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        【校級】創新精神融入工科專業課程思政教學案例

        作者/負責人:鐘亞坤

        一、案例背景

        進入新時代,培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人成為中國高校教育必須回答的根本問題。

        在一般人眼里,工科就是冷冰冰的機器和枯燥深奧的方程式,既缺乏人文環境,又缺乏人文精神。而事實上,理工科不僅重邏輯知識,也重人文思想。試想下,如果我們教育出來的人缺乏生態保護意識,制造業、建筑業就會出環境問題;如果我們教育出來的人缺乏人文關懷,醫療改革就很難成功;如果我們教育出來的人缺乏誠信,互聯網經濟就會缺乏支柱。

        高職院校中,工科專業占了半壁江山。在素質教育全面發展的當今社會,高職院校的工科專業亦需要逐漸樹立起價值塑造、能力培養、 知識傳授三位一體的教學目標。通過深入挖掘蘊含在課程中的思政教育資源,結合課程本身的知識點,將專業教學目標和課程德育目標相結合, 在知識傳授中融入價值引領, 通過適當的教學設計與教學方法, 將思政教育融入工科專業基礎課程的教學過程中,做好全方位的課程思政工作。

        二、主要做法

        工科課程中開展課程思政,可以著重從如下兩個方面展開:

        1.領略中國智慧:激發學生的中國道路自信和行業領域發展信心

        中國制造成就中國道路,中國智造蘊含中國智慧。要培養“中國制造2025”急需的“新工科”人才,首先要引領廣大學生對中國智慧和中國道路真聽、真懂、真信,只有對中國道路有充分信心,對中國制造業轉型發展有準確把握,才能將中國智慧轉化為鼓舞自己立足行業主動進步的不竭動力。課程思政不能是假大空的表揚、一本正經的說教,而應該做到情景契合、內容融合,巧妙地結合好當前新聞時訊,用學生感興趣的事和物來引導他們感悟、發自內心的認同。

        2.除深入挖掘課程思政的相關元素外,工科領域里的學科人文同樣是非常優秀的課程思政資源,大師和專家們的生平事跡、精神品質尤其可以拿來作為引領學生樹立正確工科倫理價值的榜樣。

        三、主要成效

        1.作為教師應關注時事要聞,找到時事和專業知識的交叉點,在課堂上自然引出并加以引申,在潛移默化中對學生進行人文素質教育。以互聯網學院學生為例,以“人機大戰”的新聞實例全方位的滲透了相關內容:

        1997年,美國IBM公司的“深藍”超級計算機以2勝1負3平的成績,戰勝了當時世界排名第一的國際象棋大師卡斯帕羅夫。“深藍”的運算能力當時在全球超級計算機中居第259位,每秒可運算2億步。在今天看來,“深藍”還算不上足夠智能,主要依靠強大的計算能力窮舉所有路數來選擇最佳策略:“深藍”靠硬算可以預判12步,卡斯帕羅夫可以預判10步,兩者高下立現。而圍棋一直被看做是人類最后的智力競技高地,據估算,圍棋的可能下法數量超越了可觀測宇宙范圍內的原子總數,顯然“深藍”式的硬算在圍棋上行不通。阿爾法圍棋是第一個擊敗人類職業圍棋選手、第一個戰勝圍棋世界冠軍的人工智能程序,由谷歌旗下DeepMind公司戴密斯·哈薩比斯領銜的團隊開發。其主要工作原理是時下最火的基于神經網絡的深度學習:模擬人腦神經網絡,通過大量數據分析學習了3000萬步的職業棋手棋譜,再通過增強學習的方法自我博弈,尋找比基礎棋譜更多的打點來擊敗人類。“阿爾法圍棋”通過策略網絡和價值網絡來決定棋路,不去計算每一步的可能性,頗有人類棋手“我感覺這樣會贏”的味道。2016年3月,阿爾法圍棋與圍棋世界冠軍、職業九段棋手李世石進行圍棋人機大戰,以4比1的總比分獲勝;2016年末2017年初,該程序在中國棋類網站上以“大師”為注冊帳號與中日韓數十位圍棋高手進行快棋對決,連續60局無一敗績;2017年5月,在中國烏鎮圍棋峰會上,它與排名世界第一的世界圍棋冠軍柯潔對戰,以3比0的總比分獲勝。圍棋界公認阿爾法圍棋的棋力已經超過人類職業圍棋頂尖水平,在GoRatings網站公布的世界職業圍棋排名中,其等級分曾超過排名人類第一的棋手柯潔。DeepMind公司由哈薩比斯與人工智能專家謝恩·萊格和連續創業者穆斯塔法·蘇萊曼共同創辦,該公司聘請了機器學習領域的一流研究人員,主要是大學生。

        在講完這兩個案例故事后,我引導同學們認識到,不管未來機器人是與人類和平共處還是逐漸取代人類,我們每個人必然將經歷這場歷史性的變革。當越來越多的行業被機器人取代,我們要為適應這樣的變革做好準備,那就是培養和發展創新精神。

        2.以互聯網學生為例,結合《厲害了我的國》電影內容、孟晚舟歸國、華為麒麟芯片強勢回歸等時事新聞,為同學們列舉中國在“計算機”、“通信”和“控制”技術等領域內的智慧創造。

        一是神威·太湖之光超級計算機。這臺由我國并行計算機工程技術研究中心研制、安裝在國家超級計算無錫中心的超級計算機,是世界上首個峰值運算速度超過十億億次的超級計算機,峰值速度為12.5億億次每秒,持續性能為9.3億億次/秒,一分鐘計算能力相當于全世界72億人同時用計算機計算32年。神威·太湖之光共安裝了40960個中國自主研發的“申威26010”眾核處理器,該處理器采用64位自主申威指令系統。神威?太湖之光有三項成果入圍超算界的諾貝爾獎——戈登貝爾獎,并憑借其中一項最終獲獎。

        二是光量子計算機。世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機在我國誕生,為最終實現超越經典計算能力的量子計算(國際學術界稱之為“量子稱霸”)的目標,奠定了堅實的基礎。量子計算利用量子相干疊加原理,具有超快的并行計算和模擬能力。計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長,可為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。

        三是量子衛星“墨子”號。全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成三大科學實驗任務:量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態。在量子保密通信“京滬干線”技術驗證及應用示范活動現場,“京滬干線”項目首席科學家、中國科學院院士潘建偉表示,目前中國量子通信技術領先國際相關技術水平5年,并將在未來10到15年持續保持領先。

        四是5G技術。3GPP 確定了華為主導的 Polar 碼作為控制信道的編碼方案,高通主導的 LDPC 碼作為數據信道的編碼方案。3GPP 定義了 5G 的三大場景:增強型移動寬帶 eMBB、大連接物聯網 mMTC 和超可靠低時延通信 uRLLC,Polar 碼暫時拿下的是 eMBB 場景。不過根據華為的實際測試,Polar 碼可以同時滿足超高速率、低時延、大連接的場景需求,使現有蜂窩網絡的頻譜效率提升 10%,與毫米波結合達到 27Gbps 的速率,這一速率創下了中國標準。

        用電影中、現實中的事例告訴學生,中國在信息技術行業取得了很大的進步,從追趕者變為領先者,不僅增強了學生對本專業的認同感,也大大激發了青年學生的報國熱情。

        3.分享著名物理學家霍金的故事,和學生探討霍金的偉大之處是什么?最終和學生梳理出以下幾個方面:

        第一,做事專注。霍金年幼的時候成績并不突出,但他做任何事情都很專注。霍金作為天文學、理論物理學家,主要研究領域是宇宙論和黑洞,他證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。

        第二,生命力頑強。1963年,22歲的霍金被診斷為肌萎縮性側索硬化癥,全身癱瘓,不能言語,手部只有三根手指可以活動。醫生當時認為,他只能存活2-3年。然而,醫生的預測并不準確過,他度過了76周歲生日。

        第三,無私與博大。霍金從不歧視第三世界國家,與中國也很友好,真正體現“科學無國界”的胸懷。

        第四,思想新潮。霍金是個上過熱門電影、電視劇的“潮男”,他有一顆童心。2016年4月霍金開通微博,兩天時間吸了300萬粉,是科學界最火大V!還曾與大家熟悉的“王俊凱”互動。

        學生們在這樣的分析互動后,感受到人格魅力的重要意義,也對成功的定義有了更多的看法。而這些大師們的人格魅力和思想素養也為學生們提供了很好的精神營養劑。

        四、反思探討

        課程思政既不能生搬硬套,也不能牽強附會。課程思政不是簡單、直接地把思政課的部分內容搬到專業課教學中,而是“因勢利導、順勢而為”地自然融入。課程與思政,不是物理相加,而是化學反應。課程里有“思政內容”,學生不感覺到唐突;課程里有“思政味”,學生卻無被“說教感”,因情感共鳴,而學生自然而然地接受,起到“潤物無聲”、潛移默化的效果。

        在工科課程的課堂教學上,普遍存在著重視實踐“硬教學”,輕視人文精神、道德素質“軟引導”的現象,甚至有工科教師認為,“冷冰冰”的公式與機械,本身就缺乏思政教育的土壤。事實上,理工科不僅要重邏輯知識,也要重人文思想。高校教育肩負著育人使命、文明使命和發展使命,通過多途徑全面實現課程思政應該是每一個工科人都努力去探究和踐行的課題。教師在課堂上的教學是“傳道受業解惑”的過程。理工科課程不能只講公式、答案,它還包括了教師對學科的人文認知、哲學思辨,也體現了教師本人的世界觀、價值觀。作為專業教師不能把自己的課堂處理成“知識的孤島”,而要帶領學生從這方天地出發,瞭望到整個知識的海洋。

        四、相關思政元素

        制度自信、道路自信、民族自豪、使命感、創新