙”号耐压技术为切入点介绍工程背景，引入案例主题，引导学生通过学习强国APP 拓展案例知识，追溯“蛟龙”号设计师徐芑南院士和大国工匠顾秋亮技师的科研攻关历程及人物事迹，在串联相关知识点的同时循序渐进地引导学生发现我国大工程中存在的科技难题以及解决科技难题运用的知识点，揭秘大国重器背后的理论知识，引发学生的科技创新共鸣，帮助学生建立为国而学的学习目标。设置“揭秘科技奥运”为题的课后作业，组织学生课后学习交流，形成教学案例素材，实现学生心灵的再次碰撞，提高政治素养、增强爱国热情。

2.3 翻转课堂：力学相似与量纲分析

注重学术素质和实际应用能力培养的翻转课堂非常适合研究生教学。基于信息化教学资源和教学手段，以力学相似与量纲分析为主题设计了翻转课堂，采用如图2 所示的教学过程，重点培养学生的自主学习能力、创新能力和独立研究能力。力学相似和模型实验是研究生课题研究经常采用的研究手段，因此，易于结合课题开展研究式教学。课前教师将慕课/微课视频和课件等资料上传至云班课和雨课堂，并设置相应测试环节，以便学生通过自学在知识层面形成认知结构；学生课前完成学习要求，并结合研究课题提出与力学相似和模型实验有关的研讨问题。课堂环节以研讨为主，针对学生提出的问题，进行面对面讨论、分享观点，教师主要把控课堂进度、纠正认知偏差。设计课程评价表，课后及时进行总结，从问题选择、研讨表现、内容规划、认知理解等方面进行学生自评/互评。教师评价增加学生延伸性思维、创新意识和开放程度等思政元素。

图2 翻转课堂教学过程示意图

3 教学评价

课程思政是基于专业学习、职业发展的价值观改造，因此，不能只从课程予以评价，而需要从供给和需求双方着手，采用如图3 所示的学生、专业教师、辅导员和导师多评价主体的评价机制，将形成性和过程性考核贯穿学生成长始终。学生是课程思政最直接的学习者和感受者，通过学生学习展示和自我总结，从“学习知识”和“感受历史”两个角度进行评价，实现获得感方面的理性评价。导师和导员是学生较长时段内行动展现的观察者和领航员，通过导师/导员对学生学习生活和课题研究甚至今后工作中的思想动态和行为实践进行评价，实现课外持续性的实践评价。教师是课程思政的主导和执行者，既要在课程思政实施过程中对学生进行知识能力和价值思维方面的全过程评价，又要不断在教学内容和教学方法上寻找创新和突破，真正让学生学有所获、学有所感。

图3 课程思政教与评的多元化设计

4 结束语

课程思政是促进研究生教育深化改革与创新发展的重要组成内容。通过积极挖掘高等流体力学专业基础课程的思政元素，结合信息化教育资源和教学手段，构建了四个自信、民族使命和科技创新等方面的课程思政教学设计，力求在课程知识教学中融入思政教育，学生不仅掌握了课程知识，也培养了学生的社会责任感、创新思维和探索精神，提高了学生的思政素养，为后续专业课程学习打下了良好基础。