新工科背景下的课程教学改革实践

——以《多目标决策理论及方法》为例

方国华， 黄显峰 ，闻  昕  

（河海大学水利水电学院 江苏南京 210098）

[摘  要]培养高素质工程技术人才，实现全程育人、全方位育人是新工科背景下对高校人才培养的新要求，其中在新工科建设教学改革中融入课程思政理念，实现专业教育与思政教育同向同行是未来教学改革的重要方向，也是推动高等教育事业发展新局面的重要举措。本文以“多目标决策理论及方法”课程为案例，针对课程教学实践中存在的一些问题，结合新工科建设的需要，把握课程思政时代脉搏，从思政元素挖掘与融合、信息技术开发与融合、学生中心产出导向等角度有针对性地提出了教学改革方法与措施，可为其它课程的教学改革提供借鉴与参考。

[关键词]多目标决策理论与方法；课程思政；新工科；教学实践；融合

[基金项目]2020年河海大学研究生课程思政示范课程建设项目“多目标决策理论及方法”（202003）。

[作者简介]方国华（1964-），女，安徽定远人，博士，河海大学水利水电学院，通信作者，研究方向为多目标决策、水资源规划与水库调度；黄显峰（1980-），男，湖北黄冈人，博士，河海大学水利水电学院，研究方向为多目标决策、水资源规划与水库调度；闻昕（1987-），男，江苏南京人，博士，河海大学水利水电学院，研究方向为多目标决策、水资源规划与水库调度。

[中图分类号]  G641[文献标识码] J     

习近平总书记于2019年3月18日在学校思想政治理论课教师座谈会中强调了思想政治工作在教育教学全过程中的重要性，指出：“立德树人”是推进思想政治理论改革创新过程中必须落实的中心环节。2020年在全面推进高等学校课程思政建设工作视频会议上，教育部陈宝生部长指出：学校想要构建高水平人才培养体系，促进学生全面发展，就要将专业课程教学与思政教育相融合，实现各类课程与思想政治理论课同向同行，协同发展。

为适应新产业、新技术、新业态的发展，提升国际竞争新优势，教育部积极推出了“新工科”建设，面向新时代工科人才培养目标，要求健全多元化人才培养结构，培养具有分析问题-解决问题能力、交叉融合能力、沟通能力、道德素养、家国情怀、可持续发展能力等核心素养的全面发展的高质量工程人才^[1]。新变革引领新发展，随着新一轮科技的飞速发展和产业革命的来临，以讲授与板书为代表的传统工程教育教学理念已经不能很好适应越来越高要求的实际社会需要，高校亟须培养一批能够引领发展潮流的高素质人才。在这个新形势下，高校新工科建设势在必行^[2]。

工科课程往往理论公式较多、逻辑性及抽象性较强、注重工程实际。学习《多目标决策理论及方法》等工科课程，同学们需要具有一定的高等数学基础，同时还需学习《概率论与数理统计》、《数值分析》、《最优化方法》等系列前置课程。这就导致学生学习《多目标决策理论及方法》等课程存在一定困难，存在畏难情绪；其次，大量的数学公式可能导致课堂乏味、缺乏互动，久而久之学生对该门课程失去学习热情，学习积极性不够；同时，工科课程工程性较强，旨在培养学生分析和解决实际工程问题的能力，传统的理论教学主要以理论讲授为主，通过新媒体和板书的方式进行，难以满足对工科学生实践能力的要求，容易导致学生强理论基础、弱实践能力的结果，难以实现高校人才培养与用人单位人才需求的无缝衔接。新工科背景下开展工科课程教学改革，融入课程思政，提高教学效果十分必要。

1 多目标决策理论及方法课程概况

多目标决策是从若干可选的方案中选择最佳方案，用于解决当前或未来可能发生的问题^[3]，决策阶段包括了系统规划、设计、制造等多个阶段。多目标决策方法充分考虑了问题涉及的各种决策要求，以便于决策者选出最佳均衡方案。该方法具有较好的适用性，已在工艺设计、水资源利用、能源、环境、人口、教育、经济管理等领域得到了广泛使用。

河海大学“多目标决策理论及方法”课程开设于上个世纪70年代末，作为水利水电工程专业、水利水电建设与管理专业学术型硕士生的专业课程，也是全日制和非全日制水利工程专业硕士的专业课程。课程内容包括多目标决策的概念、特点、理论基础、关键要素及发展概况，多目标决策向量优化理论以及效用理论，非劣解生成技术，离散和连续多目标决策技术，发展中的多目标决策方法，区域水资源多目标规划及水库多目标优化调度等^[4]。

经过多年的课程建设和教材建设，本门课程获2016年江苏省研究生培养创新工程优秀研究生课程和2018年度河海大学研究生精品教材建设项目。2021年该课程完善了网站建设，实行了线上教学。

2 思政元素挖掘与融合

2.1 课程思政元素

一直以来，教师在课堂教学的过程中往往过于重视理论知识的讲解，而忽略了在知识传授的同时进行思政方面的教育，形成了“重教轻育”的现象。因此，有必要对课程蕴含的思政元素进行挖掘，将立德树人的培养目标通过润物细无声的方式实现，将专业知识的讲授与课程思政有机结合，让学生乐在其中。

课程思政元素的历史共性一般有爱国情怀、法制意识、社会责任、文化自信、人文精神、学术诚信、职业伦理、价值塑造等。而为了体现时代特性则需要围绕以人民为中心的新时代，坚持发展中国特色社会主义的根本立场，突出为建设美丽中国、构建人类命运共同体、推动社会主义文化繁荣兴盛等做出的贡献。

“多目标决策理论及方法”课程思政建设结合了水利类专业特色，又体现忠诚、干净、担当、科学、求实、创新的新时代水利精神。通过“知识传授”与“价值引领”相结合，将思政育人目标与新工科课程教学目标高度融合，使学生能够了解多目标决策基本理论，掌握多目标问题的评价与决策技术，能较好地运用多目标决策理论方法解决生产实践中遇到的决策与评价问题，同时认识、恪守、自觉践行社会主义核心价值观，坚定“四个自信”，培养学生作为水利人的自豪感和使命感。

2.2 课程思政设计

针对课程教学内容，深度挖掘课程所蕴含的思想政治教育资源，采用将思政元素与课程主要知识点自然耦合的方式，在教学大纲中重组了课程知识体系与教学单元，充分发挥课程教学的价值与家国情怀、个人品格、科学观等精神引领作用^[5]。

如讲授我国水利水电工程建设的发展和取得的成绩时，围绕社会主义核心价值观，弘扬民族精神，深入开展中国梦宣传教育，从而提升学生的民族自豪感，并激发专业学习兴趣，增强理想信念，提升自我价值。讲解新安江水电站、三峡工程、白鹤滩水电站的伟大壮举，融入“集体主义”精神，弘扬优秀治水传统和宝贵精神财富，突出体现大禹精神、都江堰精神、红旗渠精神、九八抗洪精神等，激发学生的国家荣誉感和自豪感。讲授梯级水库联合调度时，强调总体思路服从大局意识和核心意识，注重水利工程调度的中国元素：政策（规范）、意识、文化等的追求。

2.3 教学环节设计

首先是增加案例讲授。通过信息媒介介绍先进人物的典型事迹，通过案例展示介绍我国水利水电建设成就，通过案例讲解介绍水利水电工程多目标规划决策技术创新。本课程设置了如下教学案例：

案例 1 大渡河流域水电站多目标优化调度。本案例应用于课程第二章“多目标决策基本理论”教学，通过建立防洪、发电、生态等多目标梯级电站智能调度决策逻辑体系和流程，实现了对于各类复杂 工况的智能适应、匹配和切换，在不同工况下智能生成科学的调度决策方案，可帮助学生更好地理解效用理论和效用函数的表达形式，结合工程案例的实际应用，解决传统理论方法和公式推理过于晦涩，学生理解和运用困难的问题。

案例2 乌江渡水电站厂内经济运行。本案例应用于课程第六章“发展中的多目标决策方法”教学，通过开展乌江渡水电站厂内经济运行研究，以耗水量最小为优化目标，考虑机组振动区等各类约束，实现复杂工况下电站负荷的高效和科学分配，在优化机组运行工况的同时，提升水资源利用效率，可帮助学生更好地理解和运用遗传算法等理论方法。

案例3 南水北调东线江苏段受水区水资源多目标优化配置。本案例应用于课程第七章“区域水资源多目标规划”教学，结合复杂调水工程案例，建立针对多工程、多主体、多目标的水资源优化配置方式，在多时间尺度、多空间范围、多利益主体之间进行协调和平衡，帮助学生更好地理解区域水资源多目标规划理论方法。

案例4 北盘江流域水光互补优化调度。本案例应用于课程第八章“多目标水库优化调度”教学，构建了多尺度嵌套的多能互补调度决策模型，保障了电力系统安全稳定运行和电力可靠供应，并满足了长期尺度下水光互补系统对调度效益的要求。该案例代替了传统较为简单的单一水库调度案例，通过科学灵活地处理更加复杂的多目标调控要求，进一步加深了学生对于多目标决策理论的理解以及技术方法的运用能力，同时让学生了解多能互补等前沿领域知识。在增加案例讲授的同时，加强研讨互动、课堂测试等多种教学环节；设计不同的主题进行小组讨论，分组制作专题ppt，进行汇报和讨论。

课程评价为过程性评价，涵盖学生自主学习及课堂表现、专题汇报成绩、结课论文、课程思政感想等。

3信息技术开发与融合

随着“中国制造2025”等系列国家战略规划的实施，人才的标准要求也越来越高，高校面临着前所未有的机遇和挑战。新工科背景下，产学合作协同育人的课程思政建设，需要对课程结构进行调整，推动专业课程与思政教育同向同行。具体而言，充分发挥课堂教学主渠道作用，改革思想政治理论课教学，基于上述优势资源支持，有机地将理论与实际结合在一起，善于借助“互联网+教育”平台，适当植入企业实践案例，强化学生的感知能力^[6]。

多目标决策工作会遇到很多复杂问题的建模工作，计算工作量大，编制计算机软件可提高工作效率。教学过程中，鼓励学生开发计算机软件，对于发展中多目标决策计划，如模糊综合评判法、物元分析法、投影寻踪法、模糊优选法、熵权理想点法、遗传算法、混沌优化算法、云模型评价等，都要求开发软件完成。

对于多目标决策在区域水资源规划中的应用和多目标决策在水库调度中的应用两个部分的教学环节，可考虑三维软件开发使用，制作出三维动态模拟效果，能有效模拟出水库洪水演进过程和水库调度过程中水库水位的动态变化过程等。也可以通过BIM软件等，对流域和水利工程进行数字孪生，从而更加直观显示多目标调度决策过程。

4以学生为中心、产出为导向

围绕世界高等教育发展的先进理念，普通高等学校本科专业类教学需要重点突出以下三大原则。其一是始终坚持以学生为中心，结合学生的能力与特点，从教学形式，教学方法以及教学实践等方面出发，不断创新与改革，激发学生的学习兴趣，提升学生的学习潜能，促进教学形式由“教得好”向“学得好”转变。其二是结合社会经济的发展需求来设定人才培养的目标，及时完善培养方案，不断更新教学内容，培养高素质工程人才；其三是建立教学质量保障体系，通过评价、反馈以及优化改进的方式，不断提升教学质量。

研究生课程教学更加重视以学生为中心，以产出为导向。课程教学不能仅仅完成教学内容，而是要求学生在学习了本门课程后，能收获哪些知识价值，完成相应的成果。“多目标决策理论及方法”课程在学生中心，产出导向方面，可以加强学生主讲和成果凝练。

本课程以学生分组讨论形式为主，安排学生分组讨论主题，共分为若干个小组。每个小组一个主题，制作课件并进行录屏。小组汇报后，老师和学生对汇报内容进行交流讨论，相互学习，共同提高。

5结语

新时期高校要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持把立德树人作为根本任务，积极推动思政教育与专业教育同向同行。“多目标决策理论及方法”课程内容丰富，理论与实践并重，为使学生更好地学好本门课程，需要在今后加大教学改革，充分融合课程思政元素和信息技术，充分体现学生中心产出导向的教育理念，真正为培养担负民族伟大复兴的“有理想、有本领、有担当”的时代新人而努力。

[参考文献]

[1] 唐瑗彬,石伟平. 教育信息化2.0 时代的职业院校教师专业发展路径研究[J]. 中国职业技术教育,2020(21):46-53.

[2] 张海生.“新工科”建设的背景、价值向度与预期效果[J]. 湖北社会科学,2017(9):167-173.

[3] 王丽萍. 复杂多目标问题的优化方法及应用[M].科学出版社，2018

[4] 方国华, 黄显峰. 多目标决策理论、方法及其应用（第二版）[M],科学出版社,2019

[5] 齐鹏飞.全面实现思政课程与课程思政的同向同行[J].中国高等教育，2020(Z2): 4-6.

[6] 时阳. 产学合作视角下新工科专业教材建设初探[J].计算机教育,2020(9):183-186.