“海洋探测技术”新工科实践课程思政实施_张敏.pdf

121-2023 年 3 月第 11 期Mar.2023No.11教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“海洋探测技术”新工科实践课程思政实施张 敏，刘功亮，刘爱军（哈尔滨工业大学 威海 信息科学与工程学院，山东 威海 264209）摘 要“海洋探测技术”是利用电子技术获取海洋环境状态信息的实践课程。课程以社会需求为导向，培养德才兼备的杰出人才。课程围绕教学方法和教学平台这两个关键点去实现课程思政改革。具体从教师队伍建设、实践平台建设、课程内容建设三个方面去实现课程思政改革。经过实践检验，课程思政改革取得了显著效果。关键词 海洋探测；新工科；实践；课程思政基金项目 2020年度教育部新工科研究项目“海洋信息领域紧缺人才培养机制探索与实践”（E-TMJZSLHY20202113）；2020年度山东省教育厅本科教育研究“智能精准化，多内涵贯穿融合的电子类创新人才培养模式研究”（M2020317）；2021年度教育部自动化教指委“海洋自动化探测技术的新工科模式建设”（202125）作者简介 张 敏（1976），男，甘肃兰州人，硕士，哈尔滨工业大学（威海）信息科学与工程学院高级工程师，主要从事信息与信号处理、实验室管理与建设研究；刘功亮（1979），男，山东淄博人，博士，哈尔滨工业大学（威海）信息科学与工程学院教授，主要从事卫星通信研究；刘爱军（1971），男，河北张北人，博士，哈尔滨工业大学（威海）信息科学与工程学院教授，主要从事信息与信号处研究。中图分类号 G642.41 文献标识码 A 文章编号 1674-9324（2023）11-0121-04 收稿日期 2022-05-20一、课程背景介绍当前国内海洋领域生产迅速发展，海洋信息领域需要具有个性化思想、创新意识的人才。哈尔滨工业大学威海校区信息科学与工程学院于2019年成立了“海洋信息工程”新工科专业。“海洋探测技术”作为新工科专业的一门24学时的实验课程，实践课程围绕海洋信息获取、传输、处理和应用服务构建起完整的海洋信息工程课程体系，努力培养能力出众、德才兼备的海洋信息类优秀人才。二、实践课程思政实施路径设计课程通过构建特定的实践教学模式去促进学生的成长、成熟。通过建设符合社会需求的实践环境的方法去引导学生向良性发展。具体实施从两方面着手：一方面人成长学习各种技能、去适应社会；另一方面社会导向和调整个人发展。可以从教学方法和实践环境两个途径去进行课程思政引入，如图1所示。课程的研究根本是对人的发展认识。弗洛伊德的本我、自我、超我的人格理论认为，人具有自然和社会的双重属性，自然人的行为与社会息息相关，学习的形成和目的及其应用归根到底是在所处社会中发挥作用。学习过程就被认为是社会文化参与过程的延伸。人的成长也就是人的本我、自我、图1 人的三种特性模型物理特性潜在习惯潜意识食欲安全感动物性社会性调整成长教学方法认真态度能力技巧科学精神钻研精神自学意识严格态度人性实践环境导向成熟团队协作人文精神爱国拥党创新精神敬业精神科学伦理122-教育教学论坛2023 年 3 月超我的不断迁移，社会属性不断增强的过程。综上所述，实践课程教学，一方面强调学习是个体对知识的获得过程，包括行为取向、认知取向的学习理论；另一方面则强调学习的社会性质，人与人之间的交往互动是学习的主要方式，社会情境认知也是学生的重要能力1-2。通过构建课程思政的实践环境让学生从自身特点向社会性合理发展。其中实践环境包括教师团队、实践平台、实践内容等。三、课程思政的实践环境构建（一）课程思政实践环境打造的整体思路海洋探测技术新工科实践环境建设内容包括教师团队思想先进性建设、实践平台产学一体化建设、实践内容先进性建设三部分内容。（二）教师团队思想先进性建设作为刘永坦院士团队在威海的延伸和传承，通信工程系教师近年来陆续加入新体制雷达站站长于长军教授组建的“对海监测与信息处理”团队，并在教学科研工作中快速成长。基于这一独特优势，通信工程系支部确定了“对标雷达铁军、打造过硬堡垒”的建设目标，在教学、科研和育人方面发挥战斗堡垒作用，勇担培育海防通信拔尖人才的重任，是全国高校党建“双创”样板支部，2021年获评山东省教育系统“先进基层党组织”、教育部思想政治工作司“全国党建工作样板支部”培育创建单位、山东省优秀共产党员等荣誉，通信党支部组成领学小组，引导广大青年学子以刘永坦院士为榜样，勇担使命，爱国奉献，教师与学生共同学习刘永坦院士的先进事迹。（三）复合实践平台产研一体化建设海洋信息工程专业复合实践平台由四个不同层次的实践环境平台组成，分别是专业基础实践教学平台、综合实践平台、专业实习平台和科研平台。其中2019年开始建设的海洋探测技术新工科实验室将四个平台进行整合和衔接，为整个复合实践平台的核心。复合实践平台相互作用和补充，满足学生专业课程教学、课程设计、综合实践、创新、科研的需求3，复合实践平台组成如图2所示。专业基础实践平台主要满足课程教学工作需求；专业实习平台与“卓越工程师培养计划”和“工程领军人才培养计划”联动发挥作用；科研平台主要方向为雷达和海洋探测方向；综合实践平台用以满足海洋信息专业方向学生的综合实践。科研平台专业基础实践平台综合实践平台专业实习平台研究生仿真实验室高频电子实验室微波技术实验室通信原理实验室海洋探测技术新工科实验室学生创新平台海洋博物馆实习基地威高电子实习基地上海卫星所基地雷达站实习基地海洋探测技术实验大楼图2 复合实践平台构成图3 国内第一套海洋探测实验箱原理人地面站通信网海洋传感器网人机交互数据处理通信传输信息获取（四）实践内容先进性建设实际上海洋探测中有人、地面站、通信网、海洋观测网这四个关键网络元素。人与地面站之间是人机交互、通信网传过来数据进行数据处理、海洋探测到数据进行通信传输、利用传感器进行信息采集这四种相互关系。进行模拟实现后得到海洋探测实验系统由海洋数据采集实验箱、数据通信实验箱和数据处理实验箱、人机交互接口这四个部分组成；海洋数据采集实验箱实现海洋信息获取功能，数据通信实验箱实现数据传输功能，数据处理实验箱实现接收的海洋信息处理功能，人机交互接口实现对数据的显示，能够将海洋信息传达给人4，整个系统如图3所示。这些实验箱完成人机交互、数据处理、通信传输、信息获取这几个功能。123-第 11 期实验案例将多种知识贯穿相互融合，打破了课程之间的壁垒，以学生作品实际效果为最终考核目标。实验案例环环相扣，不断递进，直至最终实现一个具有特定功能的海洋信息产品，学生能通过这些案例充分培养创新思维和工程实践能力。内容分成四个方向，分别是海洋信息采集、海洋信息通信传输、数据处理、人机交互，如表1所示。四、课程思政的教学方法构建课程思政的打造主要通过学生特征评测、学生能力培养、案例意识导入这三个环节完成。以专业素养培养为导向，提升学生创新、创业、科研水平，培养学生操作、分析、测试、创新能力。让学生具有硬件、软件的理论知识，操作方法系统化的电类专业知识。（一）学生个体特性分析方法建设学生需求通常包括读研、就业、创新、出国。教学内容设置要提升学生在考研、就业、创新、出国方面的竞争力，同时一流人才培育要注重个性化培养。个性别于共性，是脱离于大众的独特属性。构建个性化教学网站和个性化实验案例库，需利用智能精准化设备进行学生个体特性评测，利用人工智能技术，构建学生实验心理和行为的自动化评测系统，根据评测结果进行实验案例库智能推送，从而进行精准化的个性教学；个性化培养最大程度确保其创新意识5。（二）学生能力培养新工科人才不仅在某一学科专业上学业精深，而且还具有“学科交叉融合”的特征；他们设计产品具有智能化特性，既在过去的生产和生活中见所未见和闻所未闻的全新人造事物6。新工科案例按照设计、需求分析、技术细节、组装调试、测试、总结等产品研发流程而展开。教学方式上采用如图4所示多种交叉教学方式。实验室管理用五位一体的实验室方式运行，既以培养优秀学生为教育核心，教学方法改革为实现手段，研制新教学仪器软件为硬件保障，产品产业化、科研、获奖和论文为评测标准的五种内容为目的。通过学生需求和企业需求及科研需求相结合，以实验室条件作为孵化五种目的的管理方式7。序号海洋探测环节实验内容关键知识点1海洋信息采样海水特性测量传感器2海洋信息传输卫星、水声、微波通信技术3数据处理DSP，FPGA信号处理4人机交互数据表达虚拟仪器表1 海洋通信技术实验内容张 敏，等“海洋探测技术”新工科实践课程思政实施图4 按项目化进行管理分析总结需求分析产品设计产品实现产品调试学生交叉教师交叉背景交叉自学授课交叉线上线下交叉虚实交叉软件交叉分析设计交叉产品调试交叉开发工具交叉软硬件交叉地理学计算机光学声学多学科交叉（三）思政案例教学导入课程案例思政的导入分成六次课程环节进行，每次课程都会有不同的精神元素主题。第一次课程，绪论部分主要开阔学生眼界和培养爱国情怀，将刘永坦和孙家栋院士作为学生未来发展的榜样，同时通过华为、中兴被美国制裁的事例，告诉学生目前我们国家的现状。结合当前社会现状，通过侯德榜和詹天佑的故事，让学生明白，困难是暂时的，只有努力学习，克服各种困难，未来才会更美好。在第二次课程的产品需求分析阶段，结合工程实践中可能遇到的困难，主要培养学生抗挫折精神，通过知名数学家张益唐和丘索维金娜的故事，告诉学生遇到挫折不要放弃，只有坚持才有可能解决问题。第三次课程涉及产品设计阶段，培养学生的设计能力，鼓励学生勇于创新，用照相机和彩电技术发展的故事，告诉学生技术的变革。在第四次课程的产品实现阶段，用乔布斯的案例，告诉学生精益求精是产品实现的关键。第五次课程关于产品调试，让学生遵守“规格严格，功夫到家”的哈尔滨工业大学校训，认真完成测试。最后一次课程内容是分析总结，让学生开展团队协作、互相配合，合作分组书写报告，培养团队协作精神，其课程环节过程如图5所示。124-教育教学论坛2023 年 3 月图5 思政元素的课程导入结语自海洋信息工程新工科专业复合交叉实践平台实践开展以来，通过对学生创新意识的培养，取得了不错的成绩。在ICAN全国总决赛和中国研究生电子设计竞赛全国总决赛中获得全国一等奖，同时涌现出了研究生国家奖学金获得者，省级创新之星、创业之星，省级优秀志愿者，哈工大十佳学生干部、优秀党员、优秀团干部等一批先进学生典型。参考文献1 魏春艳,方益权,衡孝庆.基于知识形态的新工科产教融合机理探究 J.中国高教研究,2022(2):89-94.2 曹修全,陈艳.新工科背景下“传感器与工程测试技术基础”课程教学改革探索 J.黑龙江教育(理论与实践),2022(2):90-92.3 毛成,赵春鱼,李一星.新工科背景下地方院校个性化人才培养模式探索与实践：以中国计量大学工科试点班为例 J.中国大学教学,2022(Z1):31-38.4 杜岩,谢谟文,李长洪,等.新工科背景下自然科学理论融合教学实践 J.高等理科教育,2022(1):43-47.5杨冬.从科学范式到工程范式：高质量新工科人才培养的逻辑向度与行动路径 J.大学教育科学,2022(1):19-27.6肖建卫,武岳,邹仲平,等.新工科背景下理工科本科生创新创业素养培养的路径探析 J.高教学刊,2021,7(36):38-41.7 梁军,侯迪波.适应新工科要求的教学质量评价体系构建和量化模型研究 J.现代教育科学,2022(1):123-130+137.Implementation of“Curriculum Ideological and Political Education”in the Course of Marine Exploration Technology under the Background of“Emerging Engineering Education”ZHANG Min,LIU Gong-liang,LIU Ai-jun(School of Information Science and Engineering,Harbin Institut