數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗課程思政教學(xué)設(shè)計與實現(xiàn)

李玲娜 杜卓婷 田東紅 葛曉春

摘? 要：課程思政是在進行專業(yè)知識教學(xué)過程中圍繞課程教學(xué)目標實施的，優(yōu)質(zhì)的課程思政教學(xué)應(yīng)做到有機融入課程思政元素，“如鹽入味”。將數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)實驗的知識與工程實際案例緊密融合，在案例中充分挖掘思政元素，拓展教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式，改革評價方式，注重培養(yǎng)專業(yè)素養(yǎng)的同時，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，突出專業(yè)課程教學(xué)的育人導(dǎo)向，為其他專業(yè)類課程的課程思政教育改革提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗;課程思政;教學(xué)設(shè)計;實現(xiàn)路徑

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）36-0177-04

Abstract： The ideological and political education in curriculum is implemented around curriculum teaching objectives in the course of professional knowledge teaching. High-quality ideological education should realize the natural integration of the elements of ideological education into the course， which is like adding salt in the dish. The paper closely integrates the knowledge of mathematical models and mathematical experiments with actual cases in life， fully excavatesideological and political elements in cases， expands teaching content， innovates teaching models， reforms evaluation methods， focuses on cultivating professional qualities， and guides students to form the correct world view， the outlook on life and values， emphasizes the education orientation of professional curriculum teaching， providing reference for the reform of ideological and political education in other professional courses.

Keywords： Mathematical Model and Mathematical Experiment; the ideological and political education in all courses; teaching design; realizing route

一、研究背景

2014年，上海市高校開始探索如何解決大學(xué)生思想政治教育的“孤島”困境，尤其是解決思想政治理論課與其他課程之間實際存在的“兩張皮”現(xiàn)象[1]。2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強”，“其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，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)”。2017年，教育部召開2017年高校思想政治理論課教學(xué)質(zhì)量年上海調(diào)研片會暨高?！罢n程思政”現(xiàn)場推進會，推動全國各地各高校深入開展思政課教學(xué)質(zhì)量年各項工作，同時提出“讓所有課都上出‘思政味’，所有任課教師都挑起‘思政擔(dān)’”。同年12月，教育部發(fā)布《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實施綱要》，指出要大力推動以“課程思政”為目標的課堂教學(xué)改革[2]。2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，指出課程思政建設(shè)的總目標是立足于解決“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”這一根本問題，圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這個核心點，在全國所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進，讓課程思政的理念在各地各高校形成廣泛共識，全面提升廣大教師開展課程思政建設(shè)的意識和能力，建立健全協(xié)同推進課程思政建設(shè)的體制機制，構(gòu)建全員全程全方位育人大格局，努力培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時代新人，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。

課程思政是我國建設(shè)世界一流大學(xué)和世界一流學(xué)科的重要環(huán)節(jié)[3]。進行課程思政的關(guān)鍵是針對不同專業(yè)課程挖掘課程思政元素，并恰當(dāng)?shù)嘏c專業(yè)知識教學(xué)相融合。

數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容具有豐富的教學(xué)案例，在課程思政教學(xué)設(shè)計上具有先天優(yōu)勢。該課程于2018年列入四川省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育示范課程，2020年入選首批國家級線上線下混合式一流課程，已經(jīng)積累了非常豐富的線上線下教學(xué)資源，許多數(shù)學(xué)建模案例來源于實際工程問題，其中蘊含豐富的思想政治教育元素，為教師在教學(xué)中進行思政教育創(chuàng)造了可能性和可行性。下面以數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗課程為例，介紹本課程的課程思政教學(xué)設(shè)計。

二、課程簡介

數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗課程是為提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和訓(xùn)練綜合能力所開設(shè)的一門課程，既可以作為高校數(shù)學(xué)類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)核心課，也可以作為其他專業(yè)開設(shè)的跨學(xué)科選修課。課程旨在通過對常見數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)軟件的介紹，使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)建?；舅枷?、基本原理和基本方法，拓展學(xué)生的視野和跨學(xué)科的知識。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)研究方法簡化分析實際問題、建立數(shù)學(xué)模型、熟練運用數(shù)學(xué)軟件編程求解的能力，初步鍛煉科技論文的寫作能力，使學(xué)生體驗運用數(shù)學(xué)知識將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題并加以求解的全過程，進一步了解數(shù)學(xué)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，既弘揚求實精神，又鼓勵敢于創(chuàng)新的精神，踐行社會主義核心價值觀，培養(yǎng)學(xué)生集智攻關(guān)、團結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神。

三、課程教學(xué)目標設(shè)置

思政育人目標：堅定學(xué)生對中國共產(chǎn)黨的信任以及對科學(xué)社會主義的信仰;弘揚愛國主義精神，厚植愛國主義情懷;傳承科學(xué)家精神，培養(yǎng)學(xué)生勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，以及集智攻關(guān)、團結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神;樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，踐行社會主義核心價值觀，激勵學(xué)生自覺踐行愛國、敬業(yè)、求實、奉獻的精神。

知識目標：課程旨在通過對數(shù)學(xué)模型概念、數(shù)學(xué)建模方法、數(shù)學(xué)軟件的介紹，使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)建模的基本思想、基本知識和基本方法，拓展學(xué)生視野和跨學(xué)科的知識。

能力目標：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)研究方法簡化分析實際問題，建立數(shù)學(xué)模型，熟練運用數(shù)學(xué)軟件編程求解，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識描述規(guī)律、解釋現(xiàn)象的能力，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料獲取信息、自主學(xué)習(xí)、現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的能力;初步鍛煉學(xué)生科技論文的寫作能力;培養(yǎng)學(xué)生的溝通、表達、交流能力。

素質(zhì)目標：培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識，使學(xué)生體驗運用數(shù)學(xué)知識將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題并加以求解的全過程，進一步了解數(shù)學(xué)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究精神和團隊合作精神。

四、課程思政教學(xué)設(shè)計

本課程共64學(xué)時，包括理論教學(xué)48學(xué)時和實驗教學(xué)16學(xué)時。課程緊緊圍繞融入社會主義核心價值觀教育、愛國主義教育、科學(xué)家精神等方面全面進行課程思政教學(xué)設(shè)計[4]，每章選擇1-2個課程思政切入點，融入思政元素，實現(xiàn)“如鹽入味、潤物細無聲”的效果。

思政元素設(shè)計具體如表1所示。

以表1中第8個課程思政元素為例，教師介紹問題背景并提出問題：地震波數(shù)值模擬技術(shù)是探明碳酸鹽巖這一類油氣儲集層地下地質(zhì)情況的重要手段，由研究人員通過地震波記錄儀記錄地震波信號，推斷地球內(nèi)部構(gòu)造情況，如地層結(jié)構(gòu)、巖石密度等，從而探明地下石油、天然氣等能源的儲量[5]。那么，地震波在不同介質(zhì)的傳播規(guī)律是怎樣的呢？如何建立數(shù)學(xué)模型模擬地震波的傳播規(guī)律？

此時，教師通過介紹地震波模擬技術(shù)取得的一系列石油勘探成果，使學(xué)生了解數(shù)學(xué)在石油勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用和貢獻，讓學(xué)生體會到數(shù)學(xué)的強大作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)以致用、知行合一”。

在教師引導(dǎo)學(xué)生完成建模，學(xué)生初步取得數(shù)學(xué)建模的成果后，教師再以圖片+講述的形式介紹我國地質(zhì)勘探發(fā)展歷史，讓學(xué)生了解在20世紀50年代以前，外國專家提出“中國貧油論”，我國地質(zhì)學(xué)家李四光等以極大的愛國熱情，在黑暗中苦苦探索，從理論和實踐上進行反駁，闡述在幅員遼闊的中國大地上蘊藏著豐富的石油礦藏。李四光的研究及其理論極大地鼓舞了石油戰(zhàn)線的廣大工作者，我國相繼發(fā)現(xiàn)了勝利、大港和江漢等油田，徹底粉碎了“中國貧油論”。通過此案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生既學(xué)習(xí)了利用波動方程建模求解的相關(guān)知識，又增加了民族自豪感和愛國主義精神，激勵自身樹立“強國志、報國行”的遠大志向。

五、課程思政實現(xiàn)路徑

（一）組建課程思政示范教學(xué)團隊

組建一支思想素質(zhì)高、業(yè)務(wù)能力強的數(shù)學(xué)建模課程思政教學(xué)團隊，對于開展課程思政教學(xué)設(shè)計與實現(xiàn)具有至關(guān)重要的作用。教學(xué)團隊包含兩類教師，分別是數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗的專業(yè)授課教師和思政課程教師，注重在平時加強教師培訓(xùn)，提高教學(xué)團隊教師隊伍本身的思想政治理論水平。定期開展課程思政集體備課、專題教學(xué)研討和示范教學(xué)活動等，探討如何在課程教學(xué)過程中進行課程思政教育。

（二）升級改造課程教學(xué)內(nèi)容

本課程與時俱進地重新確定了課程教學(xué)目標，包括思政目標、知識目標、能力目標和素質(zhì)目標。圍繞教學(xué)目標，開展對原有課程教學(xué)內(nèi)容的升級改造，結(jié)合實際案例，生活中身邊小事，有機融入“課程思政”元素，樹立知識傳授與價值引領(lǐng)同頻共振的教學(xué)理念，在傳授知識的同時，強化政治方向和思想引領(lǐng)，突出課程的價值引導(dǎo)功能。

（三）建設(shè)“課程思政”教學(xué)資源

在深入挖掘“課程思政”元素的基礎(chǔ)上修訂課程教學(xué)大綱，創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計，制作教學(xué)課件和授課教案，設(shè)計高質(zhì)量的數(shù)學(xué)建?！罢n程思政”案例，建設(shè)案例庫，課程所選案例多來自于實際工程問題，與實際工程背景緊密結(jié)合，既有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又有利于挖掘案例中蘊含的課程思政元素。拍攝授課視頻，撰寫數(shù)學(xué)建模課程思政教材，豐富線上線下教學(xué)資源。

（四）創(chuàng)新教學(xué)模式

為了更好地將思政元素與專業(yè)知識相結(jié)合，教師需要進一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和改革教學(xué)模式[6-7]。將思想價值引領(lǐng)貫穿教育教學(xué)全過程和各環(huán)節(jié)，依托網(wǎng)上教學(xué)平臺和信息化教學(xué)工具，加強課堂討論，提高學(xué)生參與度，將專業(yè)課程思政教學(xué)目標融入教學(xué)設(shè)計、融入學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣。

采用“混合課堂+作品展示+競賽引導(dǎo)”的互動模式，本課程開展基于PBL（Project Based Learning，基于項目的學(xué)習(xí)）的線上線下混合式教學(xué)改革，混合式教學(xué)整體設(shè)計如圖1所示。學(xué)生線上學(xué)習(xí)基本知識，完成線上作業(yè)和測試，線下教學(xué)由教師引導(dǎo)學(xué)生以項目形式完整體驗數(shù)學(xué)建模全過程，包括問題提出、模型假設(shè)、符號說明、模型建立、模型求解、結(jié)果分析和模型推廣等。穿插進行課程思政教育，使得“思政教育”和“專業(yè)教育”同向同行，“德育”與“智育”全面融合。同時將學(xué)生探究式學(xué)習(xí)內(nèi)化到整個教學(xué)過程，以學(xué)生發(fā)展為中心，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中積極參加數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)挖掘等學(xué)科競賽或科技創(chuàng)新實踐活動，學(xué)以致用。

（五）改革考試內(nèi)容與評價方式

實施以過程考核為主的形成性評價和非標準答案考試改革，課程成績依據(jù)平時學(xué)習(xí)記錄、作業(yè)和練習(xí)、數(shù)學(xué)實驗、PBL問題和課程作品匯報與展示等環(huán)節(jié)采用互評方式進行綜合評價。創(chuàng)新課程實踐活動，激發(fā)學(xué)生主體的自我創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽、課外開放實驗項目、省級國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目等課外科技活動。

六、課程育人效果

通過課程教學(xué)，學(xué)生不僅學(xué)到了數(shù)學(xué)建模的基本知識和基本方法，學(xué)生的情感、價值觀、認知模式和行為習(xí)慣等也受到潛移默化的影響。學(xué)生能將知識探索、科技進步與國家發(fā)展、綜合國力相結(jié)合，將科學(xué)實踐、成績?nèi)〉门c人生目標、價值實現(xiàn)相結(jié)合。學(xué)生學(xué)習(xí)主動性明顯增強，科研創(chuàng)新精神明顯提高。近兩年，學(xué)生在各類數(shù)學(xué)建模競賽、數(shù)據(jù)挖掘競賽等活動中表現(xiàn)優(yōu)異，獲得省級及以上獎項200余項，其中全國一等獎14項。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生以數(shù)學(xué)建模問題為基礎(chǔ)，積極申報課外開放實驗項目、創(chuàng)新訓(xùn)練項目近20項。學(xué)生在工作或繼續(xù)深造中表現(xiàn)出更強的工作能力或科研能力。

七、結(jié)束語

通過對數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)實驗課程思政元素的深度挖掘，深入研究專業(yè)育人目標，將思政教育貫穿于整個課程教學(xué)，充分發(fā)揮專業(yè)課課程思政的育人作用。課程思政改革是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展社會主義合格建設(shè)者和接班人的必然趨勢和重要途徑。下一步，課程將著力于理工科專業(yè)學(xué)生人才培養(yǎng)目標和培養(yǎng)要求，繼續(xù)深挖提煉專業(yè)知識體系中蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，科學(xué)合理拓展專業(yè)課程的廣度和深度，進一步提高課程挑戰(zhàn)度。

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