工科专业课融合思政元素的教学研究

Samson Nashon认为“教师要有能力根据情境的需要开发课程”^[44]，专业课的思政元素融入方法，需要依托三类实际教学情境。① 厘清工程对象的工作的基本原理，属于“科学”范畴，即继续研究“是什么”和“为什么”。例如，钢筋混凝土构件受收缩徐变影响的开裂机理是什么？② 应用专业知识解决具体问题，是“技术”的范畴，即回答“怎么办”。例如：如何完成一个同时受到轴力和弯矩作用的混凝土竖向构件设计？③ 理解专业知识的社会需求和对社会发展的影响，即从“哪里来”，到“哪里去”。例如：为什么要发展中低速磁悬浮轨道交通？高速铁路对城市圈层发展有哪些影响？ 核动力舰船在现代海权和地缘政治演变中起什么作用？另外，还有一些强调动手能力培养的综合性实践，类似Capstone这样的课程^[45]，需要综合上述三个部分的内容完成，属于“工程”的范畴，讨论建造的问题。例如：完成一个校内景观小桥的设计、施工和维护方案。^[46]

1.从自然辩证法角度提炼专业课思政元素

工程技术中蕴含着科学原理，上述内容①②部分仍可以从自然辩证法的角度凝练思政元素，例如沥青路面材料的刚性和柔性、松散与胶结所满足的不同性能需求及其相互转化的关系；混凝土偏压构件随着偏心距的变化，轴压对抗弯在有利和不利作用之间转化的规律。但由于技术知识的比重在专业课阶段的扩大，还有必要从历史唯物主义的角度认识到技术是自然属性和社会属性、主体要素和客体要素、物质和意识的统一。

（1）工程技术自然属性和社会属性的统一性。

专业技术教学中，往往较为突出技术的自然属性，对社会属性提及较少或认识不深。引导学生认识二者的辩证关系，对形成正确的科学技术观和工程伦理观有重要意义。

案例：高速铁路的建造

高速铁路作为现代工程，需要利用自然界的物质、能源和信息，并遵循自然界规律才能得以建造。在建成高速铁路的过程中开通隧道，平整场地，利用自然并改变了自然，这是高速铁路的自然属性。同时，高速铁路还通过大幅度提升运输能力和效率，适应了统筹城乡和区域发展的战略需要，对于解决我国地区之间发展不平衡这一主要矛盾具有重要作用。出于对这些社会属性的考虑，引导学生比较不同交通工具单位能耗下单吨重量的运输距离差异，以及在客运能力和城市圈常住人口规模之间建立相关性，既可以分析中西部铁路网需求和未来布局，又可以更好地指导未来的铁路建设，例如对高铁的运营时速、线路走向、基础设施设计等自然属性产生影响。^[47]从而可以引导学生认识到技术的社会属性，以及“技术是适应社会发展需要的产物”^[48][49]。

（2）工程技术主体要素和客体要素的统一性。

案例：土木结构的概念设计

复杂而精确的现代土木结构设计不可避免地需要计算机的辅助进行设计，作为工业化时代追求生产效率的导向，计算机的设计结果往往直接成为设计决策的重要依据，工程人员越来越依赖计算机。但“设计师除了追求效率，还要主动追求建筑结构形式的优雅、和谐，并配合建筑造型产生令人思考的体验”^[50]，需要设计师在机器之外有主观思考和精神活动。

林同炎在《结构概念和体系》中指出，即便面对大型复杂的结构，基于对结构基本力学行为的正确理解，不借助现代计算工具的手工简化计算或估算，也仍然扮演重要的角色，并认为它们是“作为基本形式决定因素的概念设计之关键”^[51]。

从结构概念设计的思想和方法中我们容易看到，在复杂工程的建造中，以经验、规则等为代表的主观因素，与以工具、机器设备等为代表的客观因素存在统一的辩证规律。这两种因素在设计的不同阶段起不同的主导作用。在方案设计阶段，以主观因素为主的概念设计比重更大；在具体的精确设计和施工实施阶段，试验工具和计算机分析的比重逐渐上升；在复杂和精确度要求较高的阶段，试验工具和计算机分析往往是最主要的工作。

2.与国家政策和社会需求直接相关的思政元素挖掘

仅仅从科技或经济规律的视角挖掘课程思政元素，固然有助于培养学生科学探索的求真精神，但这并不是全部。习近平总书记强调：“具有强烈的爱国情怀，是对我国科技人员第一位的要求。”^[52]专业课内容涉及的工程和技术问题往往和国家政策有直接关系，可以直接结合建设成就、工程经验或教训，从政策宣传中直接摘取思政元素，以贯彻当前党和国家的大政方针；也可以根据具体内容，从凝练历史发展规律的角度，用历史唯物主义的视角分析问题。

（1）从建设历史看国家发展历程。(https://www.xing528.com)

案例：高层建筑结构设计

在“高层建筑结构设计”课程的绪论部分，往往需要对典型的高层建筑进行介绍，并对国内外超高层建筑结构的发展进行分析。在专业知识传授之外，还需要构建社会理性精神，凸显社会理想和家国情怀。过去认为高层建筑结构对城市的意义通常是形成更集中的商业圈，同时将其作为城市繁荣发达的象征进行解读。但通过梳理近年来城市超高层建筑的数量变化、城镇化率与国家GDP之间的关系，再结合党和国家的大政方针，以及当下更为真实的社会需求，可以引导学生进一步理解：高层建筑的建造不仅是城市财富积累和繁华程度的体现，利用高层建筑实现更高的用地效率，在有限的城市用地和适当的城市扩张条件下，是提升我国城镇化率的重要举措之一。而城镇化对于加快产业结构转型升级，加快服务业发展有直接推动作用；对于破除城乡二元结构、推动区域协调发展有重要意义。而由GDP体现出的经济增长为推动城镇化率提升提供经济支持，城镇化率的提升又反过来促进经济发展，这往往通过经济增长数据体现出来。

在此基础上布置课后作业，鼓励学生比较我国超高层建筑数量、城镇化率、GDP的历年增长变化曲线之间的异同点，能够加深学生对于学习高层建筑结构的社会影响的印象。

在高层建筑制造“繁华”之外找到其更深刻的社会意义，不仅对强化学生的社会认知、公共精神和社会责任承担有重要意义，而且在阐述基建投资、城市化率、产业结构调整与经济发展的关系中可以引导学生在对本专业的社会影响认识中确立历史唯物主义观点。

（2）从建设成就看社会主义制度优势。

虽然常见的工程案例经常以时间为顺序进行介绍，专业课教师也不乏对工程的历史背景的了解，但他们很少能从发展规律中总结制度优势。

案例1：新旧社会铁路与桥梁的建造效率

大多数情况下桥梁工程历史重在介绍成功建设的过程，但由于历史条件所限，旧中国很多工程多次动议，多次放弃，例如：武汉长江大桥从1906年到1935年，29年里7次提议，7次搁置；而新中国仅一次动议，从1950年开始筹备到1957年建成通车只用了7年时间。^[53][54]成渝铁路从1903年清政府提出建设川汉铁路西段意向，到1949年的46年里寸轨未铺；而新中国从1950年动工，到1952年铺轨完成，只用了2年时间^[55]。新旧两个社会建造效率的差异，凸显了新社会制度下人的积极性、主动性得以充分发挥的历史进步性。尤其在公私合营改造完成后，社会主义集中力量办大事的优势在新中国成立后各项重大工程的建设规模和速度中更进一步体现出来。^[56]引导学生从历史唯物主义角度认识问题，认识到符合时代进步的政治制度有助于解放劳动者的生产积极性。从历史唯物主义的视角看，先进的生产关系和社会制度促进了生产力的发展。

案例2：“里程碑”式桥梁的历史意义比较

对于不同历史时期或不同国家的工程案例，往往以技术参数、结构类型为主线来体现工程技术进步，而较少对历史背景及其社会意义进行梳理。为了体现思政元素，鼓励学生更换知识逻辑串联的主线，从其他角度来梳理知识点之间的相关性并重新架构知识，有助于对既有知识建立新的认识。

重新组合一门课程的部分知识主线，以方便挖掘课程思政元素的办法，可以借鉴布鲁纳结构主义“注重知识之间的联系”“学科的结构不是只有单一的模式”的思想。^[57]以桥梁工程课为例，关注桥梁建造的历史关键节点、社会背景和历史作用，基于已经报道的桥梁工程实例，布置课后作业，要求学生选取典型桥梁，搜集资料，提炼工程历史和建造意义。有学生以表格形式总结了三座“里程碑”式大桥（表1-1），它们修建于不同历史时期，其建造规模、自主建造程度、历史意义虽有很大区别，但总体上都反映了从旧中国民穷国弱、备受欺凌，到中华人民共和国成立初期克服封锁困难，独立自主奋斗，再到改革开放以来科技水平和国力的全面提升。除了对三座大桥的结构形式和施工方法有所了解外，尚需理解：① 钱塘江大桥的“建”与“炸”，恰恰说明仅靠勤劳智慧的建设者，还不能圆“大桥梦”。没有独立的国家主权、强大的国防力量、先进的社会制度作为保障，建成的桥也难以存续。② 武汉长江大桥作为第一个五年计划结束时的标志性成果，“天堑”变“通途”，不仅仅是跨越长江，更体现了是农业大国通向国家工业化的“途”，是“立国之桥”。③ 港珠澳大桥从基础建设上为打开“一国两制”的新局面奠定了物质基础^[58]，大湾区经济从过去依靠港澳的引领作用，变为大湾区协同发展。

表1-1　课程思政作业——三座桥梁的建造背景比较

有学生在作业表格后面总结：“三个时代，三座桥，体现的不仅是土木工程史，还是百年强国史，社会主义制度发展史……”有学生引用了习近平总书记的评价：“历史是最好的教科书，也是最好的清醒剂。”^[59]

为了避免仅仅以时间为顺序介绍工程案例的单纯的“年鉴式”工程史，有必要结合建造期所处时代的社会或政治环境分析其社会意义，并举一反三建立和其他工程的联系，以寻求历史和逻辑的统一，从历史唯物主义的视角看成果、看教训、看发展。