數學模型與數學實驗課程思政教學設計與實現

李玲娜 杜卓婷 田東紅 葛曉春

摘? 要：課程思政是在進行專業知識教學過程中圍繞課程教學目標實施的，優質的課程思政教學應做到有機融入課程思政元素，“如鹽入味”。將數學模型和數學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，拓展教學內容，創新教學模式，改革評價方式，注重培養專業素養的同時，引導學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，突出專業課程教學的育人導向，為其他專業類課程的課程思政教育改革提供參考和借鑒。

關鍵詞：數學模型與數學實驗;課程思政;教學設計;實現路徑

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”現象[1]。2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：“要用好課堂教學這個主渠道，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、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。2017年，教育部召開2017年高校思想政治理論課教學質量年上海調研片會暨高?！罢n程思政”現場推進會，推動全國各地各高校深入開展思政課教學質量年各項工作，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’”。同年12月，教育部發布《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》，指出要大力推動以“課程思政”為目標的課堂教學改革[2]。2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，指出課程思政建設的總目標是立足于解決“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這一根本問題，圍繞全面提高人才培養能力這個核心點，在全國所有高校、所有學科專業全面推進，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的意識和能力，建立健全協同推進課程思政建設的體制機制，構建全員全程全方位育人大格局，努力培養擔當民族復興大任的時代新人，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。

課程思政是我國建設世界一流大學和世界一流學科的重要環節[3]。進行課程思政的關鍵是針對不同專業課程挖掘課程思政元素，并恰當地與專業知識教學相融合。

數學模型與數學實驗課程教學內容具有豐富的教學案例，在課程思政教學設計上具有先天優勢。該課程于2018年列入四川省創新創業教育示范課程，2020年入選首批國家級線上線下混合式一流課程，已經積累了非常豐富的線上線下教學資源，許多數學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，為教師在教學中進行思政教育創造了可能性和可行性。下面以數學模型與數學實驗課程為例，介紹本課程的課程思政教學設計。

二、課程簡介

數學模型與數學實驗課程是為提高學生應用數學知識解決實際問題、培養創新意識和訓練綜合能力所開設的一門課程，既可以作為高校數學類專業開設的專業核心課，也可以作為其他專業開設的跨學科選修課。課程旨在通過對常見數學模型和數學軟件的介紹，使學生掌握數學建?；舅枷?、基本原理和基本方法，拓展學生的視野和跨學科的知識。培養學生應用科學研究方法簡化分析實際問題、建立數學模型、熟練運用數學軟件編程求解的能力，初步鍛煉科技論文的寫作能力，使學生體驗運用數學知識將實際問題轉化為數學問題并加以求解的全過程，進一步了解數學廣泛的應用領域，既弘揚求實精神，又鼓勵敢于創新的精神，踐行社會主義核心價值觀，培養學生集智攻關、團結協作的協同精神。

三、課程教學目標設置

思政育人目標：堅定學生對中國共產黨的信任以及對科學社會主義的信仰;弘揚愛國主義精神，厚植愛國主義情懷;傳承科學家精神，培養學生勇攀高峰、敢為人先的創新精神，以及集智攻關、團結協作的協同精神;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，激勵學生自覺踐行愛國、敬業、求實、奉獻的精神。

知識目標：課程旨在通過對數學模型概念、數學建模方法、數學軟件的介紹，使學生掌握數學建模的基本思想、基本知識和基本方法，拓展學生視野和跨學科的知識。

能力目標：培養學生應用科學研究方法簡化分析實際問題，建立數學模型，熟練運用數學軟件編程求解，應用數學知識描述規律、解釋現象的能力，培養學生查閱資料獲取信息、自主學習、現學現用的能力;初步鍛煉學生科技論文的寫作能力;培養學生的溝通、表達、交流能力。

素質目標：培養學生終身學習的意識，使學生體驗運用數學知識將實際問題轉化為數學問題并加以求解的全過程，進一步了解數學廣泛的應用領域，培養學生的科學研究精神和團隊合作精神。

四、課程思政教學設計

本課程共64學時，包括理論教學48學時和實驗教學16學時。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、科學家精神等方面全面進行課程思政教學設計[4]，每章選擇1-2個課程思政切入點，融入思政元素，實現“如鹽入味、潤物細無聲”的效果。

思政元素設計具體如表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：地震波數值模擬技術是探明碳酸鹽巖這一類油氣儲集層地下地質情況的重要手段，由研究人員通過地震波記錄儀記錄地震波信號，推斷地球內部構造情況，如地層結構、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，地震波在不同介質的傳播規律是怎樣的呢？如何建立數學模型模擬地震波的傳播規律？

此時，教師通過介紹地震波模擬技術取得的一系列石油勘探成果，使學生了解數學在石油勘探領域中的應用和貢獻，讓學生體會到數學的強大作用，激發學生學習興趣，培養學生“學以致用、知行合一”。

在教師引導學生完成建模，學生初步取得數學建模的成果后，教師再以圖片+講述的形式介紹我國地質勘探發展歷史，讓學生了解在20世紀50年代以前，外國專家提出“中國貧油論”，我國地質學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線的廣大工作者，我國相繼發現了勝利、大港和江漢等油田，徹底粉碎了“中國貧油論”。通過此案例的學習，學生既學習了利用波動方程建模求解的相關知識，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、課程思政實現路徑

（一）組建課程思政示范教學團隊

組建一支思想素質高、業務能力強的數學建模課程思政教學團隊，對于開展課程思政教學設計與實現具有至關重要的作用。教學團隊包含兩類教師，分別是數學模型與數學實驗的專業授課教師和思政課程教師，注重在平時加強教師培訓，提高教學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、專題教學研討和示范教學活動等，探討如何在課程教學過程中進行課程思政教育。

（二）升級改造課程教學內容

本課程與時俱進地重新確定了課程教學目標，包括思政目標、知識目標、能力目標和素質目標。圍繞教學目標，開展對原有課程教學內容的升級改造，結合實際案例，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同頻共振的教學理念，在傳授知識的同時，強化政治方向和思想引領，突出課程的價值引導功能。

（三）建設“課程思政”教學資源

在深入挖掘“課程思政”元素的基礎上修訂課程教學大綱，創新教學設計，制作教學課件和授課教案，設計高質量的數學建?！罢n程思政”案例，建設案例庫，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合，既有利于提高學生學習興趣，又有利于挖掘案例中蘊含的課程思政元素。拍攝授課視頻，撰寫數學建模課程思政教材，豐富線上線下教學資源。

（四）創新教學模式

為了更好地將思政元素與專業知識相結合，教師需要進一步優化教學內容、創新教學方法和改革教學模式[6-7]。將思想價值引領貫穿教育教學全過程和各環節，依托網上教學平臺和信息化教學工具，加強課堂討論，提高學生參與度，將專業課程思政教學目標融入教學設計、融入學生學習任務，提高學生學習主動性和學習興趣。

采用“混合課堂+作品展示+競賽引導”的互動模式，本課程開展基于PBL（Project Based Learning，基于項目的學習）的線上線下混合式教學改革，混合式教學整體設計如圖1所示。學生線上學習基本知識，完成線上作業和測試，線下教學由教師引導學生以項目形式完整體驗數學建模全過程，包括問題提出、模型假設、符號說明、模型建立、模型求解、結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“專業教育”同向同行，“德育”與“智育”全面融合。同時將學生探究式學習內化到整個教學過程，以學生發展為中心，鼓勵學生在學習過程中積極參加數學建模、數據挖掘等學科競賽或科技創新實踐活動，學以致用。

（五）改革考試內容與評價方式

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，課程成績依據平時學習記錄、作業和練習、數學實驗、PBL問題和課程作品匯報與展示等環節采用互評方式進行綜合評價。創新課程實踐活動，激發學生主體的自我創新能力，鼓勵學生參加學科競賽、課外開放實驗項目、省級國家級創新創業訓練項目等課外科技活動。

六、課程育人效果

通過課程教學，學生不僅學到了數學建模的基本知識和基本方法，學生的情感、價值觀、認知模式和行為習慣等也受到潛移默化的影響。學生能將知識探索、科技進步與國家發展、綜合國力相結合，將科學實踐、成績取得與人生目標、價值實現相結合。學生學習主動性明顯增強，科研創新精神明顯提高。近兩年，學生在各類數學建模競賽、數據挖掘競賽等活動中表現優異，獲得省級及以上獎項200余項，其中全國一等獎14項。在此基礎上，學生以數學建模問題為基礎，積極申報課外開放實驗項目、創新訓練項目近20項。學生在工作或繼續深造中表現出更強的工作能力或科研能力。

七、結束語

通過對數學模型與數學實驗課程思政元素的深度挖掘，深入研究專業育人目標，將思政教育貫穿于整個課程教學，充分發揮專業課課程思政的育人作用。課程思政改革是培養德智體美勞全面發展社會主義合格建設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學生人才培養目標和培養要求，繼續深挖提煉專業知識體系中蘊含的思想價值和精神內涵，科學合理拓展專業課程的廣度和深度，進一步提高課程挑戰度。

參考文獻：

[1]王學儉，石巖.新時代課程思政的內涵、特點、難點及應對策略[J].新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2020，41（2）：50-58.

[2]張建林.課程思政的價值意蘊與實踐路徑研究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2021（10）：28-30.

[3]薛桂琴.高校課程思政的實踐哲學意蘊[J].高校教育管理，2021，15（6）：25-32.

[4]杜震宇.一切有形，皆含道性——高校理工科課程的課程思政原則與教學策略[J].高等理科教育，2021（1）：19-25.

[5]姜啟源，謝金星.數學模型案例選集[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6]陳航.數學課程思政的探索與實踐[J].中國大學教學，2020（11）：44-49.

[7]孫和軍，王海俠.科學素養與人文精神的融通——大學數學課程思政教學改革探析[J].高等理科教育，2020（6）：22-27.