（一）案例名称

结合政府工作报告 提升写作技能和大局意识

（二）案例教学目标

（1）引导学生分析十九大报告和国务院政府工作报告的写作特点，增强学生对国家发展战略的理解和认识。

（2）提高理论学习效果的同时，学会分析政府工作报告的写作特点和逻辑结构，提高应用写作能力，达到学以致用的效果。

（三）案例教学实施过程

（1）完成线上写作知识学习，开展课下写作训练

第一章视频讲解计划、总结、事迹材料、述职报告、新闻和简报的含义、种类、特点、结构、写作技巧和行文规范等。学生学习完第一章视频之后完成课下写作作业，再参加线下翻转教学。作业要求学生自行查找当年国务院政府工作报告，梳理全文的框架结构，分析各部分的逻辑关系，分析各级标题、中心句的写作特点；结合计划文书的写作格式和要求，联系自身实际，撰写大学生涯规划和学习总结。解析政府工作报告写作特点，可提高学生对国家大事的关注度，提高对国家社会经济发展的认识和理解，还可提高学生应用写作能力。

（2）翻转教学融入课程思政，写作技能与价值引领相结合

结合文种特点，精选富含课程思政元素的写作案例，让学生了解党和国家的大政方针，了解国情社情。讲解工作要点的写法时，选取教育部当年工作要点、天津大学学工系统工作要点作为案例分析，让学生接受课程思政教育的熏陶。学生作业实施互评，翻转课上教师点评。

文科大类2020级许咨烨同学作业截图

对国务院政府工作报告写作技巧的解析

（一）教学效果

（1）将思政元素融入作业中，学生受到潜移默化的教育。学生通读当年《国务院政府工作报告》，并分析出全文框架结构，对工作回顾和工作部署的写法有了一定的认识，同时对国家的发展战略有所了解。

（2）研究生助教课堂分享作业批阅体会，发挥朋辈辅导作用。助教指出学生作业中的共性问题，也从人才成长的需求角度阐释应用写作的重要性，很受学生欢迎。

（3）显性思政元素与隐性思政元素相结合，在写作作业中得以体现。要求学生撰写大学生活规划和学习总结，引导学生正确认识“德才兼备，以德为先”，把思想政治发展规划与总结放在首要位置，绝大多数学生的写作作业体现了这个育人效果。

教师点评学生撰写的计划和总结作业截图

（二）教学反思

在教学过程中，存在如下问题：少数同学没有领会写作训练的目的；少数同学作业互评不太认真，评分不合理；翻转课上学生发言不够积极；课程思政育人效果的考核尚未形成一定的标准等。

为进一步做好课程教学和课程思政建设，拟从以下方面进行持续教改。第一，提升教师自身的思想政治素养和教学能力。作为教师，要德艺双修，不断提升思想政治素养，强化师德修炼，自身具备正确的历史观、民族观、政治观、文化观和价值观等，才能教育好学生。第二，处理好知识、能力、素养三者的关系。在掌握知识、提升能力、引领价值三个方面，遵循三位一体的原则，做到适时、适量和适度。比如，在写作知识的传授中，能承载多少价值观教育的元素；在写作能力的训练中，如何体现思政教育的功能；在价值引领的影响下，如何提升写作能力，探究如何做到育人与育才的有机统一。第三，完善应用写作课程的考核方式。实施应用写课程思政效果的评价，应当有所依附，注重在教学过程中评判思政教育的成效，如利用作业互评、师生点评、一对一面批、课堂交流表现等途径对学生的学习态度、成长意识、精神风貌、规范意识、礼仪素养等进行评估，在形成性评价中测查学生的思想政治素养，提升课程教学目标的达成度，达到立德树人的效果。

（一）教学设计：

知识工程课程引入课程思政的主要目标是让学生在学习专业知识的同时，学习党史知识，了解红军历史，树立正确的人生观、世界观和价值观。针对这一课程思政目标，设计了如图1所示的教学设计整体框架。首先，在课堂教学中用红军历史相关的例子进行讲解，并要求学生在实践过程中融合党史内容。其次，设计融合党史思政元素的微视频，供学生线上学习。此外，课程期末实践以红军知识图谱为主题，并对学生提出专业方面和思政方面的双重要求。

融入党史思政的课程教学整体设计

（二）创新点

知识工程课程思政的创新点主要体现在融合思政的教学大纲设计、线上与线下相结合的思政教学方式以及合理的学生分组这三个方面。首先，在教学大纲设计上，遵循从统一到分散再到统一的整体框架，在课程初期从整体上介绍课程专业在党史知识整理方面的应用，然后在具体知识的教学中讲解不同知识点及技术对党史知识的不同应用，最后以党史为主题进行综合的课程实践。其次，课程采用线上与线下相结合的教学方式，线下以专业知识为主，党史教育为辅，线上增加趣味性党史微视频，大大激发了学生学习兴趣。最后，在整个课程过程中，学生按专业、人物分组进行学习和实践，充分发挥每个学生的优势，使得学生对党史内容有全方位的理解，同时锻炼了学生的团队协作能力。

知识获取阶段，学生根据教师给定的党史数据格式要求，使用知识抽取工具DeepDive及课堂上学习的其他的知识获取技术与方法，进行数据的获取。学生首先从百度百科、知网等平台进行非结构化数据的获取，然后使用DeepDive进行分词、实体抽取等工作，进而将非结构化数据转换为半结构化数据，以进行实体间的关系抽取工作。然而，使用DeepDive抽取的数据质量参差不齐。为了保证党史数据的准确性，学生会对所获取的数据进行二次校正。

知识图谱构建与可视化阶段，教师咨询历史专家的意见后，进行党史本体的建模，如下图所示。然后学生根据教师提供的本体以及第一阶段获取的党史数据，使用结构化数据存储工具Neo4j以及可视化工具echarts.js进行知识存储与知识图谱的构建。

 红军本体

知识查询与推理阶段，学生利用结构化数据存储工具Neo4j进行知识查询。例如，查询“遵义会议”，有关遵义会议的人物、事件、军队以及相关详细信息就会可视化展现，如下图所示。

红军长征图谱效果图

红军历史图谱效果图

红军事件图谱效果图

（四）教学效果及反思

（1）教学效果

本课程以党史知识为线索，要求学生对每个知识点以红军历史为主题进行实践，增强了学生将课堂知识运用到实际中的实战能力，也对专业知识有了更加深入的理解与掌握。

同时，通过这门融合思政的知识工程课程学习，特别是通过红军知识图谱课程实践，学生们了解了红军历史，领会了红军长征精神，对党、对历史、对中华民族的伟大精神，都有了新的认识。对传承和创新中华优秀传统文化，引导当代学生树立正确的国家观、民族观、历史观、文化观有积极作用。

（2）教学反思

虽然此次课程思政在专业知识教育和思想政治教育方面都取得了良好的效果，但也仍存在待改进之处。此次课程思政的内容主要涉及红军历史，并没有覆盖整个中国共产党的发展历史。因此，思政内容的党史覆盖范围还需要扩大，以构建更加完整完善的党史知识查询体系与可视化系统，让学生对中国共产党的历史有更加宏观的了解。在未来的工作中，将发挥好知识工程在知识获取、知识表示和知识推理的优势，引导学生运用知识工程专业，系统性、趣味性展现100年中国近代史、党史、新中国史、改革开放史，由民族衰弱到民族复兴历史曲线及各时期先进人物群体，可以引导青年学子见贤思齐，树立国家兴亡匹夫有责的担当意识，树立开拓创新的科学精神、树立自立自强的民族精神、树立文明比对的民族自信。

（一）整体思路：

《智慧社会与大数据智能》课程是面向本科三年级学生的有关大数据智能软件设计与开发的课程，实施项目制教学，培养学生综合运用前沿的数学工具、智能方法、软件技术及交叉学科知识构建大数据软件与系统，研究和解决真实的社会问题。授课内容包括工程师责任与义务、项目设计思想与流程、项目工程化设计开发与软件工具使用、项目管理技术和工程伦理。实践围绕一个项目的构思、设计、实现与运行全过程。通过课程教学，使学生掌握面向真实社会问题的大数据分析方法与智能软件设计开发的基本知识，培养学生对大数据智能软件设计开发全过程的认知、实践和总结交流能力，培养工程师基本素质。

2020年1月远程协作研发上线的疫情防控大数据智能分析平台（http://tjubd216.cn/virus/）给国家部委、天津市部门与公众提供智能分析服务，获得认可，该平台有2018级三位同学、2017级5位同学参与开发， 为《智慧社会与大数据智能》课程开设提供有益尝试。

（五）教学反思

工程实践能力锻炼方面：学生之前虽然学习了多门专业课，但是不能灵活运用，更不能融会贯通。通过本课程，对知识点的结合、及实践能力的需求有了初步了解。

应用场景及科学前沿的理解：学生之前对于应用场景和科学前沿的了解和切入都不够，经过此次课的讲解，大部分同学积极性高，有了科学研究的概念、以及分析问题和解决问题的兴趣。

工程伦理的认知：学生此前对技术的伦理和工程师的伦理了解很少，此次课程提醒了他们一定要建立底线思维，分清对错。

（一）案例名称

STL基本概念、向量

（二）案例教学目标

知识：掌握C++标准模板库的基本概念及vector容器的使用，通过对实例程序的分析、对泛型程序设计的实践，能够掌握泛型程序设计的思想和方法。

能力：能够正确使用标准化的STL模板化编程，能够正确理解STL模板化编程的代码优化，能够使用泛型程序设计方法解决具有一定复杂度的实际问题。

素质：通过实例学习及实践练习，培养学生严谨治学的学习态度、辩证统一的哲学思维、以及精益求精、一丝不苟的“工匠精神”。

（三）案例教学实施过程

（四）案例教学效果及反思

（1）学生所获感悟

通过学习STL的相关知识，学生感觉之前的很多代码都可以进行优化。在书写代码时没有必要重复造轮子，可以多阅读一些工业级的C++代码，从中获取一定的知识。课下按照老师的要求阅读了vector的底层实现，初步感觉编写程序的时间、空间复杂度上也需要更为仔细的考量。

（2）思政教学效果

通过本节课学习，学生们在吸收掌握新知识的同时，也对国家环境治理、疫情防控等相关时事有所思考，并能够利用所学知识去帮助解决实际问题。通过类比方式，学生将所学知识与思政元素有机结合，形成一个整体参与到整个课程乃至整个学科的知识体系构建中；在实践过程中，学生能够更加自然地使用辩证思维去分析问题求解的不同方法之间的优缺点，在不断优化、不断调整中深切感受到精益求精的工匠精神，在小组讨论中感悟群策群力的优势，更加深刻地理解到团队合作的重要性。

（3）思政教学反思

在本节课教学中思政内容多是通过教师进行讲解引入，可进一步通过设置相关问题引导学生进行思考，在实践环节中从程序运行过程中或者结果上体现出需要引入的思政元素，比如在疫情防控问题上，可以让学生用程序进行传染病模型的模拟，通过结果对比不同防控策略下的后果，让学生更加认识到当前我国疫情防控策略的正确性。

（一）案例名称

“智能土木与新基建”的时代要求

（二）案例教学目标

知识目标：理解智能土木的内涵、智能建筑的关键技术、新基建与老基建的区别，并掌握新基建的领域和发展方向；

能力目标：结合课堂讲授内容，把握土木工程的未来发展趋势；

价值目标：塑造社会主义核心价值观。

（三）案例教学实施过程

（四）教学效果及反思

本节课结合我校“大型地震工程模拟研究设施的关键技术”特色案例，阐述了“新基建”对于国家科技发展的重要意义。依托工程案例、教学视频等教学素材，采用启发式、嵌入式等教学手段，结合亲身经历和身边的事，激发学生的学习兴趣、引导创新思维，三维教学目标达成度较好。

由于课程案例生动具体，学生在学习过程中感同身受，思政效果较好。在期末论文中，很多同学结合“智能土木与新基建”这部分内容，对土木工程的未来发展趋势以及自己的未来职业规划进行了展望，教学效果得到良好体现。在后续教学过程中可以引入更多的视频教学和网络互动，提高学生课堂参与度，启发学生自主思考。

（一）教学设计：

在一般人眼中，数学意味着繁难的计算、无尽的逻辑推演，以及如天书般的公式和符号。这些让数学看起来离我们的生活很远，且与文化艺术这类精神生活毫不相干。而实际上，数学来自人类对生活和世界的观察，以及对现实事物和问题的思考。我们力求在讲课过程中，通过多种思政元素和实际案例，拉近学生与数学这门抽象学科的心理距离，从中理解各自所学专业与数学的关系。我们首先是通过“开学第一课”实现此目标的。每年秋季为新生开课时，我们都会挤出时间为新生做一次关于数学课程的讲座。2020秋至2021年底我为智能平台学生讲授的课程是三个学期总学时为272学时的《工科数学分析》，于是我们在2020年秋讲的“开学第一课”是《从麦哲伦航线浅谈数学》。我们从麦哲伦航线讲起，到伽利略和高斯对数学的理解，最后落实到本学期开设的课程上，旨在让学生在学习中少走弯路并激发学生学习数学的兴趣。

该课程以“求实存真、探求真理和家国情怀”为德育目标，以数学基础知识为载体，讲授课程的过程中根据内容融入数学文化、数学思想和数学思维，将数学发展史融入日常讲课中，将古代数学著作尤其是中国古代数学家对数学发展做出的贡献融入到课堂中，通过日常的作业错题报告、试卷分析、开放性作业和学期总结等手段，对学生学习情况进行密切关注， 最终实现知识传授、能力培养与价值引领同向相行。

（四）教学效果及反思

（1）教学效果

通过实施课程思政，从学生的反馈效果来看，学生抛开了“数学就是计算”的偏颇理解，一是能结合我们对数学史和数学文化的讲解喜欢数学课，了解了一些抽象问题的来龙去脉，二是在结合生动案例学习数学问题的过程中能让学生在逻辑思维和数学思想的训练上有所收获，三是在分析问题解决问题的能力上有所提高，四是培养了学生面对学习困难时迎难而上和独立探究问题的精神。整体来讲，学生对此课程给予了很高的评价，该课程于2021年获批天津大学第三批课程思政立项，我们也荣获“2020年度求是学部学生最喜爱的任课教师奖”。

（2）教学反思

从反馈上看，学生还是觉得课时多，内容抽象难理解，当然，这也是数学课程的特点。我们也会在以后的学习中逐渐积累经验，尽可能地多融入课程思政元素，争取能在有限的时间内讲清更多问题的来龙去脉。

（一）案例名称

紧扣时代脉搏，固守科技匠心

——螺纹紧固件画法

（二）案例教学目标

1.知识目标 学习螺纹及螺纹紧固件的规定画法及标注方法。

2.能力目标 具有查阅螺纹紧固件国家标准，正确表达螺栓、双头螺柱和螺钉装配的图示能力。

3.价值目标 造就严谨细致的工作作风、认真负责的工作态度和团队合作精神。

（三）案例教学实施过程

（四）教学效果及反思

（1）教学效果

“螺纹紧固件画法”一节课，运用案例教学法，将价值引领与专业知识传授相融合，在养成工程思维，启迪工程智慧的同时，唤起学生内心深处对社会责任和科学精神的敬畏感。

把飞机事故案例引入课堂，用专业知识来分析、讲述质量不合格的工程将给人民生命和财产带来的严重损害，让学生初步建立责任意识和职业道德感。通过介绍高铁中选用的“永不松动的螺母”，引导学生厚植“敬业、精益、专注、创新”的大国工匠精神。正反两面的“工程案例”，帮助学生领悟遵循专业规范的极端重要性。

其次，一个机器或部件一般包括了主体结构与连接结构，我们看到的往往就是主体结构，感叹于功能与结构的完美结合，但“螺纹紧固件”却是隐藏起来的基础。让学生学会用辩证唯物主义思维来评判和审视形形色色的社会学知识，这是课程的价值引领和专业知识之间的关系。

（2）教学反思

把思政要素融入专业教学内容，做到“盐溶于水”并非易事，既要实现教学目标还要做到“润物细无声”，这就需要教师课前“显性”备课，课堂“隐性”讲授。紧扣国家政策和现实需求，增强学生社会责任感；坚持理论与实践相结合，提升专业价值认知；灵活运用情境教学，激发师生互动交流。保证专业内容的讲授深度广度不打折扣，还能适当延伸课堂空间，赋予专业内容新的价值内涵。

1. 抓住课堂教学主渠道，开展价值引领教育，形成“互动+案例”的课程思政模式。抓住首尾两课，在绪论中创建“课首语”和“闲言碎语”两个思政板块，在最后一课给出特殊寄语（图1）；打破课堂沉寂，以互动讨论启发学生思考，激励学生求知精神；结合课程内容引入思政案例，培养家国情怀（图2）。

图1 在绪论中创建“闲言碎语”板块，在最后一课给出特殊寄语

图2 结合课程内容引入思政案例：航发是卡脖子项目，盾构机已是大国重器

2. 拓展课程思政范围，探索网络课程思政，构建“线下+线上”的课程思政模式。充分利用新媒体技术，精心选择课程思政内容，将课堂思政向课外拓展。保留绪论思政两个板块，适当增加思政案例，在《理论力学》MOOC课程中引入思政教育（图3）。通过邮件、微信等与学生产生良性互动，为学生答疑解惑、解决思想难题，帮助学生健康成长，极大拓展了课程思政范围（图4）。

图3 在《理论力学》MOOC课程中引入思政教育

图4 在微信中向学生推送优秀文章和讨论问题

3. 联动开展课程思政，形成思政育人合力，构建“课程思政+思政课程”育人模式。课程团队负责人组织教研室老师开展课程思政研讨，将课程思政理念和经验向全体教师传授，转变教学观念，提升团队对课程思政的认识和理解（图5）；建设《理论力学》课程思政示范课，团队教师交流案例，以示范课带动课程思政工作；扩充课程思政团队，邀请马克思主义学院教师参与课程大纲制订、教案撰写、课程思政案例建设等工作（图6）。

图5 青年教师马志赛第一次上课中的思政案例

图6 邀请马克思主义学院教师参与课程思政建设

I. 设计思考：

1. 动静法是求解动力学问题的一种新方法，学生完全陌生；是一种非常简洁的方法，所用概念少、思想简单；又是一种重要方法，不仅必考，还是后续分析力学的重要基础；还是一种变革性方法，是科学中的典型创新。

2. 与动力学普遍定理比较，动静法所用学时较少（3学时）。因此，如何在较少的学时内，使学生既能理解该方法的思想内涵（不能只会做题），又可以快速学会使用，需要做好教学设计。

II. 课堂进程：分为三个基本进程。

进程1：首先从科学家达朗贝尔切入本节主题，然后引出惯性力概念和动静法思想（图7）：平衡质点（静平衡方程）→非平衡质点（牛二定律，板书）→（移项并引入惯性力，板书）形式上的“平衡”问题→动静法基本思想，再推广到质点系。

    图7 从科学家的故事切入主题，从牛顿定律引出达朗贝尔原理

该部分实际上像讲一个“小故事”，用时很短，所以很吸引学生的注意力。

最后，给学生提出一个问题：对刚体或刚体系，不可能对每个质点施加惯性力，如何处理？这便引出第二个进程（图8）。

图8 通过问题，引出第二个教学进程

通过“讲故事”，启迪学生“你是否在学习或工作中，能通过一个简单方式获得巨大的思想”，通过提问题，培养学生的拓展思维能力。

进程2：刚体惯性力与惯性力偶：针对常见的刚体三种运动形式（平动、转动、平面运动），讨论其上“惯性力系的简化”情况（图8~9）。

图9 转动刚体与平面运动刚体的惯性力系简化

该进程要花一定时间，要点在于：①不能只重点介绍施加惯性力和惯性力偶的方式、而忽视其推导过程；②推导过程中，有与静力学、运动学密切相联系的多个方面，通过这些联系，既可让同学对学过内容进行复习，又体现理论力学的“整体性”，也是学习方法上的“贯通性”；③在联系以往知识的时候，尽量采用提问方式，提问“如何处理”或“为什么”。

当讨论完三种情况后，再归纳三种情况的“统一性”和“特殊性”。这样，能有效培养学生融会贯通能力和科学思维方法。

进程3：用动静法求解动力学问题：这时，可应用动静法来求解具体问题了。要点：①首先给出“静力学解题步骤”，既要体现如何借用了静力学思想，又要突出要解决的是动力学问题（在哪里反映？）（图10）；②其次开展例题讨论，为了便于与前述动力学普遍定理的方法相比较，大多采用前面的例题（2~3个例题），并不同程度回顾普遍定理方法如何求解，以便不断复习，同时也是动静法与前述方法的比较（图11）；③最后讨论一个高速转子动反力的计算问题，该问题不仅能方便用动静法求解，还对“静平衡”、“动平衡”进行拓展讨论，并列举工程实例（如：航空发动机转子，航空发动机是“卡脖子”项目，也是课程思政案例）（图12）。

图10 达朗贝尔原理求解问题的特色

图11 “老例题”新方法（一题多解）

图12 动平衡问题及其拓展

拓展理解：不仅使学生掌握本方法，还提出两个问题，让学生思考并讨论（图13）。

图13 关于达朗贝尔原理的拓展思考

1. 动静法与动力学普遍定理的等效性；

2. 既然动静法这么好用（简单方便），为何还要花那么多时间讨论普遍定理？

（四）案例教学效果及反思

通过“讲故事”的教学方法改革，使学生对这一陌生方法有了一个快速理解；通过提问和讨论，提升了学生学习的主动性和兴趣；通过引入课程思政元素，培养学生科学思维能力与家国情怀。

通过问卷，学生反馈主要收获包括：①力学的思维模式；②更加重视基本概念的理解；③对实际应用的延伸；④自主学习增强；⑤大作业提高了动手能力和团队协作能力。100%同学反映该课程包含了课程思政（表1）。

表1 课后问卷调查汇总

（一）总体思路

在“非线性光学”课程中，立足于课程本身的前沿性、基础性、对科技前沿和重大需求的支撑性，充分考虑三年级本科生具有一定的物理基础但专业知识较为匮乏、喜欢学习探索新事物、参与实践活动的积极性高的群体特点，本课程开展课程思政教学重点聚焦培养学生的家国情怀、国际视野、专业认同感和求知欲。

为了在基础理论性课程中实现良好课程思政教学效果，我们将新工科“天大行动”的三问精神与课程思政的指导思想有机结合，问技术发展该内容，问学生志趣变方法，问内外资源创条件，将课程思政教学内容以潜移默化的形式融入专业知识教学。具体实现方法如下：

（1）在讲授各种非线性光学效应基本原理、规律及应用时，注重新老知识的融合，通过清晰的科学发展脉络展现非线性光学知识体系的演变过程，摆脱书本内容的限制，将最新的国际前沿知识融入课堂教学，增强学生的求知欲，拓展其国际视野；

（2）注重培养学生的学习兴趣，在讲授非线性光学理论知识过程中，加强相关背景及发展历程的教育，融入与生活相关甚至对人类社会形成重大影响的非线性光学应用案例，介绍非线性光学发展史上相关的数十项诺贝尔奖，增强学生的专业认同感和自豪感；

（3）充分挖掘与非线性光学相关的课程思政资源，如该领域的国之重器、本专业培养的杰出科学家（姚建铨院士、李儒新院士、王清月教授等）典型案例以及非线性光学技术对我国科技和产业发展提供的重要支撑实例，培养学生的家国情怀及自强不息的奋斗精神。

在考核评价中，通过学生的课堂表现、课后作业、课程设计及期末考试进行综合评价，提升平时成绩比例至30%，通过课堂内外多种方式畅通与学生交流的途径，实现学生对教学内容尤其是思政内容的及时反馈与评价，以评促教，以评促改，促进课程思政教学效果的不断提升。

（一）案例名称

我国独步世界的深紫外非线性晶体技术

（二）案例教学目标

知识层面，掌握BBO、LBO、KBBF等紫外非线性晶体所属的晶体类型、物理特性、主要功能及应用方式；能力层面，具备利用上述非线性晶体设计紫外激光器并设计晶体相位匹配条件的能力；情感层面，了解我国在深紫外非线性晶体技术方面的领先技术、垄断优势、由此实现的先进重大科学仪器及对相关领域科学发展的带动作用，激发学生的家国情怀、专业认同感和自豪感，树立投身激光行业报效祖国的决心。

（三）案例教学实施过程

本案例基于此前的学习内容，归纳紫外波段非线性光学晶体材料的一般要求，介绍BBO、LBO、KBBF等几种典型“中国牌”紫外非线性晶体的发展历程、材料特性、功能及应用方式，教学重点及难点在于上述几种材料的相位匹配角度计算。其中，以KBBF晶体为切入点引入思政教育内容，讲授我国在深紫外非线性晶体技术方面的国际领先地位和取得的重大成就，激发学生的家国情怀、专业认同感和自豪感。本案例的教学时长约为25分钟。

在课程思政与专业教学内容的结合上，由工业、科研等各领域对紫外激光器的重大需求出发，引出科学家在紫外激光技术方面的追求目标——实现更短的激光波长。虽然BBO、LBO晶体在紫外波段具有很好的性能，但受限于透光范围无法将激光的频率进一步延伸至200nm以下。直到上世纪90年代，我国研究团队在国际上首先生长出大尺寸KBBF晶体，该晶体能够将常见的近红外激光转化为史无前例的176nm波长深紫外激光，从而实现深紫外固体激光器，这在国际上引起巨大反响。

在财政部专项资金的支持下，我国突破了四元相图和局域自发成核生长等技术，实现了高质量大尺寸KBBF晶体，发明了该晶体的特殊使用技术—棱镜耦合器件（获中、美、日发明专利），突破了波长非线性调控和光束指向精确补偿等技术，研制成功8种国际首创深紫外全固态激光源，使我国成为世界上唯一能掌握精密化、实用化深紫外激光技术的国家。在深紫外固体激光器基础上，我国组织优势力量，研制成功深紫外拉曼光谱仪、深紫外光电子发射显微镜、深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光光致发光光谱仪、深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪、基于飞行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪、光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪8种国际首创的深紫外前沿装备，在高温超导、催化反应、石墨烯、拓扑绝缘体和超宽禁带半导体等前沿科学研究领域中不断取得重要的先进成果，已有近百篇论文发表于Nature及子刊等国际顶级期刊，不断推动相关科学仪器行业的科技进步，创建了新的科技前沿。

我国独创的KBBF晶体及研制的深紫外激光装备

英国《Nature》杂志刊文报道中国在深紫外激光

晶体领域的垄断地位

2009年，我国意识到KBBF晶体的重大战略意义，随即停止对外出口，并不再对国外进行技术交流和内容展示。换言之，我们的KBBF晶体对国外实现了长期的技术封锁。英国《Nature》杂志曾刊文“China’s crystal cache”报道中国在深紫外非线性晶体领域的垄断地位。直到2019年5月，美国APC公司才打破我国的垄断，并对外宣称“我们终于突破了中国人的技术封锁，掌握了KBBF单晶制备工艺”。

在我国高端仪器设备屡屡受到国外“卡脖子”的现状下，我国在深紫外激光技术领域却已形成“材料－器件－装备－科学研究”完整创新链，成为自主研发高精尖仪器的成功范例。在课堂讲授过程结束后，通过组织分组讨论KBBF的应用案例，使学生进一步深入了解深紫外非线性晶体材料及发展情况，激发学生的家国情怀、专业认同感和自豪感。同时，结合热门时政问题，布置课后作业“高端极紫外光刻机”，以目前我国面临的重大困难供学生进行调研及反思，促使其树立投身激光行业报效祖国的决心。

（四）案例教学效果及反思

1. 教学效果

该教学案例包含课堂讲授、分组讨论及课后调研汇报等多种形式，将非线性晶体相位匹配原理、晶体材料基础知识、深紫外激光器等专业知识与我国在该领域取得的重大成就及面临的困难联系起来，在学生中引起了强烈共鸣，大家在课堂讨论中参与度很高。根据课堂讨论及课后调研情况可以判断，大家对专业知识的掌握成都良好，同时也充分认识到本课程的重要意义，理解本课程对国家战略新型行业和高端仪器装备的支撑作用。因此，本教学案例很好地激发了学生的学习兴趣，增强了投身本专业科学研究及工程应用的信心和决心，实现了课程思政教学目标。

2. 思政教学反思

（1）课程思政教学评价体系还需要完善。教学评价需一方面要坚持人才培养效果这一首要标准，另一方面也应当服从价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标，但目前本教学案例与上述两点的结合度还不够紧密，尤其是在学生能力培养及效果方面的考虑有所欠缺，今后应当有针对性地改进。

（2）课程思政教学手段和方法亟待创新。虽然在教学中采用了课堂讲授、分组讨论、课后调研等多种形式，但实际操作中还过于死板，灵活性不够，师生互动还需要加强，课程思政资源也应当进一步挖掘和丰富。

（一）教学设计：

1、设置合理的思政教育融入点

2、内容丰富、形式多样的思政教学设计

引入王守融诞辰100周年纪录片和中国仪器仪表学会建会40周年（仪脉相承，大国重器）宣传片，结合仪器领域代表性人物、事迹和校史馆大量历史图片、数据等，讲述专业的历史沿革和专业内涵和外延；贯通课堂讲授与讨论，阐明与领会专业的培养目标、毕业要求和课程体系的设计及支撑关系；融合课堂展示和实验室参观、演示、体验，了解学科的方向和特色。从而达到增强专业自豪感、认同感，增强爱专业、爱院、爱校，塑造具备家国情怀的天大品格的思政德育目标。

通过王守融先生诞辰100周年纪录片，回顾其求学、留学、工作的经历，结合叶声华院士、张国雄教授、张以谟教授、蒋承志教授对王先生的评价、讲述，和一大批珍贵的历史图片、影像资料等，梳理仪器专业的创立和发展历程（坚持与不懈——精密仪器工程的“创业家”），从而清楚仪器专业的起源，认识到天津大学仪器类专业是我国建立最早的仪器专业，经历了几代仪器人的努力和近70载的专业发展历程，取得了今天显著成就，激发对仪器专业的认同感和自豪感，热爱仪器专业和行业。

（四）教学效果及反思

通过该案例，学生了解了天津大学仪器专业的起源，认识到天津大学仪器类专业是我国建立最早的仪器专业，经历了几代仪器人的努力和近70载的专业发展历程，取得了今天显著成就，激发了对天津大学仪器专业的认同感和自豪感，也更加热爱仪器专业和行业，为后续努力学习仪器专业知识，培养仪器实践能力，推动我国测试测量技术进步和仪器产业发展贡献力量。

该视频教学案例与校史馆、专业实验室参观相结合，更能有直观的认识和感受，效果会更好。

（一）总体思路

我校生物医学工程专业是国家首批一流本科专业建设点，是“新工科” 和“新医科”改革背景下医工交叉融合的典型专业，专业目标是培养“懂医学知识的工程师”。生理学是其中最重要的医学基础课程之一，是学生了解人体功能、运行和调节机制的唯一渠道，能够为今后学习其他专业核心课、为从事生物医学工程产品的生产和研发提供必不可少的理论知识和临床认知基础。

课程团队结合学校、学科特色以及专业人才培养的要求，构建“医工结合生理学课程思政体系”，围绕“医工思维、临床为本、实验创新”理念，深入挖掘出课程蕴涵的四方面思政元素，即：政治认同与家国情怀、科学精神与创新能力、专业认同与职业道德、生命伦理与社会责任。团队教师以临床案例、时政新闻、科技前沿、学科发展史、中华民族传统文化、自身经历等思政素材为载体，凭借扎实的教学基本功、巧妙的教学设计、多元的教学手段、超强的亲和力，与学生产生情感共鸣，充分将知识传授、能力培养和价值塑造三位融为一体，引导学生树立正确的人生观、世界观、价值观，达到入耳入脑更入心的目的。

生理学课程思政建设总体设计

（一）案例名称

从肺通气到“战疫”重器（第六章呼吸生理/第一节肺通气的原理）

（二）案例教学目标

知识目标：

1. 掌握肺通气动力原理、胸膜腔的生理意义、肺泡表面活性物质的生理功能。

2. 熟悉呼吸机改善通气障碍的原理。

3.了解人工呼吸、海姆利克急救法及其原理、ECMO工作原理。

能力目标：

1. 分析问题能力：能运用已学心脏泵血机制原理迁移分析出肺通气的动力,运用肺通气原理类比分析呼吸机的工作原理。

2. 思辨能力：深刻理解肺通气动力与阻力的辩证关系，并能据此分析具体病例中临床症状的原因。

思政目标：

1.以临床案例问题导入、最新科研进展和病例讨论环节，使学生认识以解决人类健康问题为最终目的的专业本质，激发对科学问题的探索欲望和创新精神。

2.结合急救方法的介绍，培养学生形成珍爱生命、保卫生命的生命观，认识以人为本的学科本质。

3.结合“鱼跃呼吸机”在疫情期间的表现和人工膜肺ECMO的研发进展，使学生认识到我国日益增强的科技实力，了解相关行业的现状和发展，树立大国科技自信，增强专业、行业认同感，引领学生树立为国奋斗、勇担大任的理想信念，加深将“小我”融入“大我”的思想认识。

（三）案例教学实施过程

课前部分：通过雨课堂布置自学内容

微课视频和教材：呼吸系统的组成和结构、呼吸的全过程、呼吸运动的类型和特点，自学时间约20分钟。

呼吸系统解剖微课视频

课堂教学部分：

1. 临床案例导入，提出问题，明确本节学习内容-呼吸原理。2 min

结合期刊文献中发表的首例新冠肺炎患者的病理结果，提炼出3个与本节内容有关的生理学问题（图2），激起学生思考和学习兴趣。

（1）该患者在感染2019-nCoV后为什么有气促和呼吸困难，而普通感冒无此症状？

（2）为何有创或者无创氧气支持可以改善患者呼吸功能障碍？

（3）为什么患者即使在高浓度吸氧的情况下还出现严重缺氧？

临床案例问题导入

2.自学内容检测，利用雨课堂随机点名互动回答问题。3 min

问题1. 填空题：普通的感冒发烧往往伴随着打喷嚏、流鼻涕等卡他症状，这些是（上）呼吸道感染的结果。总结呼吸系统的组成。

问题2. 判断题：生理学中呼吸的概念和我们生活的意思一致，就是指通过鼻或嘴吸入和排出气体。（x）总结呼吸的概念及其过程，引出本节肺通气的概念：气体进出肺（板书）。

设计意图：通过两个问题检验学生自学效果并做复习，保证所有学生的知识储备相同。同时强调生理学与每个人的身体健康息息相关，虽然运用生理学知识可以解释生活中的许多生理现象和问题，但也要注意生理学的概念与生活中概念的混淆。

3. 掌握肺通气的动力 （重点内容，分组讨论后学生回答）。15 min

提问：为何呼吸时气体会进出肺？将肺通气的动力与心脏的泵血机制做类比和知识迁移，学生开展分组讨论和分析得出肺通气的直接原因与根本原因，通过板书作图进一步分析呼吸过程中肺内压力的变化特点（见下图）。

整体板书设计

引出肺通气原理的在急救方法中的体现：人工呼吸和海姆利克急救法改善肺通气障碍，利用急救视频展示使学生体会到掌握正确急救本领的重要意义。

肺通气原理在急救中的应用

通过雨课堂开展过程考核，检测对呼吸原理的理解情况。题目并不是简单的验证知识（学生正确率不高），而是在已学知识的基础上要经过思考、自主推导才能得出新知识，有利于学生主动思考，提高解决问题能力。

引出对呼吸机原理的介绍,结合板书作图解释呼吸机治疗新冠病毒的炎症机制并回答开篇中的前2个问题。

雨课堂测试题与呼吸机战疫故事

【思政育人】科技“战疫”-中国制造在国际标准前完美转身。结合鱼跃公司在疫情期间的事例展开讲述。使学生从呼吸机行业的角度感受国家政策与行业发展的关系，引导学生关注行业发展，感受中国企业为全球疫情防控贡献专业、高效、精准的中国力量和中国担当，从而坚定信心、树立远大理想，培养学生家国情怀和勇攀科技高峰的理想。

4. 掌握胸膜腔负压的形成原因及其生理意义。5 min

问题引导：从肺呼吸的原动力中提出问题：肺为何能随胸廓而运动呢？学生通过预习和已有解剖学知识回答因为有胸膜腔的存在。接着让学生观察记录到胸膜腔内压的变化与肺内压变化比较。进而提问：胸膜腔负压形成的原因？-难点

难点突破：通过将胸膜腔负压的形成与生活中手机贴膜的原理类比，让学生能够直观的理解其原因。

雨课堂测试题：关于胸膜腔负压生理意义的叙述，错误的是（B）

A 胸膜腔负压消失可导致肺塌陷           

B 使中心静脉压升高

C 维持正常肺通气                       

D 有利于静脉回流

E 保持肺的扩张状态

5. 掌握肺通气阻力中肺泡表面活性物质的作用及其生理功能。15 min

问题导入：为什么该患者即使在高浓度吸氧的情况下为什么还出现严重缺氧？引导学生分析出可能的答案，课堂互动回答引出本知识点。

【思政育人】通过最新科研进展介绍，展现科研人员通过阐明新冠病毒的作用机制在战疫过程中发挥的巨大贡献，激发学生大国科技自信和创新精神。

关于新冠病毒作用靶点的研究

讲解肺泡表面张力的概念及肺泡表面活性物质的生理意义-难点突破：

1)   问题引导法：通过一系列问题的回答，肺泡表面张力导致什么结果？为什么肺不会塌缩？引出肺泡表面活性物质的学习，并讲解其存在的重要意义。

2)   联系生活实例：并播放测试表面张力的小视频，使学生深刻理解表面张力这一概念。

3)   病例讨论分析：学生分组讨论病例中涉及到的生理学知识，并据此分析其各种临床表现和指标出现的原因，学生通过雨课堂投稿功能发送讨论后答案（图7）.

意图：锻炼学生综合分析临床问题并利用所学知识解释其病理机制的能力。

 病例讨论题目

6. ECMO困境 3min

【思政育人】再次回到“引入”中的第3个问题，进一步提出：在呼吸机失效的情况下，如何挽救急重症患者的生命？学生由疫情期间所知答出：ECMO。即引出另一“战疫重器-人工膜肺系统”教师简单讲解其工作原理、研发难点和我国研发进展，介绍我国在高端医疗器械研发方面的短板和进展，引导学生体会多学科交叉的重要意义，并鼓励同学利用专业所学为国家健康事业而努力奋斗。

医工交叉战疫科技难题

7. 总结 2min

运用板书总结本节课重点学习内容，并布置课后思考题。

（1）家用呼吸机与医疗呼吸机有何区别？

（2） 为何不能将家用呼吸机直接用于病患？

（3） 肺纤维化和肺气肿患者呼气、吸气哪个困难？

实验部分：

自学“肺通气的评价指标” 并通过人体生理学实验进行巩固。

实验内容：人体呼吸运动的描记及其影响因素，人体肺通气量的测定。

（四）案例教学效果及反思

本案例与当下时代背景和热点（新冠肺炎）紧密相关，通过问题导向启发式、讨论式和人体实验教学方法，以临床案例、社会新闻、最新科研进展等素材，充分激发学生对本节内容学习兴趣，有效的引导学生独立思考、充分表达、勇于提出和交流想法。通过优化教学内容，增加高阶性内容（呼吸机原理、人工膜肺系统、临床病例），创新性实验（人体生理学实验），提高课程挑战度。通过结合雨课堂智慧教学工具，增强互动的同时及时得到学习情况的反馈，使课堂活起来。

在思政育人方面，将思政“小课堂”与社会“大课堂”结合起来，能够体现医工结合在高端医疗器械研发中的重要意义，由于从中挖掘出的思政元素（专业认同与家国情怀等）易于被学生所接受，达到了较好的思政教学效果。达到将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体的目的。

在学生评价方面，通过调查问卷发现，其中约86%的同学认为进行课程思政教学有必要/很有必要；98%的同学对课程思政形式满意/很满意。对具体思政案例的调查发现，89%的学生认为思政内容丰富/很丰富。其中医工交叉类的案例效果更受欢迎。几乎全部学生认为自己在思想认识、专业素养、学习兴趣、拓展视野、社会责任方面都有了显著提高在各个方面的认识都有了很大程度提高。

摘取一名学生对本节课评价反馈

生物医学工程专业吴同学：课程一开始介绍抗疫期间北航生物医学工程高精尖创业中心所研发的便携式人工心肺 ECMO，在抗击疫情的第一线发挥着重要作用，这是医工交叉在此次疫情中所发挥的作用之一。也让我真实的感受到生物医学工程这个专业与现实的紧密连接，也明白作为一个医仪人、天大人身上的责任与担当，应该更努力，脚踏实地。研发一个设备不仅仅需要坚实的理论基础与不断的实践，更要有坚持不懈，不怕困难，迎难而上的勇气与决心。