張雪艷 史 劍 張文靜

（國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院 湖南·長沙 410003）

0 引言

2016年習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出“要使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。這給傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)當(dāng)中融入思想政治教育元素帶來新的契機(jī)。

2019年5月，黨中央出臺了《關(guān)于進(jìn)一步弘揚科學(xué)家精神加強(qiáng)作風(fēng)和學(xué)風(fēng)建設(shè)的意見》，要求大力弘揚胸懷祖國、服務(wù)人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求實精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻(xiàn)精神，集智攻關(guān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神，甘為人梯、獎掖后學(xué)的育人精神。2020年9月，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平在科學(xué)家座談會的重要講話進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)科學(xué)成就離不開精神支撐。科學(xué)家精神是科技工作者在長期科學(xué)實踐中積累的寶貴精神財富。

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，向海而興，背海而衰，這是一條亙古不變的鐵律。十八大提出建設(shè)海洋強(qiáng)國，作為涉海院校，要想培養(yǎng)時代需要的海洋科技工作者，更應(yīng)該對課程思政海洋學(xué)學(xué)員職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)中的意義進(jìn)行思考與探索。提高學(xué)生辨別是非的能力，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀；以立德樹人為導(dǎo)向和理念，真正把培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞暮Ｑ蟾咚刭|(zhì)人才。

1 教學(xué)內(nèi)容匹配的思政設(shè)計思路

1.1 教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情分析

海洋數(shù)值預(yù)報作為數(shù)值計算在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用課程，主要包括建立數(shù)學(xué)物理模型、建立求解的計算方法和計算機(jī)實現(xiàn)三個階段。那么要求學(xué)生具有物理海洋學(xué)方程的基礎(chǔ)、數(shù)值分析的基礎(chǔ)和計算機(jī)編程實現(xiàn)的基礎(chǔ)。對于海洋科學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，先學(xué)習(xí)過物理海洋學(xué)和計算機(jī)程序設(shè)計語言，基本具備物理海洋學(xué)和計算機(jī)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，但是中間數(shù)值分析的內(nèi)容學(xué)員沒有學(xué)過，需要教員在課堂上進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí)。所以，海洋數(shù)值預(yù)報是一門理論性、技術(shù)性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，包括海洋模式基本方程組、數(shù)值方法基礎(chǔ)、二維流場數(shù)值模式、三維流場數(shù)值模式、海浪數(shù)值模式、天文潮數(shù)值模式、風(fēng)暴潮數(shù)值模式、海浪數(shù)值模式、海洋環(huán)流數(shù)值模式等基礎(chǔ)和實踐內(nèi)容。其中，海洋模式基本方程組，是海洋科學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)過的專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容，而數(shù)值方法基礎(chǔ)、二維流場數(shù)值模式、三維流場數(shù)值模式需要數(shù)值計算、計算流體力等理論基礎(chǔ)，海洋科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)相對薄弱。

1.2 科學(xué)家內(nèi)容引入的的理念

面對抽象的、理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，學(xué)生容易感覺枯燥，喪失學(xué)習(xí)興趣。這必然會影響學(xué)習(xí)效果，但這些理論卻是進(jìn)行海洋數(shù)值預(yù)報必須具備的基礎(chǔ)，也是后續(xù)開展相關(guān)保障或者研究工作所必須具備的專業(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng)。如上所述眾多問題影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，很多學(xué)者對此進(jìn)行了有益的探討。為增強(qiáng)課程的趣味性，使學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握眾多的方法并學(xué)以致用，筆者在多年的教學(xué)實踐中也進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革。

換個思路，課程中的方法、公式、定理是枯燥乏悶的，科學(xué)家是活生生的，科學(xué)家的故事、精神是引人入勝的、令人感動的，在專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)家門之間革命友誼和提攜互助，甚至于愛恨情仇，學(xué)科傳承的脈絡(luò)，也會提高學(xué)員的參與感和學(xué)科榮譽(yù)感、使命感。

在海洋科學(xué)、計算方法的產(chǎn)生發(fā)展歷程中，誕生許許多多的科學(xué)家，這些科學(xué)家們有的家境殷實，有的出身貧寒，有的堪比神童，有的刻苦努力，有的在一個領(lǐng)域求精求新，有的高齡轉(zhuǎn)行，但是所有的科學(xué)家們都為我們留下了寶貴的知識財富和精神財富，值得我們銘記，也值得我們學(xué)習(xí)。

2 科學(xué)家精神進(jìn)課堂的思考

2.1 內(nèi)容相關(guān)科學(xué)家引入，活躍課堂氣氛

數(shù)值計算環(huán)節(jié)是鏈接海洋物理過程模型到計算機(jī)算法實現(xiàn)，輸出預(yù)報的重要橋梁，數(shù)值計算部分內(nèi)容也是課程的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，是后面海浪、天文潮、風(fēng)暴潮、海洋環(huán)流數(shù)值預(yù)報的基礎(chǔ)。

進(jìn)行數(shù)值預(yù)報，首先要做就是將基本方程離散，最簡單、通用、容易掌握的方法就是有限差分方法，最常用的就是有限差分的方法就是泰勒級數(shù)構(gòu)造有限差分，教材本身的內(nèi)容是利用函數(shù)的泰勒展開構(gòu)造出一階導(dǎo)數(shù)的向前差分、向后差分、中央差分以及二階導(dǎo)數(shù)的中央差分，介紹它的構(gòu)造方法、階段誤差及構(gòu)造更高階的精度的差分的方法，這樣的流程下來，雖然內(nèi)容充實，思路清晰。但是眾多的公式推導(dǎo)，總是枯燥的，我們在這里，就引入英國著名數(shù)學(xué)家布魯克·泰勒的生平事跡，以及跟課程內(nèi)容緊密相關(guān)的有限差分的誕生及它的重要意義，來調(diào)節(jié)課堂氣氛。

布魯克·泰勒（Brook Taylor）1685年8月18日出生于英格蘭米德爾塞克斯郡的埃德蒙頓市，1731年12月29日卒于倫敦），泰勒出生于英格蘭一個富有的且優(yōu)點貴族血緣的家庭他的全家，尤其是它的父親，都非常喜歡音樂和藝術(shù)，這對泰勒一生的工作造成了極大的影響，人說在它的兩個主要科學(xué)研究課題：弦振動問題及透視畫法，中就可以看出音樂和美的內(nèi)容。在1715年發(fā)表的《正和反的增量法》（Methodus incrementorum directa etinversa）為高等數(shù)學(xué)添加了一各新的分支，那就是海洋數(shù)值預(yù)報課程的基礎(chǔ)有限差分方法，所以泰勒是有限差分理論的奠基者；他還提出了著名的泰勒公式，約瑟夫·拉格朗日稱這個公式為“導(dǎo)數(shù)計算的基礎(chǔ)”。這里面還有許多有意思的科學(xué)趣事，其中之一就是，關(guān)于泰勒定理的優(yōu)先權(quán)之爭，J·伯努利在1694年在《教師學(xué)報》上發(fā)表過于泰勒定理相同的結(jié)果，所以很多人尤其是歐洲大陸的數(shù)學(xué)家認(rèn)為定理應(yīng)歸于伯努利，實際上，泰勒和J·伯努利之間的爭論是牛頓和萊布尼茨誰首先發(fā)明微積分的爭論的延伸。這場曠日持久的辯論賽，即推動了科學(xué)的發(fā)展，也使雙方受到了損害。

2.2 國內(nèi)科學(xué)家的引入，強(qiáng)調(diào)愛國精神

在離散方程的另外一種重要的方法就是有限元法，也是我們學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一，相對有限差分方法，有限元法更復(fù)雜，公式更加繁瑣，課標(biāo)要求理解有限元的思想。為了更好地達(dá)到這一要求，需要介紹有限元的發(fā)展歷程。

在有限元領(lǐng)域，有我們中國科學(xué)家的身影，那就是我國計算數(shù)學(xué)的先行者，馮康院士，在20世紀(jì)60年代，馮康就獨立于西方創(chuàng)始了有限元方法，并把它用來解決當(dāng)時三峽大壩的設(shè)計問題。如今這一成就已為全人類所共享。80年代初，他功成名就、享譽(yù)國際，但在花甲之年，他卻毅然轉(zhuǎn)行進(jìn)入一個全新的領(lǐng)域，哈密爾頓系統(tǒng)的辛幾何算法，從而開辟了一個全新的有廣闊應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域。在他去世的時候，美國數(shù)學(xué)會會長皮特·拉克斯在該學(xué)會會刊上，為馮康撰寫了悼文，這樣形容他：“那個小老頭，他瘦小的身影不知疲倦，聽到提問眼睛就發(fā)光?！逼ぬ亍だ怂挂彩俏覀冋n程中出現(xiàn)的科學(xué)家，他的拉克斯等價定理，是進(jìn)行差分格式性質(zhì)分析的重要依據(jù)。

馮康院士是為數(shù)不多的，我國自主培養(yǎng)的科學(xué)家，在功成名就之后，也有很多國外研究機(jī)構(gòu)投來橄欖枝，但馮院士不為所動，堅定地堅持著自己的祖國，自己的科學(xué)事業(yè)和祖國的人民。真正做到了一個大寫的人字，具有獨立自由的科學(xué)精神、獨立自由的人、一個誨人不倦的老師。

這不正是習(xí)主席倡導(dǎo)的科學(xué)家精神么，胸懷祖國、服務(wù)人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求實精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻(xiàn)精神，集智攻關(guān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神，甘為人梯、獎掖后學(xué)的育人精神。

這樣的內(nèi)容，在課堂中即是思政的內(nèi)容，也可以很好地調(diào)節(jié)課堂氣氛和節(jié)奏，讓學(xué)員從公式的推導(dǎo)，邏輯的遞進(jìn)，內(nèi)容的學(xué)習(xí)中得以緩沖，了解方法的發(fā)展，大師的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)的階梯，走進(jìn)科學(xué)家的圈子，知曉前因后果，提高學(xué)員的參與度和知識學(xué)習(xí)的全面性。

3 結(jié)論

2019年習(xí)近平在召開全國學(xué)校思想政治理論課教師座談會指出“各級學(xué)校要貫徹黨的教育方針，堅持社會主義辦學(xué)方向，落實立德樹人的根本任務(wù)；堅持教育為人民服務(wù)、為中國共產(chǎn)黨治國理政服務(wù)、為鞏固和發(fā)展中國特色社會主義制度服務(wù)、為改革開放和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人”。海洋數(shù)值預(yù)報是一門數(shù)值方法、海洋科學(xué)、程序設(shè)計的多學(xué)科交叉融合課程，是海洋科學(xué)專業(yè)的核心課程，并且課程偏理論，前四章基礎(chǔ)部分涉及較多的數(shù)值方法的內(nèi)容，在課程總引入涉及到的科學(xué)家介紹，不僅可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，而且可以引導(dǎo)學(xué)員學(xué)習(xí)科學(xué)家的胸懷祖國、服務(wù)人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求實精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻(xiàn)精神，集智攻關(guān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神，甘為人梯、獎掖后學(xué)的育人精神，進(jìn)而提高課堂效果，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞暮Ｑ罂萍既瞬拧?/p>