一般工科基础课以数学、物理、化学类课程为主干，根据专业方向不同有一定差异，如土木工程还包括力学类课程、工程制图、电工学基础等。[22][23]这些基础课程的内容往往侧重基本自然规律的介绍，主体内容是20世纪上半叶以前的科学发现，绝大部分来自科学启蒙较早的西方国家，总体上难以和我国科技建设现状直接关联。鉴于学生在思想政治理论课中已经学习了马克思主义基本理论，特别是唯物论中对自然现象的分析解释等，可以在此基础上继续拓展和深化，引导学生用辩证唯物主义方法认识和学习基础课的具体内容，这样的“教与学”也是思政元素的挖掘和认识过程。
1.辩证唯物主义观的凝练
数理类基础课内容的基本共同点在于以“科学”成分为主，“技术”成分相对较少。科学主要阐释自然界的规律，主要回答“是什么”和“为什么”。[24][25]例如，恩格斯撰写的《自然辩证法》不仅梳理、讨论、部分继承了自古希腊到16世纪以来科学启蒙过程中重要的自然哲学概念，还对当时的热点科学问题进行了分析。作为马克思主义哲学的重要组成部分，辩证唯物主义是解释自然规律的基本方法[26]。我们可以借鉴《自然辩证法》的阐述方式，在基础课教学中，积极引入辩证唯物主义认识论，以提升学生哲学思考的能力。
案例1：万有引力定律
自1687年《自然哲学的数学原理》首次出版以来，万有引力定律公式
从两个方面说明人类认识世界的规律：① 质量积与距离的平方比
，在一般低速运动条件下，是表达清晰的自然界基本原理，说明了真理的客观性，支持了人能够认识世界的唯物主义可知论。② 但是，万有引力常数G的测量精度仍然是物理学常数中最差的，几个世纪以来科学家们仍然在不停地测量和更新其取值。[27]这两个方面既说明真理具有客观性，也说明认识具有反复性、无限性、上升性，人对世界的认识在不断发展中更新。①和②两个部分相辅相成，体现了辩证唯物主义认识论的基本观点。
案例2：有限元方法基本原理
土木和机械专业中常用的有限元方法所涉及的计算数学思想是通过化整为零，并利用形函数代替复杂且不易获得精确解的真实系统函数。虽然将结构化整为零离散化，但也利用最小位能原理将离散结构整合到一起。虽然“裁弯取直”和真实世界有一定差距，但也利用了“加权余量为零”这样的“弱形式”来“坚守”边界条件，以确保所需要的精度。[28][29]形函数的最初选择可能因人而异，但最终都通过算法改进或模型优化不断逼近精确解。上述规律充分说明人可以从一定程度上主观的最初认识出发，通过反馈进而促进不断验证和改进，向认识真实世界不断迈进。[30]这与纽曼的论点不谋而合，即大学的目的是“教育人的心智在一切事务上很好地运用理性，去接近真理，并掌握真理”[31]。
2.历史唯物主义观的凝练
基础课程涉及的自然科学史，通常在课堂上有所介绍，但由于课时有限，且受学生兴趣和考试重点内容分布影响，往往不会持续关注，让学生课后整理凝练有一定难度。而和近代科学发展史密不可分的哲学和社会学观念发展，是奠定马克思主义唯物历史观的重要部分，可以作为思政元素载体，尝试在教学中积极补充。(www.xing528.com)
案例：画法几何
工程制图是土木和机械专业的基本技能，画法几何涉及的数学知识和投影原理是其科学基础。画法几何源于文艺复兴时期的丢勒、达·芬奇和米开朗琪罗等画家所采用的“透视法”，相比于中世纪千篇一律扁平化的神肖像，透视法效果更为立体、真实。该时期绘画和雕塑中的神像常常取材自现实中的真实人物，需要“在写实求真与理想之间寻找一个平衡点”[32]。以透视法为基础的绘画创作从感受和认知上都拉近了人和“神”的距离，“从根本上注重了人文主义”“是一种对人自身能力和人对历史起作用的脱胎换骨般的信任”[33][34]，批判了中世纪的宗教神学自然观，很大程度上把人从神权中解放出来，对朴素唯物主义自然观向机械唯物主义自然观的发展起到促进作用。[35]它对随之而来的科学启蒙、资产阶级平权运动起到积极的推动作用。[36]在更为进步的世界观和价值观影响下，达·芬奇之后对画法几何有直接贡献的科学家都在现代哲学或近代资产阶级革命方面有所建树，如创立坐标系的笛卡尔提出了“我思故我在”哲学观点，肯定了人作为主体的思考独立性；发表《画法几何学》的数学家蒙日作为社会活动家深度参与了法国大革命运动[37]，他们的科学成就与所持有的自然哲学观点和社会理念紧密相关。
从画法几何的早期发展史出发，将其伴随的近代科学和启蒙运动史介绍给学生（图1-1），有助于建立这样的认识：一种具体的技术方法或一门科学的诞生和发展，与所处时代人的价值观、世界观，乃至社会制度、文化艺术息息相关、相互作用，因此“科学引起的另一件事就是关于人类在宇宙间的地位的思想发生了深刻变化”[38]。
图1-1 画法几何诞生的时代背景
由此，呈现在学生面前的画法几何就不再是枯燥的绘图操作方法。科学哲学史的引入可以激发学生对画法几何知识本身的兴趣，还可以进一步将文艺复兴时期开始提倡的“人对历史的作用”和历史唯物主义观点进行比对，最终让学生认识到人民群众是历史的创造者，人是认识世界和改造世界的根本力量。
《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，理工类课程要“把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力”[39]。自然辩证法作为辩证唯物主义自然观，是马克思主义科学技术哲学。从历史上看，与近现代科学密切相关的哲学起源于古希腊，在文艺复兴后期实现了科学与宗教的分离，直至科学“在十七世纪收到极其壮丽的成功”[40]，其中很多重要的哲学观点和概念都为马克思主义哲学所扬弃，它在更高的层次上“回到了希腊哲学伟大创立者的观点”[41]，推动了人类自然观的发展进步。通过上述内容的引入，学生认识到，马克思主义哲学在创建和发展过程中的批判继承，注重实证，强调认识的发展，反对终极真理等观点本身就凸显了科学精神。引用罗素对马克思的评价：“他总是积极希望讲求证据，从不信赖任何超科学的直观”，马克思的观点“里面包含有极重要的真理成分”。[42]
综上，除了用历史唯物主义观点解读科学史外，应特别重视在专业基础课教学中强化对辩证唯物主义观点和方法论的运用，解决认识自然世界“是什么”和“为什么”的问题。上述方法也可以推广到专业课中，从技术和工程的范畴解决“怎么办”和“完成建造”的问题。[43]
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