基于二元学习理论和BOPPPS方法的理工科“课程思政”探索

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  摘 要:理工科课程思政逻辑性教强、融入性差,给教师开展课程思政带来很多困惑。本文引入二元学习理论和BOPPPS方法,以材料学为例,为理工科课程思政提供了新的视角和路径。该理论认为教师为了提升长期的课程思政,既可以通过开发式学习挖掘专业内部思政元素,也可以通过探索式学习突破专业知识,自学思政课程;进一步分析如何将课程思政融入BOPPPS教学。
  关键词:双元学习;理工科;课程思政;路径
  中图分类号:G4     文献标识码:A      doi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.32.071
  1 问题提出
  习近平总书记在全国高校思想政治工作中明确指出,“其他各门课程要收到一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”,从而要“把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面”。然而,相比人文社科课程而言,理工科课程在思政融入的实践中存在更多困惑和难点。工程教育认证和OBE改革对课程提出要求的同时,理工科课程如何与思政理论课程相辅成为当前亟须解决的问题。
  2 文献综述
  (1)关于二元学习理论。1991年斯斯坦福大学商学院教授JAMES G.MARCH最早提出组织学习的两种方式:开发式学习(exploitation)和探索式学习(exploration),双元学习成为研究焦点,此后学者将此引入创新领域并提出双元创新。其中,“开发式创新”指的是利用现有的知识体系,在该体系内部挖掘新的知识,国内学者将开发式创新也称作“利用式创新”“挖掘式创新”或者“渐进式创新”;“探索式创新”是指突破现有知识体系,颠覆过去的技术范式,进行创新活动,进而开辟新知识,国内学者也将其称为“突破式创新”或者“颠覆性创新”。
  (2)关于理工科课程思。蒲清平(2021)认为新时代高校课程思政发展逐渐深化,但也存在教师教学理念、能力、情怀等堵点。与人文社科相比较,理工科的科学性使得其更受社会大众青睐,然而,吴宝海(2020)认为理工科教师在开展理工科的课程思政的能力和素质上具有先天的缺陷,因此,如何提升理工科教师的课程思政的教学理念、能力和情怀等显得十分紧迫。
  双元学习理论解决了这一难题,本文的创新之处在于通过案例分析,将二元学习理论和BOPPPS教学方法融入理工科课程思政。
  本文将理工科教师对思政课程的学习分为探索式创新和利用式创新。根据该理论专业课教师如何挖掘思政专业课里面蕴含的思政元素,有两个路径,一方面是深入挖掘本专业领域的新思政内容,打破人文社会科学与自然科学的鸿沟;另一方面是学习和探索思政领域的研究课题,寻找思政中可以融入的专业课知识。然而,无论是哪一种,其本质都要求理工科教师既要精通本专业的专业知识,又要精通思政课程的内容。
  3 理工科课程融入思政元素的困境分析
  3.1 学科的专业化导致理工科课程与思政课程出现两极分化
  一方面,由于科技社会的发展导致分工和学科的不断细化,人文社会科学与自然科学也不断分化。教师要掌握的专业知识也越来越多,尤其是新工科的出现,课程思政的机会成本导致教师没有太多时间占用课堂时间开展隐性的思政教育。另一方面,理工科课程多为自然科学,意识形态基调薄弱,相关价值容纳度很低,与思想政治教育的联系比较弱。
  3.2 理工科课程目标与思政课程目标难以兼容
  从课程本身来看,理工科的课程很多实在实验室完成,有较多的數学推理,主要培养学生知识的掌握程度和提高学生的动手能力,很难在短时间内进行潜移默化的价值观的塑造。从教师的素养来看,理工科学生在学习中更加偏重实证分析和科学研究,养成了科学思考的习惯,对规范分析和价值判断缺乏研究。因此,理工科课程融入思政元素具有很高的难度和挑战性。
  3.3 高校引进人才对专业要求的一致性导致理工科教师难以突破现有领域
  理论上,高校的科研和教学都十分强调交叉学科研究,创新通常来自交叉学科;但是在实践中,高校在招聘教师的时候十分强调本硕博专业的一致性,具有交叉学科背景的博士除非特别优秀,他们通常被排除在高等教育外部。
  3.4 高校招聘的教师大部分都不是教育学出生
  一方面,大多数理工科教师进校前没有学习教育学,专业的分工和细化导致第四代教师都没有进行专业的教育学训练,尤其是心理学和教育学两个方面的联系;另一方面,时间的机会成本导致理工科教师把有限的时间都花在实验室做实验和技术上的攻坚克难,很难在思政上挤出时间。
  3.5 与人文社科相比,理工科教材内容的起源很多都是从西方引进
  理工科专业的很多教材都是从西方翻译过来,由于历史的原因,西方学者和科学家对中国的情况不太了解,例如马克思对没有研究中国和印度的经济感到很遗憾,因此,理工科的书籍里面很难有中国的元素,例如,材料力学课本中的阿基米德、胡克、牛顿、开普勒、莫尔、达朗贝尔、伽利略和哥白尼等人物小故事都是源自西方,没有中国人物和故事,导致挖掘中国历史元素存在困难,需要很多时间去调研和阅读古籍。
  4 双元学习理论对理工科课程融入思政元素路径分析——以材料学为例
  双元学习理论为理工科课程思政提供了突破口。双元学习理论认为学习有两种方法,在自身专业领域探索和在其他领域学习新知识,该理论体现在专业课程思政中表现为交叉学科的教学对教师对新内容的学习提出了要求,工科教师需要学习新的思政知识融入课程。
  下面以材料力学为例,采用双元学习理论寻找工科课程思政的路径。
  4.1 双元学习理论的开发式专业课思政元素创新   双元理论的“开发式创新”指的是利用现有的知识体系,在该体系内部挖掘新的知识,国内学者将开发式创新也称作“利用式创新”“挖掘式创新”或者“渐进式创新”;其主要体现在挖掘本专业的历史:
  一是学习专业相关的中国古代相关建筑物的力学体现。例如,河北的赵州桥现存对古老的单孔桥,荣获吉尼斯世界巨鹿,其弯曲性的分析;山西应县的木塔现存年代最久远的最高塔式结构,1305年山西发生的8级大地震以及四川汶川大地震8.4级,很多木式建筑倒塌,而这座塔没有倒塌,引入该史料让学生对其抗震性的用力学分析稳定性。
  二是挖掘专业有关的中国古代人物小故事,与西方进行比较。郑玄东汉(127-200)在《考工记.弓人》:“量其力,有三均”,其意为“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺。”重量增加一旦,尺子伸长一尺,变形和力正比,比西方的胡克定理发现的时间早了1500年,遗憾的是没有上升到理论。再比如李诫(1035-1110)撰写的《营造法式》与托马斯.杨(1113-1829)的《自然哲学与机械技术讲义》进行比较,发现高宽的比为多少,强度和刚度最大。比托马斯杨(1773-1829)的自然哲学和机械技术讲义中高宽与强度高度的关系早了700多年。
  4.2 双元学习理论的探索式专业课思政元素创新
  双元理论的“探索式创新”是指突破现有知识体系,颠覆过去的技术范式,进行创新活动,进而开辟新知识,国内学者也将其称为“突破式创新”或者“颠覆性创新”。其主要体现在重新学习思政专业的内容:
  (1)重新学习人文社科。文理交叉要求教师多读文学等,用人文学科的正确价值观引领各学科。自然科学包括工科和理科虽然在当今社会中的地位高于人文社科,但是自然科学的发展需要价值观的引领,科技人才的培养需要正确的价值观引导,否则可能成为阻碍社会发展的因素,因此,理科的教育需要文科指导。例如,将中国古代优美的诗词融入材料学课程,清代郑燮(郑板桥)的《竹石》:咬定青山不放松,立根原在破岩中。千磨万击还坚劲,任尔东西南北风。竹子象征着民族气节、翩翩君子风度、高尚正直、谦虚品格、顽强拼搏的民族精神等,引入竹子与其他树种的不同,竹子具有外表的纤细和粗壮,截面的空心和实心,进一步引入竹子的稳定性,不但可以提高学生的兴趣,而且让学生思考竹子空心稳定性较好的原因。
  (2)重新学习时事政治。国家现实问题的交叉要求教师关注时事,进而引导学生关注时事。材料学中有很多类似的引用,例如,对我国嫦娥四号探测器的强度、刚性和稳定性的探讨;再如,中国的鸟巢以及作为中国四大名片之一的中国高铁,还有港珠澳大桥,将这些建筑物与大国工程联系起来;最后,中国远大集团向韩国出口的火神山医院和三峡工程等。进一步从哲学的思维思考经济发展对学科发展的贡献,只有国家的富强,社会的进步,科技发展与材料力学的发展相辅相成。
  (3)重新学习人文知识。人物故事的交叉要求教师关注中国大师,尤其是挖掘著名的学科创始人的故事。著名的材料力学之父钱伟长十分的爱国敬业。钱伟长是文学专业,考入清华后从文学转到物理学专业,原因是国家急迫的需要物理学专业,后来成为力学之父,大无畏精神。他曾经谈道:“回顾我这一辈子,归根到底,我是一个爱国主义者。我没有专业,国家的需要就是我的专业。”鼓励学生向大师学习,为祖国发展和富强竭尽全力。因此,课程思政教师可以关注《大师》的纪录片,将有关人物的爱国情怀课前植入进行交叉教学。
  5 理工科课程思政在BOPPPS教学模式的融合
  BOPPPS源于加拿大的教师技能培训,是一种以教学目标导向、以学生为中心的教学模式。它由导言(Bridge-in)、学习目标(Objective/Outcome)、前测(Pre-Assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-Assessment)和总结(Summary)六个教学环节构成。BOPPPS名称是由这六个教学环节的英文单词的首字母构成,是教师进行教学设计及课堂组织教学的一种有效模式。其中,教学目标包含素质目标、能力目标和知识目标,对应的分别是教师在课堂上对学生的价值塑造、能力培养和知识的传授。课程思政主要属于价值塑造的部分,思政教学目标嵌入六个教学环节的有机融入。
  (1)课前导入。预先给学生一些学习素材,让学生在课前完成含有思政元素的内容,避免占用上课时间,例如,天兴洲长江大桥、三峡、应县木塔、火神山医院、武汉加油、雷神山医院、赵州桥和如何出口一座医院等相关视屏,提前植入思政元素。
  (2)学习目标。在学习目标中插入提升和塑造中国特色主义价值观,明确本课需要融入的思政教学目标,例如,在建筑物的建设过程中需要具有良好的职业道德,保证建筑的质量。
  (3)前側。课前测试融入诗词或者时事的内容,加入思政元素作为题目的背景,例如,福建泉州酒店倒塌事故发生前,幸运的人发现玻璃破裂的现象的玻璃的性质分析。
  (4)参与式教学。参与式教学中融入中国建筑企业的故事,彰显中国经济高速发展,提升自信,例如雷神山的板子和杆的材料的使用,远大集团对该医院的出口等案例,让学生参与进来分析该案例,以提升学生的分析能力。
  (5)课后作业。例如赵州桥的结构涉及中采用了哪些举措来提高其强度和刚度。再如,从材料力学的角度分析福建泉州酒店倒塌事故发生。
  (6)总结。对本课的重要概念和内容进行总结,并鼓励学生查阅文献以撰写小文章,多读报纸以关注时事。
  6 结论与展望
  总之,理工科课程思政无论是教师还是教材都存在很多困境,但是教师作为课程思政的最核心主体,起着十分重要的作用。双元学习理论为教师如何开展课程思政提供了一个很好的思路。本研究限于案例不多,仅仅从材料学的视角对理工科课程思政的路径进行了归纳,很难上升到理论层面,后期希望能够了解更多成功的案例,将其上升为理论层面。
  参考文献
  [1]习近平主持召开学校思想政治理论课教师座谈会强调 用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人 贯彻党的教 育方针落实立德树人根本任务,人民日报,2019年3月19日.
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  [6]邵剑兵,吴珊.高新技术企业股权激励与双元创新[J].研究与发展管理,2020,(07):1-12.
  基金项目:湖北工业大学新工科教学改革项目“新工科背景下‘材料力学性能’教学理念和模式改革”;武汉商学院“微观经济学双语”教学工程质量改革项目;武汉商学院“微观经济学课程思政”教学工程质量改革项目。
  作者简介:谢志雄(1976-),男,材料学博士,讲师,研究方向:新工科发展;包莉丽(1983-),女,会计学博士后,讲师,研究方向:企业创新;骆晓敬(1996-),女,硕士生,研究方向:技术创新。
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