高等數學課程思政“基因植入式”教學改革實踐與思考

黃炯

[摘 要] 高等數學本身具備與課程思政有機融合的獨特優勢，為了構建公共數學課程思政的立體育人體系，本文以高等數學課程為試點進行教學改革實踐，將數學史、數學思想和文化中蘊含的思政元素通過“基因植入”教學模式融入課程教學，取得了不錯的教學效果。

[關鍵詞] 高等數學;課程思政;基因植入;教學改革實踐

[作者簡介] 黃 炯（1975—），女，云南昆明人，博士，云南師范大學數學學院講師，主要從事數學教育及應用數學研究。

[中圖分類號] G641 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）39-0061-02 ? ?[收稿日期] 2020-05-09

一、引言

“課程思政”是指發掘各專業課程所蘊含的思政元素和所承載的思政功能，融入課堂教學，與“顯性育人”的思政課程協調同步、相得益彰。高等數學是大學非數學各專業均開設的一門重要的通識必修課，在后續專業學習和提升學生綜合能力中起到的作用毋庸置疑。高等數學課程思政有許多研究[1-3]，但其由于課時少、內容多、教學任務重等原因，教學仍基本重“知識技巧”輕“思想教育”。很多公共數學任課教師由于大多出身數學專業，課堂教學僅注重數學知識的傳授，德育元素較少，與專業的結合點也較少，與思政理論結合的份量更少，缺少對學生人生觀、價值觀和世界觀的引導，課程思政化意識還未真正融入教學過程中，導致課堂關注度和效率仍不夠高。

如何在教學中將專業知識傳授和思想價值引領有機統一，將思政之“鹽”均勻溶于專業課之“湯”中，使學生自然而然吸收“營養”呢？高等數學課程本身就具備與課程思政有機融合的獨特優勢。為了發揮專業課程德育功能，構建課堂教學全員、全程、全方位的立體育人體系，我們以《高等數學（C級）》為試點課程進行了教學實踐改革，通過充分挖掘數學學科特色和優勢，提煉課程中蘊含的思政基因和科學價值范式，把學生三觀培育塑造通過“基因式”方法植入數學課堂，在知識學習中融入理想信念，激發學生對專業的熱愛，提升學生對數學知識的興趣，培養學生嚴謹求真求實的理性精神。

二、高等數學課程思政的“基因植入式”教學模型及改革實踐

生物學研究經常需要向細胞內植入基因，常見做法是先將基因序列片段嵌入DNA細胞鏈轉化酶蛋白，再在連接酶等誘導化合物作用下催化機體代謝，達到改善機體功能的效果。課堂教學中此法稱為“基因植入式”教學策略。將專業課的理論知識體系看作基因序列，嵌入思政元素，通過教學思想、教師引導和教學情境的有機融合形成課程知識的內化結果，從而改變學習行為，激起學生的學習興趣和愿望，促進學生積極主動地去掌握知識技能。《高等數學（C級）》是化生經管專業的基礎必修課，開設時間為第1學年，我們以教學內容為載體，結合數學學科特點將各種思政元素“基因”適時植入課程環節，傳播三觀塑造的正能量，激勵新生產生學習內動力和學術抱負。具體做法有：

（一） 教學目標設計注重“術道結合”，植入學術內涵和科學素養基因

課程思政目標為：一是通過在教學中介紹微積分中的數學思想及與實際的緊密聯系，讓學生了解基本數學思想方法。二是通過了解相關的數學歷史發展概貌及其在社會發展中的作用，培養學生的辯證唯物主義世界觀，增強愛國主義觀念并樹立正確的價值觀與人生觀。三是培養學生發現問題與解決問題的能力，能夠在學習實踐過程中運用所學理論進行分析評價，不斷進行自我診斷、改進及完善，優化自身專業規劃，并形成終身學習理念。

（二）教學內容重組再造，植入數學史、數學思想、哲學和文化等思政基因

1.數學史中蘊含著許多愛國主義和人文精神的基因要素。在課堂教學設計中，有意識地引入我國數學史研究中取得的成就，了解我國科學家在數學發展中作出的重大貢獻。例如講授極限概念時，春秋時期《墨經》中“窮，或有前，不容尺也”;戰國時期《莊子天下篇》中“一尺之錘，日取其半，萬世不竭”;魏晉時期《九章算術注》中劉徽的割圓術“割之彌細，所失彌少，割之又割，以至于不可割，則與圓合體，而無所失矣”。這些都是樸素直觀的對極限思想的理解。劉徽對圓面積公式的證明，被公認為世界數學史上首次將極限思想和無窮小分割方法引入數學證明。南北朝時期的祖沖之在其基礎上將圓周率精確到小數點后7位，比歐洲人早一千多年。這些史料不僅加深對極限概念的理解，能掌握概念本質，而且增強學生的文化自信和民族自豪感，激發學生的愛國情懷和追求科學真理的動力。

2.數學思想也是課程思政的重要基因。講授一元函數微積分時，借助微積分的發展歷史，講清核心概念的由來，讓學生在充分了解數學發展基本規律的基礎上，更好地掌握微積分思想。例如導數起源于17世紀的兩個科學問題：由光學透鏡的設計以及炮彈彈道軌跡的計算引起的有關曲線切線的研究;由力學的發展所涉及的質點變速運動瞬時速度的計算，這兩類問題均刻畫了導數的本質--瞬時變化率。而對瞬時的刻畫引出微分概念和微分思想。定積分的概念也產生于兩類科學問題：第一類是已知加速度函數求瞬時速度和路程，第二類是求曲線長、曲線圍成的面積、曲面圍成的體積等問題。這些問題的共性是涉及不恒定量的求解，可以用“化整為零→以直代曲→積零為整”的思路來解決，這就是定積分的思想。微積分的思想不僅讓同學體會抽象概念的形成過程，清晰認識到數學來源于實際，而且明白復雜的事情都是由簡單的事情組合起來的，需要我們用智慧去分解，理性平和地去做事。

3.數學哲學和數學文化基因的植入。函數連續性與間斷性、可導與可積、不定積分和定積分等對比概念，蘊含了矛盾對立統一、普遍聯系和否定之否定的辯證哲學規律;級數理論中從有限項的和到無限項和性質變化，揭示辯證唯物主義中量變到質變的規律;學習定積分的幾何應用時，讓學生計算趙州橋拱形面積和弧長，體會“大國工匠”勇于探究的科學精神，提升用數學解決實際問題的能力。數學史上三次危機及化解，讓學生看到任何學科的發展并不是一帆風順，“危”“機”并存，只要堅持科學理念和正確方法，就能獲得突破，解決危機。

（三）教學方法上注重思政基因信息傳遞有效性

在教學中避免生硬說教和一言堂，將各種互動元素植入教學活動。例如在線上教學平臺給學生提供課件、視頻，擴展資源，布置作業、討論和小測驗等，要求學生完成自學和討論等一定任務點;要求學生課后查閱資料完成一些綜合訓練;課堂翻轉教學，講清重難點，采取同伴互助，小組互助等合作學習方式;線上教學時利用平臺軟件進行彈幕、投稿、隨機點名等，線下教學時利用教具和小組間競賽，鼓勵學生上講臺演算、推導過程拼圖游戲等多元方式，引導學生積極參與思考，激發其對專業課程學習的興趣和專注度，引發學生對專業在認知、情感和行為上的認同感。

三、課程思政教學實踐的效果及思考

高數課堂思政教學模式的改革成效體現在學生知情意信行各方面，其形式表現復雜，有顯性和隱性、直接和間接、近期和遠期的不同結果，因此，課程思政效果的評價不能單純量化。在教學改革實踐中，我們通過教學組研討、公開課、示范微課等形式對課程的思政觸發點進行深入挖掘和植入時機的討論研究，建設了高等數學的課程思政指標點分解庫和教學案例庫;主動與專業課老師開展課程合作，整合教學，打造既有專業特色又有思政內涵的新型高數課堂;通過課堂觀察，問卷調查、師生訪談、專題討論等方式考查教改效果。有效標準以“學習有料（有深度）、目中有人（有互動）、眼里有光（有領悟）、臉上有笑（積極反應）”來衡量，結果顯示學生更易于接受這種“思政基因植入式”教學方式，對課堂能主動積極參與，學習熱情高，達到了積極肯定的教學效果，證明了教改是可行和富有成效的，而且有很大的發展空間，讓傳統的枯燥數學課堂煥發了新的魅力。

可植入數學課程的思政基因很多，關鍵的“催化酶”是教師。思政基因植入教學，要善于講好“數學故事”，隱藏動機，把深刻的數學思想、抽象的數學概念和定理，轉化為生動的語言和案例，在教學過程中自然而然插入思政元素。過于明顯和突兀的插入會讓人感覺過于生硬，起不到原有的教育作用。只有跳出傳統教學框架，著重挖掘貼近生活、貼近專業、能觸動學生興趣點的思政素材，讓思政理念貫穿專業學習始終，將其和數學知識融會貫通，在“潤物無聲”中構建符合社會主義核心價值的“數學觀”，才能讓學生喜聞樂見、易于接受，真正做到“立德樹人”。

參考文獻

[1]趙繼偉.“課程思政”：涵義，理念，問題與對策[J].湖北經濟學院學報，2019（2）：114-119.

[2]鄭奕.大學數學“課程思政”的思考與實踐[J].寧波教育學院學報，2019（1）：59-61.

[3]劉淑芹.高等數學中的課程思政案例[J].教育教學論壇，2018，52（12）：36-37.