“環(huán)境工程模擬仿真”課程的思想政治教學(xué)改革探索

周雪飛，余仕哲，張亞雷

（同濟(jì)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092）

2017年中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)新形勢(shì)下高校思想政治工作的意見(jiàn)》，大力推動(dòng)以課程思政為目標(biāo)的高校課堂教學(xué)改革。隨后全國(guó)眾多高校開(kāi)展了課程思政教育改革工作。同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院高度重視建設(shè)學(xué)科課程思政體系，積極推動(dòng)專(zhuān)業(yè)課程教育與思想政治教育融合發(fā)展，以“三全育人”為教育目標(biāo)，致力于將學(xué)生培養(yǎng)成為具有正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀的生態(tài)文明建設(shè)者。

一、課程思政的定義和發(fā)展

課程思政起源于上海市教委自2014年起開(kāi)展的高校教學(xué)試點(diǎn)［1］。之后大部分文獻(xiàn)都以概念定義作為研究的基礎(chǔ)。趙繼偉將課程思政解釋為“依托、借助于專(zhuān)業(yè)課、通識(shí)課而進(jìn)行的思想政治教育實(shí)踐活動(dòng)，或者是將思想政治教育寓于、融入專(zhuān)業(yè)課、通識(shí)課的教育實(shí)踐活動(dòng)”［2］。已公開(kāi)發(fā)表的論文普遍認(rèn)為課程思政是一種教育理念（觀念）或者秉持該理念開(kāi)展的思想政治教育實(shí)踐活動(dòng)，其最終目的是育人、立德樹(shù)人。除了描述概念本身，辨析對(duì)象與其他概念的異同也是常見(jiàn)的研究方法。對(duì)于經(jīng)常與課程思政并列出現(xiàn)的思想政治教育，研究者傾向于使用“融合”“滲透”“同向同行”“協(xié)同”等詞語(yǔ)描述二者的關(guān)系；也有學(xué)者在分析了思政課程與課程思政這兩個(gè)外形非常相近的概念后，認(rèn)為領(lǐng)域內(nèi)的部分研究在開(kāi)展過(guò)程中混淆了不同概念的界限，對(duì)高校思政課程是否應(yīng)該納入課程思政開(kāi)展范圍提出了質(zhì)疑。

以課程思政為中心的教學(xué)改革發(fā)展至今產(chǎn)生的問(wèn)題大致可以分為“人”和“體制”這兩方面?！叭恕钡膯?wèn)題主要是部分任課教師的德育意識(shí)、思想政治知識(shí)儲(chǔ)備及教學(xué)能力尚有欠缺?！绑w制”的問(wèn)題則表現(xiàn)為課程思政的考核評(píng)估機(jī)制、獎(jiǎng)懲機(jī)制、校內(nèi)思想政治教學(xué)協(xié)調(diào)平臺(tái)等制度或平臺(tái)的缺失。因此除了教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，目前還需要基于思想政治教育的復(fù)合性和長(zhǎng)期性特點(diǎn)建立過(guò)程性、系統(tǒng)性的多維度評(píng)價(jià)體系［3］。

上述復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題以體系建設(shè)來(lái)解決為宜，包括師資隊(duì)伍建設(shè)體系、教學(xué)考評(píng)管理體系、教學(xué)資源保障體系等。王明慧建議未來(lái)要建設(shè)“一個(gè)適用于所有地區(qū)高校的評(píng)價(jià)體系”，以便不同地區(qū)不同高校分享思想政治教學(xué)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，共同研究案例，最終以頂層設(shè)計(jì)的方式規(guī)劃高校思想政治教學(xué)的發(fā)展。

二、環(huán)境類(lèi)學(xué)科開(kāi)展課程思政的必要性

課程思政提出的現(xiàn)實(shí)背景是高校思想政治理論課與其他專(zhuān)業(yè)課長(zhǎng)期出現(xiàn)“割裂”的情況；一些學(xué)校的課程存在意識(shí)形態(tài)屬性、邏輯與立場(chǎng)的缺失。任何教育都需要回答培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人等根本性問(wèn)題。黨中央對(duì)我國(guó)教育提出了明確要求，即堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向、落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)。習(xí)近平總書(shū)記在2016年全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，我國(guó)高等教育必須堅(jiān)持正確政治方向；在2018年全國(guó)教育大會(huì)上指出，培養(yǎng)什么人，是教育的首要問(wèn)題，我們的教育必須把培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人作為根本任務(wù)。

保護(hù)環(huán)境是我國(guó)的基本國(guó)策，生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。環(huán)境類(lèi)學(xué)科肩負(fù)著為國(guó)家培養(yǎng)解決城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程中復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題及環(huán)境治理與生態(tài)保護(hù)中科學(xué)問(wèn)題專(zhuān)門(mén)人才的重任。而課程在人才培養(yǎng)過(guò)程中占據(jù)著決定性的核心地位，其質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此在環(huán)境類(lèi)學(xué)科開(kāi)展課程思政教學(xué)改革有明確的現(xiàn)實(shí)要求，即綜合培養(yǎng)人才的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、道德素質(zhì)、人文素質(zhì)和政治素質(zhì)。以課程思政教學(xué)改革為抓手實(shí)現(xiàn)科學(xué)性和合理性的課程體系建設(shè)與改革是保證和提升高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

三、環(huán)境類(lèi)學(xué)科開(kāi)展課程思政的可行性

課程思政既是一種教育理念，也是一種思維方法。任何課程教學(xué)的第一要?jiǎng)?wù)都是立德樹(shù)人，任何課程教學(xué)都肩負(fù)德育的責(zé)任。高校教育工作者要將思想政治教育有機(jī)融入課程教學(xué)的各環(huán)節(jié)、各方面，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人潤(rùn)物無(wú)聲。環(huán)境類(lèi)學(xué)科屬于以自然規(guī)律和運(yùn)行機(jī)理為研究對(duì)象的理工科，其內(nèi)藏的豐富思想政治資源為隱性思想政治教育的開(kāi)展提供了可能。

首先，環(huán)境類(lèi)學(xué)科作為物理、化學(xué)、生物、地球科學(xué)等多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，其涵蓋的知識(shí)內(nèi)容非常豐富。所有知識(shí)的學(xué)習(xí)都服務(wù)于改造社會(huì)的目的，在推動(dòng)人類(lèi)文明前進(jìn)的同時(shí)改善人民群眾的生活質(zhì)量。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生從社會(huì)需求出發(fā)進(jìn)行考察，通過(guò)勞動(dòng)和社會(huì)生活的過(guò)程增加學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)、對(duì)國(guó)情的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和社會(huì)交往的能力，塑造學(xué)生服務(wù)國(guó)家、服務(wù)社會(huì)、服務(wù)人民的責(zé)任感和使命感。

其次，科技發(fā)展離不開(kāi)人文因素的參與。自工業(yè)化以來(lái)，技術(shù)導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題比比皆是，如日本水俁病、洛杉磯光化學(xué)煙霧等事件已成為環(huán)境類(lèi)學(xué)科經(jīng)典的教學(xué)案例?？萍家l(fā)的問(wèn)題終究要通過(guò)科技進(jìn)步來(lái)解決，然而缺少人文關(guān)懷會(huì)導(dǎo)致技術(shù)災(zāi)難一再發(fā)生。為避免重蹈覆轍，環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程遵循以人為本等理念，研究如何走出一條與自然和諧共生的生態(tài)文明發(fā)展道路。讓科學(xué)技術(shù)與社會(huì)結(jié)合、為人類(lèi)服務(wù)，這是環(huán)境類(lèi)學(xué)科發(fā)展的立足點(diǎn)，也是開(kāi)展課程思政教學(xué)的切入點(diǎn)。

四、“環(huán)境工程模擬仿真”課程思政教學(xué)實(shí)踐

本文介紹的專(zhuān)業(yè)選修課“環(huán)境工程模擬仿真”作為同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教學(xué)改革的優(yōu)秀成果，其課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐可為理工類(lèi)學(xué)科課程開(kāi)展課程思政教學(xué)改革提供參考。

“環(huán)境工程模擬仿真”是面向環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的一門(mén)新興課程，主要內(nèi)容是針對(duì)環(huán)境工程常見(jiàn)工藝過(guò)程如水處理工藝、固體廢棄物處理、大氣污染控制等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用相關(guān)仿真軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)果模擬預(yù)測(cè)和工藝優(yōu)化控制等。該課程涵蓋了專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)重要的原理方法、新技術(shù)和新發(fā)展，以“思政元素融入綜合素養(yǎng)課程”為出發(fā)點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中有機(jī)融入了生態(tài)文明理念、科技創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力培養(yǎng)等思政元素；又逐步將近年來(lái)人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)融入環(huán)境工程領(lǐng)域，體現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和多學(xué)科交叉的特色，收到了很好的教學(xué)效果。

（一）生態(tài)文明理念融入課堂教學(xué)

黨的十八大提出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”，這是新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系和中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)“五位一體”總體布局的重要組成部分。目前中國(guó)環(huán)保形勢(shì)依然嚴(yán)峻，一方面工業(yè)生產(chǎn)和生活消費(fèi)迅猛發(fā)展導(dǎo)致各種污染物的產(chǎn)生量與日俱增，另一方面很多長(zhǎng)期被污染和破壞的自然環(huán)境還有待修復(fù)。

本課程開(kāi)設(shè)的初衷之一就是通過(guò)新技術(shù)與數(shù)學(xué)模型結(jié)合，為上述環(huán)保問(wèn)題的解決及環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的教育開(kāi)拓新思路。模擬仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)求解特定模型中的一系列方程，通過(guò)計(jì)算結(jié)果展示各變量之間數(shù)值關(guān)系的技術(shù)。近年來(lái)隨著3D建模等技術(shù)的發(fā)展，模擬仿真可以以更生動(dòng)、更貼近現(xiàn)實(shí)的方式呈現(xiàn)計(jì)算結(jié)果。

教師在授課過(guò)程中立足于生態(tài)文明建設(shè)的大局介紹了我國(guó)當(dāng)前的水污染狀況、污染物來(lái)源及水環(huán)境保護(hù)任務(wù)，由此引出計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的作用；在課程結(jié)束時(shí)進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索模擬仿真技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域可能的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生將生態(tài)文明理念融入專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)乃至生活中去。學(xué)習(xí)本課程后，有學(xué)生于畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用了人工濕地、自然護(hù)岸、太陽(yáng)能充氧等能源消耗少、處理效果好的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并利用水環(huán)境模型預(yù)測(cè)工程的效果，為解決中國(guó)城市河道“黑臭”問(wèn)題貢獻(xiàn)了自己的力量。

我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的方向和重點(diǎn)之一是利用自然力保護(hù)和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。而研究設(shè)計(jì)人員可以利用模擬仿真技術(shù)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)生態(tài)修復(fù)工程對(duì)環(huán)境和社會(huì)的持續(xù)影響，從而最大程度避免負(fù)面后果的產(chǎn)生?！碍h(huán)境工程模擬仿真”課程充分利用多媒體及可視化的表達(dá)方式，將生態(tài)文明、污染防治、鄉(xiāng)村振興等國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)際案例與模擬方程軟件的教學(xué)相聯(lián)系，通過(guò)深入淺出的講授激發(fā)了學(xué)生的興趣；在對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的同時(shí)注重國(guó)情教育、社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育，探索了學(xué)科育人的新途徑。

（二）科技創(chuàng)新精神融入課堂教學(xué)

我國(guó)“十三五”規(guī)劃提出實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，這是一份改變未來(lái)中國(guó)發(fā)展路徑的指南。習(xí)近平總書(shū)記指出：“科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂?！保?］在當(dāng)今大國(guó)博弈的舞臺(tái)上，創(chuàng)新是中國(guó)實(shí)現(xiàn)和平崛起的關(guān)鍵推動(dòng)力。

在課程教學(xué)中工藝過(guò)程建模方法是主要內(nèi)容。一般基于物理、化學(xué)、生物化學(xué)等反應(yīng)理論建立復(fù)雜反應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后依賴(lài)計(jì)算機(jī)編程和強(qiáng)大的運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)模型計(jì)算。從建模到實(shí)現(xiàn)模擬仿真計(jì)算需要大量時(shí)間進(jìn)行訓(xùn)練，這對(duì)于常規(guī)課程來(lái)說(shuō)很難實(shí)現(xiàn)。于是在建模方法的基礎(chǔ)上采用已有軟件進(jìn)行模擬成為課程實(shí)踐的主要方式。但由于近年來(lái)國(guó)際形勢(shì)的波折起伏，編程軟件出現(xiàn)了在中國(guó)被限制功能或權(quán)限的現(xiàn)象，本課程常用的國(guó)外開(kāi)源免費(fèi)應(yīng)用軟件越來(lái)越難下載。這一變化對(duì)課程教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)的影響引起了教學(xué)團(tuán)隊(duì)很大的警醒和反思：只有把方法和技術(shù)都掌握在自己的手里才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研自由。

“環(huán)境工程模擬仿真”課程教學(xué)過(guò)程中，教師向?qū)W生介紹了我國(guó)模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，即當(dāng)前泛用的核心軟件大多來(lái)自國(guó)外開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，既不便于獲取，又有產(chǎn)生路徑依賴(lài)的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合我國(guó)工業(yè)制造被國(guó)外軟件“卡脖子”的熱點(diǎn)新聞，教師鼓勵(lì)學(xué)生不畏艱難、積極開(kāi)發(fā)有核心競(jìng)爭(zhēng)力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，尤其是要填補(bǔ)研究用軟件平臺(tái)的空白。然后教師才開(kāi)始介紹環(huán)境領(lǐng)域的各種模型和模擬軟件，并著重要求學(xué)生對(duì)模型、軟件的優(yōu)劣做出批判性陳述。之后幾位學(xué)生針對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題發(fā)表了自己的看法，表達(dá)了進(jìn)行科技自主創(chuàng)新的信心、決心。根據(jù)課后反饋，學(xué)生普遍認(rèn)識(shí)到了核心技術(shù)缺失不僅是科技發(fā)展水平的問(wèn)題，還是關(guān)乎國(guó)家安全的戰(zhàn)略問(wèn)題；只有通過(guò)科技創(chuàng)新和自主研發(fā)核心技術(shù)，我國(guó)才能實(shí)現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)。

創(chuàng)新要靠人才實(shí)現(xiàn)，只有價(jià)值觀和創(chuàng)新能力并重的教育才能培養(yǎng)出德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才。在教學(xué)實(shí)踐中，“環(huán)境工程模擬仿真”課程為學(xué)生帶來(lái)了分析問(wèn)題的新角度、新思想，激發(fā)了學(xué)生科創(chuàng)報(bào)國(guó)的熱情；教師對(duì)于國(guó)內(nèi)外前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)的介紹，使學(xué)生能夠立足專(zhuān)業(yè)發(fā)展前景看問(wèn)題，綜合運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行科技研發(fā)以解決當(dāng)下和未來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。這樣的教學(xué)實(shí)踐不僅保證了課堂不會(huì)淪為模擬仿真軟件的技能培訓(xùn)課，還使得學(xué)生的思想道德素質(zhì)和辯證思維能力得到充分發(fā)揚(yáng)，真正將“育人”二字落到了實(shí)處。

（三）實(shí)踐的觀點(diǎn)貫穿課程教學(xué)

實(shí)踐論是辯證唯物主義的重要內(nèi)容：社會(huì)實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的目的和歸宿；真理的標(biāo)準(zhǔn)只能是社會(huì)的實(shí)踐。環(huán)境類(lèi)學(xué)科培養(yǎng)的人才應(yīng)將所學(xué)知識(shí)用于改善人民生活環(huán)境，踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，將個(gè)人奮斗融入生態(tài)環(huán)境保護(hù)的社會(huì)事業(yè)。

按照教學(xué)案例的設(shè)計(jì)，教師從講授計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)理論及軟件操作方法開(kāi)始，引導(dǎo)學(xué)生使用模擬仿真軟件完成以現(xiàn)實(shí)污染問(wèn)題為背景的算例。課上某小組使用編程軟件研究了厭氧生物膜反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù)對(duì)處理效果的影響；隨后全班師生針對(duì)小組成果進(jìn)行了開(kāi)放性討論，總結(jié)出了上述工藝的運(yùn)行特點(diǎn)及改進(jìn)措施，并進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到模擬仿真技術(shù)是一種虛擬實(shí)踐、發(fā)生于計(jì)算機(jī)構(gòu)建的“虛擬”世界，從中獲得的認(rèn)識(shí)還有待現(xiàn)實(shí)實(shí)踐的深化。

上述案例展現(xiàn)了本課程配合課程思政教學(xué)改革構(gòu)建的教學(xué)模式：通過(guò)搭配上機(jī)實(shí)踐、課堂老師現(xiàn)場(chǎng)講解及練習(xí)，學(xué)生在課上可以邊操作邊與老師、同學(xué)及時(shí)交流發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題；又采用組合的教學(xué)形式讓學(xué)生組隊(duì)，并根據(jù)各自特長(zhǎng)、興趣在團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)相應(yīng)工作、完成課堂作業(yè)。這就將思想政治教育成效貫穿于課堂匯報(bào)、分組研討、期中論文、期末考試等考核方式中，構(gòu)建了新的課程評(píng)價(jià)體系。

所有科學(xué)理論的發(fā)展都離不開(kāi)實(shí)踐的檢驗(yàn)。高校培養(yǎng)的復(fù)合型、創(chuàng)新性人才必須要有從文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析等實(shí)踐中獲取有效結(jié)論的研究學(xué)習(xí)能力。從教學(xué)結(jié)果來(lái)看，學(xué)生通過(guò)操作模擬仿真軟件掌握了量化分析現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的工具，又結(jié)合了多種信息技術(shù)展示結(jié)論。可以說(shuō)，學(xué)生利用新技術(shù)達(dá)成了認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的循環(huán)發(fā)展，最后又回歸實(shí)踐，鍛煉了自主學(xué)習(xí)的能力。這體現(xiàn)出了理工科知行統(tǒng)一的思政特色。

結(jié)語(yǔ)

從目前公開(kāi)文獻(xiàn)來(lái)看，許多高校都在探索具有特色的課程思政教學(xué)內(nèi)容，還有一些院校已經(jīng)在環(huán)境類(lèi)學(xué)科的教學(xué)中應(yīng)用了模擬仿真技術(shù)。而本文提供了一個(gè)新視角，即從課程思政教學(xué)改革入手，探討環(huán)境學(xué)科與模擬仿真技術(shù)交叉課程如何開(kāi)展隱性思想政治教育?？偟膩?lái)說(shuō)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的高等院校應(yīng)梳理各專(zhuān)業(yè)課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識(shí)體系教育的有機(jī)統(tǒng)一。環(huán)境學(xué)科結(jié)合自身特點(diǎn)的課程思政教學(xué)應(yīng)以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想和生態(tài)文明思想為指導(dǎo)，多層次、多模塊、潛移默化地進(jìn)行思想政治教育，鼓勵(lì)學(xué)生“將論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上”，努力提高自身的創(chuàng)新實(shí)力，為建設(shè)美麗中國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展而不懈奮斗。