新工科背景下“水力学”课程思政探索与实践

华 丹，袁 煦

（苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215000）

一、背景概述

“十四五”时期我国将进入新发展阶段，国内外环境的深刻变化带来了一系列的新机遇和挑战。新工科研究与实践将为中国打造世界工程创新中心和人才高地提供强大动力。新工科背景下高等教育课程思政建设将为工程教育强国保驾护航。

习近平总书记在清华大学考察时强调，当代中国青年是与新时代同向同行、共同前进的一代，生逢盛世，肩负重任。大学教师对学生承担着传授知识、培养能力、塑造正确人生观的职责。要坚定信念，始终同党和人民站在一起，自觉做中国特色社会主义的坚定信仰者和忠实实践者［1］。目前看来，大学课程教育存在思政教育和德育教育开发不足的情况。其主要原因之一在于大学课程专业性强，课程教育知识密度大，一门课多则60学时，少则20学时，在有限时间内学生要接受大量专业性强、知识体系繁杂的课程教育，而思政元素往往被忽略了。另一个原因在于大学设置有专门的思政课程，在内容上与其他专业课程依然缺乏深度联系。实际上，学生学习的每一门课程都蕴含思政元素，如何将其从专业课程中提炼出来并反哺专业课程，这对高校教师的教学水平提出了更高的要求。高校教师应该自觉做中国特色社会主义的坚定信仰者和忠实实践者，在传授专业知识的同时，引导学生树立正确的“三观”，启发学生多思考，深刻理解并把握时代潮流和国家需要。

思政元素的实践与课程教学的改革应该同步推进，相辅相成。习近平总书记强调，我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈［2］。“水力学”作为苏州科技大学品牌专业主干学科的核心课程之一，需要适应国家新发展战略需求，探索实施工程教育人才培养的新模式。课堂教学是课程教育的核心内容，传统课堂教学中，以教师为中心开展“你听我讲”的授课模式。在信息化高速发展的今天，教师已经不再是学生获取知识的唯一来源，学生需要更多的参与感与成就感，传统的课堂教学模式正在失去其赖以生存的基础。高校课堂教学模式改革迫在眉睫，“去中心化”，让学生充分参与课程教学中，与课程教学共同成长，在课程教学中锻炼实践能力，培养创新精神。

二、“水力学”课程简介与思政特点

“水力学”是环境、土木和市政类等专业的重要基础课程，是诸多工程技术领域的基础专业知识之一。水力学具有基本概念多且抽象、经验公式多、实践性强和综合性强的学科特点。苏州科技大学开设“水力学”课程的专业有建筑能源与环境专业、市政给排水专业和土木工程专业等。首先，基于各院系的专业特点，“水力学”课程在应用实例教学环节中，涉及的案例与工程项目需要根据各院系的实际情况有所调整，从而体现了“水力学”课程综合性强和实践性强的特点。其次，在教学环节中，不但要对原理性的公式进行讲解，还要对工程实际运用的经验公式有所侧重。从而体现了“水力学”课程概念多、公式多的特点。最后，“水力学”课程与“流体力学”课程具有一定的共通性，“流体力学”课程教学环节中的诸多内容都可作为“水力学”课程教学过程中内容的提供方。流体力学是高校工科专业的基础核心学科，很多工科专业都开设该门课程或开设与之相关的课程。“流体力学”课程也是适应学科交叉的典型课程。比如与医学专业相关联的“血液流变学”“医疗器械设计与制造”等；与生物专业相关联的“生物微流体”。“流体力学”作为核心课程，主要传授基本概念、原理、实验方法、经典理论、现代理论及其相关的工程应用。学生通过对以上相关内容的学习，掌握分析研究工程问题中的流体流动规律的方法，锻炼解决工程中流体流动相关问题的能力，奠定设计开发流体相关装备器械的理论基础［3］。笔者在教学活动中发现，上述特点成了“水力学”课程教学活动中的一把“双刃剑”。比如，在教学过程中灵活运用多媒体教学手段对课程进行生动的讲解，还可结合“水力学”实验直观地向学生展示水力学当中涉及的抽象概念。这些都是前辈们总结出来的行之有效的教学方法。与此同时，“水力学”课程教学过程中也面临诸多问题。笔者在教学活动中发现，学生在教学活动中缺乏自主思考空间，多数学生按部就班地参与课堂教学过程。

“水力学”课程蕴含丰富的思政元素。“水力学”是一门重视工程实践的课程。在以往教学环节中，教师往往以国家的重点水利工程为知识背景介绍给学生，激发学生的学习兴趣。比如，港珠澳大桥在建设过程中克服的世界性难题，突破了封闭式隔仓混凝土填充密实度等“卡脖子”难题。在实例讲解中，结合教师自身的科研项目，纵向上阐述国家对科技攻关项目和科技人才的渴求，横向上也体现企业对科技进步的发展要求。比如，向学生介绍自然循环水路中水动力学特性以及应用原理，展示水力学的多面性，打破水力学等于水利学的刻板印象。同时还可将科研成果与教学内容相结合，引导学生提出问题、发现问题和解决问题。课后鼓励学生充分利用网络资源，通过小团体大作业的形式，查阅文献，研讨论文，并通过课堂上的PPT进行展示汇报。同时将此形式列为常态考核，初期由教师点评，后期逐渐过渡到学生互评，增强学生参与感与获得感。学生根据每一次的点评对大作业进行修改和完善，加深对概念的理解，强化技能的运用，学生与课程同步成长。

将“流体力学”课程教学中应用的思政元素引入“水力学”的教学中，在思政教育方面形成水力学与流体力学的有效联动，打通课程间的壁垒。纵观流体力学发展史，新中国成立以来，国内的科学家为流体力学的发展进步做出了不可磨灭的贡献。钱学森与郭永怀先生合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。提出的“钱学森弹道”为中国国防事业的进步提供了强大科学基础。郭永怀先生发展了奇异摄动理论中的变形坐标法，即国际上公认的PLK方法并沿用至今［4］。“流体力学”课程充分融合了我国著名流体力学家及其先进事迹和先进学术思想。“流体力学”课程涉及的工程案例助力思政教育的落地实施。三峡大坝是当今世界最大的水利水电枢纽工程，集防洪、航运、发电、生态保护等功能于一身，是中国人民富于智慧和创新精神的典范。港珠澳大桥的落成和通车标志着中国在超大几何流体仿真、水动力学仿真、流变学等居世界前列［5］。

三、课堂教学与思政教育实践

（一）学科交叉

新工科的基本范畴在国内已达成了共识。对于高校来说，新工科是对传统工科专业的升级改造。通过学科交叉，构建工科专业新结构。课程思政建设作为落实立德树人根本任务的战略举措，在新工科建设中应当发挥重要作用，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体。根据学院建设特点，将“水力学”课程与其他课程进行联动，拓展“水力学”课程的深度和广度。比如，在“管路流动”教学中，将生物医学中的血管血液流动、水分在植物体内的输运作为案例引入，增加课程的知识性，提升其开放性。比如，在“明渠流动与渗流”教学中，引入法治理念，将其与各种环境法规相结合，牢固树立法治观念。

（二）学科内容

“水力学”是工科的专业课程，是课程思政建设的基本载体。在教学过程中，要将马克思主义立场观点方法的教育和科学精神的培养结合起来。例如，在讲授量纲分析法时，其基本原理是将物理量之间的复杂关系用无量纲的关系表达出来，带领学生从物理现象出发探究物理本质和一般规律，使学生在学习水力学知识的同时，思考物理量之间的本质关系。在讲授相似准则时，引导学生透过现象看本质。例如，在讲授雷诺数时，以雷诺实验为基础，通过多媒体教学手段，带领学生对实验现象进行剖析，引领学生理解相似准则背后蕴含的哲学思想，学生对公式的理解不再是死记硬背，而是将物理过程进行描述，并通过函数关系进行表达。

传统课堂教学内容以教材为基础，教材体例遵循“原理—应用—工程”的思路进行构建，体现了一定的模块化思维。在教学过程中，多数学生对公式推导兴趣寥寥；对工程应用实例，学生展现出浓厚的兴趣，课堂参与度明显提高。因此，在教材的基础上，进一步强化模块化教学，将应用与工程案例提前，在介绍原理的过程中穿插介绍应用与工程案例。具体来说，将流体静力学和流体动力学分成两个模块，以撰写科技论文的方式进行讲解，将应用与工程案例分别融入两个模块中。撰写科技论文有一定的行文规范，方便读者进行阅读和思考，同时也体现了作者思考科学问题并进行科学阐述。在解读教材和讲授教材的过程中，是否也可以参考这样的规范呢？就此问题，笔者在教学过程中展开了积极的思考和教学实验，提出可以将撰写科技论文的行文思路融入教学中。比如，将流体动力学部分进行解析，按照“背景—原理—实验与方法—结果与讨论—结论”这一思路对教材知识重新整合，将“水力学”课程中涉及的实验、工程分析软件及经验公式等融入教学中。比如，在讲授工程分析软件时，笔者介绍了ANSYS软件，其中在介绍FLUENT数值模拟的过程中，穿插介绍了能量方程的应用、边界条件的解析，并做了工程模拟的演示。学生不仅加深了对能量方程的理解，也看到了能量方程的具体应用和成果。笔者通过小团体大作业的形式进行了强化，要求学生按照科技论文的行文规范撰写报告并完成PPT汇报。线上和线下教学有明显区别，线上教学时，学生对课程的反馈往往是延滞的，教师需要通过一定的手段获得学生对课程的反馈。小团体大作业的方式可以很好地解决这一问题。首先，课程伊始将大作业布置给学生，学生需要通过文献调研对大作业的内容进行初步了解。其次，学生将对大作业进行分期汇报，每一阶段都要根据课堂的教学内容对大作业进行更新和汇报。最后，依据科技论文的署名规则，按照小团体内学生对大作业的贡献程度进行署名及教师评分，最终将大作业成绩计入考核成绩。教学过程需要重视各环节的知识交叉，重视与学生的交流讨论，重点知识需要做到复述—纠错—复述—反馈—再复述。

课程考评体系在一定程度上影响着学生的积极性和课堂的教学质量［6］。期末总评成绩是学生学习期间最重视的内容之一。目前，教学内容的过程评价将降低期末考试成绩占比，着重强调学生的平时表现，对学生的期末成绩进行综合性考评，降低期末考试中的偶然性，突出学生的日常积累，根据大作业的每个阶段的成绩加权综合考量，以期提高学生学习的积极性。

结语

“水力学”是一门蕴含丰富思政元素的专业课程，教师作为专业知识的传授者，应该发挥自身的积极性、主动性和创造性，做到课上课下一致、线上线下一致，自觉弘扬主旋律，积极传递正能量。通过对课堂教学的设计与改进，构建新工科背景下知识、能力和思政教育相结合的教学体系，锻炼学生的能力，贯彻落实立德树人根本任务。