新工科發展下的“概率論與數理統計”課程思政研究

［摘 要］ 新工科建設是教育部針對新科技革命、新產業升級和新經濟建設的背景下，深化高等教育改革的重要戰略部署。而“概率論與數理統計”是高校工科專業學生的數學必修課，與新工科發展密切相關，在此課程中開展課程思政，對國家新工科建設有重要戰略意義。針對在新工科建設中“概率論與數理統計”課程思政改革過程中存在的問題，擬從思政元素、教學內容、教學方式、教學實踐這四個方面探究課程思政方案。

［關鍵詞］ 課程思政；概率論與數理統計；新工科；教學改革

［基金項目］ 2021年度廣東省高等教育學會“十四五”規劃高等教育研究青年課題“新工科背景下的概率論與數理統計課程思政研究”（21GQN14）；2021年度大學生創新創業訓練計劃“基于復雜網絡模型的嗶哩嗶哩平臺信息傳播特征挖掘”（S202111349077）；2021年度大學生創新創業訓練計劃“基于大數據下對患者的乳酸水平波動分析”（S202111349078）

［作者簡介］ 譚家駒（1990—），男，廣東新會人，博士，五邑大學數學與計算科學學院講師，主要從事貝葉斯統計學研究。

［中圖分類號］ G641［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）20-0073-04［收稿日期］ 2022-05-11

一、新工科發展背景下“概率論與數理統計”課程思政的重要性

新工科建設是教育部在針對新科技革命、新產業升級和新經濟建設的背景下，提出的持續深化高等教育改革的重大行動計劃和重要戰略部署［1］。課程思政是服務于新工科建設目標，高等院校以學科交叉融合為核心，以思政協同育人為基礎，以培養高理想、高技能、高標準的德才兼備型人才進行的課程改革［2］。“概率論與數理統計”課程與新工科專業項目密切相關，學生概率知識直接影響其專業水平的扎實性，學生統計思維間接提升其專業技術的開拓性，學生概率統計應用實踐全面反映其專業能力的成效性［3］。在“概率論與數理統計”課程中開展課程思政，讓思想政治教育對知識、能力和價值觀起教育一體化作用，提升學生新工科文化修養和綜合素質，對工科發展有著重要的戰略意義［4］。

在新工科建設目標下，考慮對“概率論與數理統計”課程融合思政教學，需要在理論知識學習的基礎上，將思政理念與專業知識顯隱結合，增加對學生的思辨精神與實踐能力進行培養［5］，培養學生全面思考、細致分析的系統思維，提升學生訓練技能、學以致用的社會責任感［6］。因此，為提升“概率論與數理統計”課程在新工科建設方面的課程思政改革，本文擬在傳統教學模式的基礎上，分析探索能提升學生思維辯證性、知識系統性、技能專業性、社會實踐性等方面的新嘗試。

二、新工科發展背景下“概率論與數理統計”課程思政的發展現狀

圍繞新工科發展的建設目標，現階段對“概率論與數理統計”課程所進行的思想政治改革研究，主要從思政元素挖掘、教學內容安排、教學方式調整、教學實踐設計這四個方面進行嘗試。

（一）面向新工科背景的“概率論與數理統計”課程思政元素挖掘問題

考慮在挖掘新工科發展的背景下，“概率論與數理統計”課程的思政元素方面，相關研究從價值觀念和辯證思維等層面選擇典型案例啟示學生，培養學生的責任感。如從國家發展高度設計思政元素，增強學生的愛國主義情懷［5］和聯系經典故事和時政案例，將德育元素融入教學內容［6］。然而，現階段大學數學基礎課程中的思政研究，對新工科建設需求中所蘊含思政元素的分析較少，對學生工程應用能力和科研創新思維培養還需不斷加強［7］。因此，如果能在“概率論與數理統計”課程中，講述在新工科背景下國家的發展形勢、政策和科技發展狀況對概率統計知識的需求，會使學生清晰認識概率統計學在新工科發展中的作用，重視概率統計思維對國計民生的貢獻，并為服務國家新工科發展打下堅實的知識基礎。

（二）針對新工科要求的“概率論與數理統計”課程教學內容安排問題

針對在服務新工科發展的需要下，“概率論與數理統計”課程中的內容安排方面，相關研究結合我國的新工科發展實情，從培養分析現象的高級思維和解決復雜問題的綜合能力方面培養學生，協助學生從被動接受知識型往主動探索未知型轉變。如以新冠疫情作為背景引入概率統計模型，培養學生明辨是非的價值觀［8］；通過現實案例訓練學生概率分析的思維和統計計算的技能［9］。然而，現階段概率統計內容安排，僅僅注重概率統計理論的嚴謹性，而忽略在新工科背景下概率知識概念的內化性，以及統計建模思維的外延性［10］。因此，如果能夠在“概率論與數理統計”課程內容安排中，考慮學生對生活問題的概率建模訓練和工程項目的統計分析實踐，增加工程案例來培養學生將工程應用問題數學化的專業能力，和數學理論概念應用化的實踐能力，將指引學生成長為有系統全局分析視角，以及細致嚴謹操作能力的新工科德才兼備型人才。

（三）服務新工科實踐的“概率論與數理統計”課程教學方式調整問題

面對在服務新工科實踐的要求下，“概率論與數理統計”課程講授中對教學模式進行改革方面，相關教改研究考慮將傳統式教學和信息化技術進行結合，既關注教師在引導、啟發學生方面的內容主導性，又體現學生在主動性、創新性方面的主觀能動性。如采取融合網絡資源和傳統授課的混合式教學模式［11］，以及設計碎片化時間學習的微課堂授課方式［12］。然而現階段對“概率論與數理統計”課程的教學模式調整，更多僅僅采用信息化科技手段改進傳統教學模式，對學生工程思維的培養較少，且欠缺新工科實踐能力的項目訓練［10］。因此，如果能在“概率論與數理統計”教學中，融合新工科發展的工程思維與概率統計的分析模型，用案例講解訓練學生開拓式宏觀概率建模理念，以項目探索培養學生工程化微觀統計分析思維，則可以讓學生從宏觀多角度分析和微觀細粒度實踐兩個方面理解概率統計知識與新工科發展間的聯系。

（四）面向新工科應用的“概率論與數理統計”課程教學實踐設計問題

應對在面向新工科應用的目標下，“概率論與數理統計”課程中的教學實踐方面，相關研究分析新工科對工科學生安排教學實踐，需從面向生產勞作的基礎知識掌握、實踐操作能力、技術熟練程度，轉變成為注重人才創新的建模分析思維、系統工程理念和實踐探索精神。如在高等數學的課程中加入面向新工科發展的交叉應用需求的上機實踐［2］；在線性代數的課程中建立服務工程應用為目標的上機實踐，培養面向綜合實踐應用的綜合人才［13］。然而，現階段“概率論與數理統計”課程教學實踐內容停留在上機模擬模式，缺乏針對新工科對諸如大數據分析的人才需求、與工程應用背景相關的項目訓練［7］。因此，需要在“概率論與數理統計”的教學實踐中，在原有上機模擬的教學實踐基礎上，增加與學生專業相關的生產項目、工程實踐、交叉應用及開放課題，訓練學生對實際問題進行抽象的概率建模思維，培養學生用統計思想進行分析的問題解決能力。

綜上所述，在新工科發展的背景下，對“概率論與數理統計”課程進行課程思政的教育改革，可以從挖掘面向新工科背景的思政元素、安排針對新工科要求的教學內容、調整服務新工科需求的教學模式、設計面向新工科應用的教學實踐體系這四個方面進行研究。

三、新工科發展背景下“概率論與數理統計”課程思政的改進方案

針對新工科發展目標和需要，本文對“概率論與數理統計”課程所進行的課程思政研究方案，主要包括融入課程思政理念的教學目標規劃、培養系統工程視角的教學內容安排、落實工程實踐思想的教學方式改革、面向工科交叉應用的教學實踐設計這四個方面，如圖1所示。

（一）融入課程思政理念的“概率論與數理統計”課程教學目標規劃

在“概率論與數理統計”課程的教學目標規劃中加入課程思政元素，讓學生明確自己的歷史使命，不斷深化自己的專業實力和工作技能，從而在理論知識進行學習的同時積極參與實踐應用，提升自己將理論知識運用到實踐的社會服務意識。

首先，課程教學目標要根據新工科發展任務和人才需求，深度挖掘課程所蘊含與新工科建設相關的思政元素。其次，對學生建立數學模型來分析及解決問題的綜合能力進行思維訓練，培養學生運用概率計算原理和統計建模思想，分析其專業在應用中的工程問題，指導工程實踐。最后，結合學生建模分析思維和交叉應用能力為目標整體規劃課程，根據教學目標組織教學內容。

（二）培養系統工程視角的“概率論與數理統計”課程教學內容安排

根據“概率論與數理統計”課程所設定的思政目標不斷改進課程的教學內容。基于我國新工科發展的需要，從分析實際問題的建模思維，和解決復雜問題的實踐能力方面來培養學生系統工程視角，增強學生在知識上的理解內化性，同時提升學生在實踐上的應用外延性。

在思維上，以生活實例引入數學概念，指導學生熟悉從實際應用抽象出概率統計數學模型的思維，由淺入深地理解課程中的知識點。在內容上，以思維導圖為輔助工具，指導學生從整體宏觀角度把握知識邏輯框架，培養學生從系統工程角度理解知識脈絡。在實踐上，將系統性全局思維遷移運用到新工科項目的實踐中，需要依據教學內容調整教學方式。

（三）落實工程實踐思想的“概率論與數理統計”課程教學方式調整

根據“概率論與數理統計”課程所設定的教學內容持續改進教學方式。考慮到新工科背景下，課程在教學過程中需要對概率統計分析邏輯與工科實踐工程思維進行融合，讓學生掌握從系統多維度的宏觀角度和實踐細粒度的微觀層面，來理解概率統計知識與新工科發展之間的聯系。

從理念層面，針對新工科的建設發展要求，從新工科應用需求中總結課程的工程實踐特征。從落實層面，將傳統教師授課模式調整為師生互動教學模式和學生主導實踐模式，培養學生主動開拓式思考，開展項目式學習；在學生傳統被動接受知識的基礎上，增加對學生主動思考的邏輯訓練和應用分析的實踐鍛煉。從成果層面，通過工程案例來培養學生將工程應用問題數學化的建模能力，以及數學理論分析程序化的應用能力，進而基于根據工程實踐教學方式布置教學實踐。

（四）面向工科交叉應用的“概率論與數理統計”課程教學實踐設計

根據“概率論與數理統計”課程所設定的教學內容和所調整的授課方式，設計的教學實踐需基于新工科發展對學生的需求，包括理論基礎知識、實踐項目操作技巧、分析思維全面程度、創新創造開拓能力等多維度、細粒度綜合素質，故學生的教學實踐需要設計結合知識概念考核模式與實踐工程項目訓練的多層次實踐體系。

在知識實踐方面，探究課程在新工科建設中的實際應用，向學生講述課程相關的生產和工程項目，培養學生對實際問題的數學建模思維。在應用實踐方面，根據工程項目和大數據分析人才需求，在課程任務增加與實際應用相關的開放性交叉課題中，提升學生運用概率統計思想分析解決新工科發展中實際問題的實踐能力。針對學生的教學實踐效果，評估和分析概率統計課程對新工科的作用，根據教學實踐完善教學目標。

結語

本文先分析在新工科發展背景下對“概率論與數理統計”進行課程思政的重要性，然后從思政元素、教學內容、教學方式、教學實踐四個方面探討現階段“概率論與數理統計”課程在落實新工科發展下的課程思政現狀，接著為“概率論與數理統計”提出面向新工科發展需求的課程思政改革方案，挖掘思政元素、融入教學內容、調整教學方式、設計教學實踐，實現立德樹人的根本任務。

參考文獻

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Research on the Curriculum Ideology and Politics of Probability and Statistics

Course under the Development of “Emerging Engineering Education”

TAN Jia-ju

（School of Mathematics and Computational Science， Wuyi University， Jiangmen，

Guangdong 529020， China）

Abstract： Under the background of the modern technology revolution and the novel industrial development， the Program of “Emerging Engineering Education” is an important strategy of the Ministry of Education for the Innovation of Higher Education. Besides， Probability and Statistics is the compulsory mathematical course for the engineering students， and closely related to the development of the program of “Emerging Engineering Education”. Further， by analyzing the problems in the practice of “Emerging Engineering Education” in Probability and Statistics， this article explores the improvement programs of curriculum ideology and politics from the four aspects of ideological and political elements， teaching contents， teaching methods and practice.

Key words： probability and statistics; “curriculum ideology and politics”; emerging engineering education; teaching reform