理工科课程思政融入地学大数据基础课程的探索

闫兆进　杨慧　慈慧　王冉

摘  要：理工科专业课程是高校课程的重要组成部分，理工科课程思政建设已成为新时期高校课程思政改革的关键。然而，当前理工科专业课程思政建设成效仍不够显著，实际教学过程中专业知识难以与思政内容有机融合，“两张皮”现象突出。该文深入分析课程思政的发展现状，总结归纳理工科课程思政建设存在的突出问题。以中国矿业大学地学大数据基础这一典型理工科课程为例，制定课程思政的教学设计方案，探讨切实可行的理工科课程思政建设机制，从而为理工科课程思政改革提供一定的借鉴与参考。

关键词：理工科课程；课程思政；问题分析；实施路径；教学改革

中图分类号：G641      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）18-0193-04

Abstract： Science and technology courses are an important part of college courses， and the construction of curriculum ideology and politics of science and technology courses has become the key to the reform of curriculum ideology and politics of college courses in the new period. However， at present， the effectiveness of the construction of curriculum ideology and politics of science and technology course is still not significant enough， and it is difficult to organically integrate professional knowledge and ideological and political education content in the actual teaching process， and the phenomenon of "two skins" is prominent. This paper analyzes in depth the developmental status of course ideological and political education， and summarizes the outstanding problems in the construction of course ideological and political education in science and engineering. Taking "Fundamentals of Geoscience Big Data" in China University of Mining and Technology， a typical science and technology course， as an example， a teaching design plan for the course ideological and political education is formulated， and a practical mechanism is explored for the construction of ideology of science and technology courses， so as to provide some reference for the reform of ideological and political education in the science and technology courses.

Keywords： science and technology courses; course ideological and political education; problem analysis; implementation path; educational reform

2020年，教育部颁发《高等学校课程思政建设指导纲要》，指出思想政治教育应贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，落实立德树人根本任务[1]。相比于人文社会课程，理工科课程因其本身偏重于客观知识的掌握和运用，使得在课程思政改革中存在一定的难点[2]。如何将专业知识性强、重逻辑推理的“理工”课程与思政“人文”元素有机融合，是当前课程思政建设迫切需要解决的问题。

我国高等教育中，不论是理工科院校还是理工科学科都占有重要比重，且理工科肩负着科技强国、制造强国的光荣使命[3]。因此，针对理工科课程的特点，进行课程思政教学改革，使其既能满足工程教育认证、国家战略发展、产业转型升级的高要求，又能满足为国育人、为党育人、为人民育人的价值引领，具有重要的理论与实践价值。

一  现状分析

课程思政就是将价值引领蕴含在知识传授和能力培养之中，从而使学生树立正确的世界观、人生观、价值观[4]。全面推进课程思政建设，关乎国家长治久安、甚至是民族复兴和国家崛起。本文基于中国社会科学引文索引（Chinese Social Sciences Citation Index，CSSCI）数据库，检索2011—2021年发表在国内CSSCI期刊上关于“课程思政”主题的810篇研究文献，从而分析课程思政的发展态势。

（一）  论文产出

论文产出数量是衡量某个研究或领域在一定时间内发展趋势的重要指标。通过对2011-2021年课程思政研究相关的文献进行统计分析可知，国内课程思政研究年度学术论文刊发数量在2011—2016年处于一个较低水平，年度发文量不超过10篇，2017年及以后发文量猛增，2021年课程思政主题相关的CSSCI论文发文量已近400篇，发文量及发文趋势如图1所示。

2017年，习近平总书记在党的十九大报告中指出，中国特色社会主义已迈入新时代，教育是我国社会进步、国家发展以及民族振兴的重要基石，教育体系改革需顺应新时代发展的要求，以立德树人为中心，推进三全育人，构建思政课程、综合素养课程和专业教育课程“三维一体”的课程体系。2018年，习近平总书记在全国教育大会上指出，要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节，贯穿基础教育、职业教育、高等教育各领域，学科体系、教学体系、教材体系、管理体系要围绕这个目标来设计，教师要围绕这个目标来教，学生要围绕这个目标来学。 2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，进一步夯实把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量[5]。因此，与课程思政相关的研究在2017年进入发展快车道，相比于2016年增长超过4倍，且2017—2021年发文量一直呈现快速增长趋势。

（二）  研究热点

本文对2011—2021年论文研究主题的高频词进行分析，能够反映课程思政研究重点关注的研究主题，见表1。从表1可以看出，出现频次最高的五个主题词分别为“课程思政”“思政课程”“思政建设”“高校思政课”“实践路径”。现有课程思政的研究主要分为两个方面：一是从课程思政的内涵、意义、作用、必要性等进行研究。现有研究普遍认为课程思政对于立德树人具有重要作用，指出学生价值塑造不能仅靠高校专门开设的思政课程，更应该由融合了专业知识与思政元素的课程思政完成。二是对课程思政的建设方案、实施路径进行多方位的探索，尤其是高校课程思政教学改革。现有研究在高校课程思政建设中取得了一定成果，从国家、院校、课程和教师等不同角度给出了可实施、可评价的建设路径，其研究成果多见于大学英语、外语课程等人文社科，理工科专业的课程思政研究相对较少。此外，立德树人和协同育人的研究主题也是课程思政研究的热点。研究发现，思政元素与专业知识的有机融合非但不会影响智育和技能的传授，还能提高思想价值的培养和引领，实现协同育人、全面培养。

二  存在问题分析

理工科课程因重逻辑、强实践的特点，使得在理工科课程中有机融入思政元素变得具有挑战性。现有针对理工科课程思政的研究，主要集中在教学模式、教学评价、实施路径等方面[6-9]。虽然在全国高校课程思政建设中已经引起了广泛重视，但理工科课程思政建设成效仍不够显著，实际教学过程中专业知识与思政内容的结合比较生硬，部分理工科教师机械使用“专业知识+思政元素”的“两张皮”形式进行授课，使得专业课程支离破碎[10]。理工科课程思政建设存在的问题如下。

一是理论认识不足。理工科教育多为自然科学教育，反映事物的自然规律和运行机理，追求客观、逻辑、中立。部分理工科专业教师认为思政元素等政治立场与“科学无国界”的自然科学逻辑相悖[11]，对于课程思政存在抵触心理。

二是教学内容单一。课程思政的要义在于教学过程的隐形化和多样化，教学过程的每一个环节都可以进行课程思政教育。课程思政教育需要任课教师挖掘专业知识点中蕴含的思政元素，运用多种教学方法或手段，实现专业知识与课程思政的有机融合。然而，理工科专业的课程思政多采用形式单调而范式化的教学形式，以标签化或符号化的形式与专业知识强行建立联系，产生“两张皮”问题。

三是教学评价机械。课程思政是一种隐性教学，不同教师即使对待同一门课程的课程思政都可能采用不同的教学设计和教学手段。机械而生硬地设计课程思政评价方法，不能发挥教师的主观能动性。理工科课程思政教学评价应重实效，着重考察学生价值观的形成、学生对教师教学态度和教学过程的认可、学生对专业知识的掌握和学习态度等。

三  建设机制

（一）  专业教师德育培养机制

专业教师是课程思政建设的实施人，提高专业教师的德育知识和德育能力，是建设专业课课程思政的保障。对于理工科课程思政而言，要求专业课教师具备良好的专业知识，更需要专业课教师具有高尚的德行，从而实现“同向同行、协同育人”。为了加强理工科专业教师队伍建设，需要根据新时代、新形势的要求不断完善教师队伍培养机制。一是加强专业教师德育理念的培养，通过对理工科专业教师进行德育理念的培训，使他们深入理解课程思政的内涵和意义，明确自身在培养学生德育方面的责任和使命。二是开展德育教学方法培训，通过培训班、研讨会、专家讲座、案例分享等方式，不断强化理工科专业教师对于课程思政教学技巧、方法、案例运用的掌握，提高理工科专业教师将专业知识与思政元素进行有机融合的能力。三是构建德育学习共同体，以学习小组、兴趣组、讨论组和思政资源分享组等形式建立德育学习共同体，加强教师之间的交流与协作，不断提高教师的德育素质。四是树立优秀德育教师榜样，传播和学习优秀德育教师的典型案例，发挥榜样的力量和引领示范作用，不断激发教师的德育热情和积极性。

（二）  课程思政资源挖掘机制

思政元素普遍存在于每一门课程，应该科学、合理、全面挖掘理工科专业课程中的思政元素，从而让专业知识与思政元素进行有机融合。理工科专业课程讲授对象主要是理工科学生，他们对生活、学习的思考更需要人文关怀和辩证哲学观的熏陶，特别是对科学伦理、学术态度、科技与人类的协同发展及自我价值与社会价值这些重要的精神层面的学习和探讨。一是建立课程思政资源库，通过整合校内外资源，建设一个包含典型案例、多媒体课件、优秀教案、特色教材的系统化和规范化的课程思政资源库，为理工科专业教师提供丰富的课程思政资源。二是积极引入社会资源，理工科与工程建设、行业应用是密不可分的，邀请行业专家、企业代表等来校开设讲座、实践课程或共建专业课程，让学生亲身感悟工程实际应用中体现的大国工匠精神、不畏艰苦、刻苦奋斗精神等，将社会资源转化为鲜活的思政元素。

地学大数据基础课程是中国矿业大学地球信息科学与技术、地质工程、资源勘查等专业的主干课程，是一门介绍大数据基础理论并与实践相结合的课程。随着地球观测手段的提高，获取的地学数据正以指数形式爆炸性增长，如何从海量的地学大数据中获取潜在的、隐含的、人们所感兴趣的知识成为当前研究的热点。该课程主要讲述地球科学大数据的基本概念、大数据挖掘的基本任务及建模过程、数据清洗与预处理、高维数据的降维、分类与预测、图形数据的处理及Python数据分析库的使用等。通过本课程的学习，要求学生熟练掌握地学数据特征、数据科学范式和大数据技术，掌握国内外地学数据挖掘与融合理论和技术最新进展与研究前沿。熟练使用包括NumPy、SciPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn及Scikit-image等数据分析、挖掘模块，具备在地学领域中以数据驱动的方式发现问题、分析问题和解决问题的能力。

因此，本课程在注重大数据时代应用环境前提下，以学生具备应用能力为抓手，系统性讲解地学大数据挖掘常用的工具和算法。本课程系统介绍地学大数据的特征和典型应用，包括地学大数据的基本概念、典型特征、应用场景、处理和分析方法、数据挖掘的工具与算法及数据可视化等，深度剖析大数据在地学领域的应用，通过相关经典的实验，巩固学生的大数据基础理论知识，使学生由浅入深、由点到面地逐步提高，培养学生运用大数据技术解决地学领域的应用问题，提高学生的综合实践能力。

结合地学大数据基础知识体系和对学生的毕业要求，设定4个课程目标。

教学目标1：掌握大数据的基本概念、基础知识和基本理论，了解大数据技术在大地学领域的应用现状、发展前景。

教学目标2：掌握各类空间数据挖掘算法的基本原理，能够综合运用大数据技术对资源勘探开发中出现的科学和工程技术问题开展综合研究，具备地学采集、预处理，挖掘、分析和解释数据的能力。

教学目标3：能够综合运用大数据技术，对地学复杂工程问题进行表达、演示、处理、模拟、预测及评价，提高分析、解决工程问题的综合能力。

教学目标4：将家国情怀、社会主义核心价值观及国家安全意识融入到课程中，培养学生正确的世界观、人生观和价值观，使学生具有良好的社会责任感和担当意识，求真务实、开拓进取，培养富有家国情怀、系统思维、人地和谐理念的地学信息科学拔尖创新人才。

以“时间追忆，智能引领，传统回归”文化自信为底气，全面学习掌握地学大数据挖掘的基本理论和方法，树立勇攀科学技术高峰的“四个自信”，培养与时俱进、具有良好专业知识和高尚德行的时代好青年。在学生掌握基本原理的基础上，培养对专业理论深入钻研的习惯，强化精益求精的工匠精神，做到理论与实践相结合，学以致用，全面提升分析、解决问题的综合能力。深入剖析我国卫星遥感、载人航天等的建立历程，培养学生信息强国的信心和勇气，结合数据采集与处理、遥感大数据挖掘与智能识别等内容培养学生大国重器与国家担当的使命感，通过国家数据局成立的典型事件，培养并提升学生对数据挖掘认识，增强学生的保密意识，培养爱国情怀。

针对办学定位、专业特色和人才培养要求而开展思政渗透的典型案例，将“专业自信”作为思政建设方向和重点，在教学中强调立德树人，积极引入课堂思政元素，通过地学大数据基础知识点的全面梳理选择了滕王阁序、建党100周年、李德仁院士和郭仁忠院士、碳监测管理平台和电视剧《亮剑》等作为思政元素，培养学生的专业自信，激发学生投身到科技强国建设的学习热情中，并获取更大的知识学习源动力，实现社会主义核心价值观与空间分析与建模课程教学的全过程融合，引导学生树立振兴民族、地矿报国的理想，坚定好学力行、探索真理的信念，培养自强不息、艰苦奋斗的精神，塑造胸怀天下、造福人类的境界。

（三）  课程思政效果评价机制

建设符合实际、科学有效的理工科课程思政评价机制有助于专业教师不断改进教学效果和提升教育质量。为了实现对课程思政效果的全面、客观评价，需要建设如下机制：一是评价主体应多元化，采取学生、教师、同行和领导等多方评价主体，从不同角度对课程思政效果进行评价，确保评价结果的全面性和客观性。二是评价指标应明确化，制定覆盖思想道德素质、知识技能素质、人文素质等多维度的评价指标体系，评价指标应具体可量化，使评价工作更具可操作性和针对性。三是评价过程应动态化，采用过程性考核与结果性考核相结合的方式，注重对学生学习过程的观察和评价，及时反馈教学信息，调整教学策略，提高教学效果。四是评价方法应多元化，采用问卷调查、访谈、观察和考试等多种评价方法，综合运用定量评价和定性评价，全面了解学生的学习情况和思想变化。

四  结束语

本文深入剖析了课程思政建设的研究现状，揭示了理工科专业课程思政建设存在的主要问题，并对存在问题进行了原因分析，探讨了理工科专业课程思政建设存在问题的解决途径。通过强化教师德育培养、深入挖掘课程思政资源、注重课程思政效果评价，将思政教育、三全育人理念贯穿在理工科教学的全过程，使之成为教学内容充实、教学评价优良、立德树人的示范课程，真正实现潜移默化，如盐在水。

参考文献：

[1] 石岩，王学俭.新时代课程思政建设的核心问题及实现路径[J].教学与研究，2021（9）：91-99.

[2] 李骏扬.理工科课程中的思政与情感[J].中国大学教学，2019（12）：20-23.

[3] 李林英，卢鑫.理工科专业课程思政建设的着力点[J].中国高等教育，2021（20）：34-36.

[4] 王英龙，李红霞.课程思政对立德树人成效的影响研究[J].中国大学教学，2021（12）：69-73.

[5] 沈荣鑫.地方应用型本科高校师范类专业课程思政的探索与实践——以泰州学院数学师范专业为例[J].高教学刊，2021，7（14）：79-82.

[6] 胡军，于浍.理工科专业课程思政教学模式探析——以“网络化系统控制理论”课程为例[J].思想政治教育研究，2021，37（4）：107-110.

[7] 杜震宇，张美玲，乔芳.理工科课程思政的教学评价原则、标准与操作策略[J].思想理论教育，2020（7）：70-74.

[8] 鱼海涛，解忧，刘伟.工程教育专业认证背景下理工科课程思政系统化设计与实施[J].高等工程教育研究，2021（3）：100-103，151.

[9] 陈志勇，叶桦畅，张笑钦.计算机类专业的课程思政：核心元素、基本原则与实施策略[J].中国大学教学，2021（4）：34-38，65.

[10] 周林，张永垂，吴永苹，等.哲学视域下课程思政融入海洋水文气象保障课程的探索[J].高教学刊，2023，9（17）：189-192.

[11] 卫晓怡，姚红，崔琳琳.高校教师党支部在理工科专业课程思政建设中的“主角”担当作用研究[J].高教学刊，2023，9（3）：154-157，162.

基金项目：中国矿业大学“动力中国课程思政”示范课程项目（2023KCSZ19）；中国矿业大学教学研究项目一般子课题“地质类创新人才培养模式科教融合协同育人体系研究”（2023ZDKT03-203）；中国矿业大学教学研究项目重点子课题“多维深度融合的地质类创新人才培养模式”（2023ZDKT03-103）；中国矿业大学通识教育课程建设项目“GeoAI初探-认识地学人工智能”（2024TSJY12）；教育部中国高校产学研创新基金资助课题“面向地球科学的智慧教育产教融合创新人才培养模式”（2022BL100）；全国煤炭行业高等教育教学改革研究课题重点项目“人工智能+地球科学产教融合创新人才培育机制”（2021MXJG043）；中国矿业大学通识教育课程建设项目“地学大数据应用”（2022TSJY06）

第一作者简介：闫兆进（1991-），男，汉族，山东济宁人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为地学数据挖掘。

*通信作者：杨慧（1983-），女，汉族，江苏泰州人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为地球信息科学。