工科类《高等数学》融入课程思政的教学改革
摘要
关键词
课程思政；思政元素；高等数学
正文
1 高等数学课程开展课程思政的必要性
全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记对高校各类课程提出了总的要求，坚持立德树人，贯穿三全育人，与思政课同向同行，形成协同效应。各高校积极开展校级“课程思政”示范课程的建设，在各类教学竞赛中要求教师授课时融入课程思政元素，积极组织教师申报省部级“课程思政”示范课程，这对推进高校思想政治教育工作具有重大意义。
《高等学校课程思政建设指导纲要》对各类课程提出了具体要求，公共基础课程要重点提高大学生思想道德修养、人文素质、科学精神等，注重培养奋斗精神，提升学生综合素质；理学类专业课程要注重科学思维能力的训练和教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。高等数学课程是高等院校工科类学生必修的公共基础课，同时也是理学类课程。因此，它不仅要求学生掌握高等数学的基本知识、基本概念、基本理论、基本方法，还要求学生能利用所学的知识解决实际问题，同时要求学生具有理性、严谨的科学态度，崇尚科学思维，勇于批评和自我批评。
高等数学课程内容具有高度的抽象性、逻辑性、实用性。它的高度抽象性和统一性，能帮助人们深入地揭示其本质规律，从而使其具有更广泛的应用。严谨的逻辑性能帮助学生更好地进行科学思维训练。它广泛和深入地渗透到社会科学的各个领域。因此，在教学中，教师需要帮助学生树立正确认识。然而，抽象的数学公式和符号却让学生望而生畏，这使得传统的数学课堂无法帮助学生做到有效学习，提高学生学习能力。针对以上问题，在教学中教师应积极融入课程思政理念。首先，应该深研教材，弄清楚高等数学各个知识点间的来龙去脉；其次，从中国优秀传统文化、社会主义核心价值观、科学家精神、工匠精神等挖掘思政元素，精心设计富含思政元素的教学过程，做到润物细无声；最后，通过改变现有的评价方式，采取多维度评价，使育人功能在课堂教学中能够完全贯穿其中，激发学生的好奇心和创造能力，崇尚科学，尊重客观规律，养成良好的数学文化素养，培养学生的爱国精神和社会责任感。
2 工科类高等数学课程融入课程思政
德是做人之本，德育是教育之魂。高等数学课程教学应把“立德树人”放在首位，以《大学数学课程教学基本要求》为标准进行教学设计，从知识的获得、能力提升、价值引领等三方面进行教学评价，实现“三全”育人。
2.1 挖掘工科类高等数学课程思政资源，实现价值引领
课程组成员对高等数学教材进行深入剖析，深究知识间内在联系，充分挖掘教材里除数学知识以外更深层次的育人元素，课内通过介绍中外数学家的事迹，课外通过QQ群、超星学习通等平台推送优质学习视频和数学应用案例，激发学生学习兴趣，培养学生创新能力、创新意识、创新精神，并将唯物主义辩证法与社会主义核心价值理念贯穿理论课程教学的始终。通过课程组讨论研究，将在高等数学课程教学中融入以下六个德育元素，具体是：1.中国传统文化、文化自信；2.社会主义核心价值观、中国古今先哲思想；3.中国精神、探索精神、钻研精神、理性精神；4.科技素养、创新精神；5.人与自然和谐共生；6.精益求精的工匠精神等。以下表1为部分教学内容的思政元素挖掘案例。
表1 高等数学课程思政元素挖掘案例
章节 | 知识点 | 思政元素 | 融入途径 |
第一章 函数与极限 | 数列极限 函数连续 | 中国优秀传统文化、先哲思想、探索精神、文化自信 | 讲“数列极限”时，通过庄子的《天下篇》“一尺之棰，日取其半，万世不竭”、刘徽的割圆术"割之弥细，所失弥少，割之又割以至于不可割，则与圆合体而无所失矣"，增添数学家刘徽的事迹，融入先哲思想，激发学生学习兴趣。在讲授“函数连续”时，通过杜甫《春望》“烽火连三月，家书抵万金”，白居易《浪淘沙》“白浪茫茫于海连”等古诗引入连续概念，感受时空的连续变化，欣赏数学之美，启发学生科研探索的精神。增强文化自信。 |
第二章 导数与微分 | 导数概念 微分概念 | 科技素养、创新精神、探索精神、正确的人生观、价值观 | 以中国高铁为背景，通过情境设计，引导学生思考高铁车厢上显示的瞬时速度如何计算出来、转弯时如何对弯道进行设计等问题，并由此抽象出导数的概念，力求能自然融入科技发展与进步，让学生体会数学来源于实践，又服务于实践，掌握由量变到质变的哲学原理，鼓励青年学生敢于探索，勇于创新，方寸之间显功力细微之处见真章，细节决定成败。 |
第三章 微分中值定理与导数应用 | 微分中值定理 曲线的凹凸性
| 创新精神、中国精神、人与自然和谐共生、文化自信 | 通过介绍数学史，把数学家的事迹挖掘出来，以故事的形式激发学生探索知识的欲望，培养创新能力；以港珠澳大桥为背景，根据大桥整体弯弯曲曲的外部形态，巧妙设置相关问题，从而引入曲线的凹凸性的概念，并结合人与自然和谐共生理念解释原因，做到讲好中国故事和中国精神，增强文化自信，民族自豪感。 |
第五章 定积分概念 | 定积分的概念 微分学基本公式 | 中国优秀传统文化、钻研精神、理性精神、精益求精的工匠精神 | 在讲解定积分概念时，以曹冲称象为例，融入优秀传统文化，体现曲与直的辩证统一、积零为整、积少成多、精益求精的工匠精神、量变到质变的哲学思想、学如逆水行舟，不进则退；懂得认识与实践，知识与训练关系。在讲解微分学基本公式时，通过介绍牛顿和莱布尼茨事迹，讲述科学家们如何提炼微积分基本公式，提升学生数学文化素养，懂得微积分的创立对人类文化的进步作用，具有锲而不舍的钻研精神，知耻后勇、奋发学习精神。 |
第七章 常微分方程 | 微分方程的概念 一阶微分方程 二阶微分方程 | 中国优秀传统文化、中国精神、探索精神、钻研精神 | 在讲述微分方程的概念时，通过介绍中国古代数学成就《九章算术》、《周髀算经》，及数学家秦九韶、杨辉等在求解方程的贡献，吸收我国古人的智慧，学习他们探索钻研精神。在学习一阶微分方程时，以新冠疫情为背景设置问题，思考如何将实际问题转化为微分方程模型，求解和分析模型，能根据所建立的模型预测疫情发展，从中融入中国抗疫精神， |
第十二章 无穷级数 | 无穷级数的概念 傅里叶级数 | 先哲思想、探索精神、创新精神 | 以古代“割圆术”、“芝诺悖论”，引出由有限和到无限和的问题，给出无穷级数的概念，潜移默化，通过了解先哲思想，让同学们深刻懂得实践出真知，不能只看现象不研究本质，进一步深刻认识到实践是检验真理的唯一标准，激发学生探索知识的欲望和创新精神。 |
2.2 灵活设计教学活动，提升数学建模能力
在讲授数学概念的形成、数学思想方法应用过程中，注重从生活实际中抽象出数学概念，引导学生思考知识的产生过程，使得学生明白数学概念都是描述自然规律的，在此过程中恰当引入思政元素，做到润物细无声。高等数学中处处充满着哲学与辩证法思想，其课程思政应基于马克思主义哲学的观点和方法。在教学中，教师要培养学生懂得“世界是物质的，物质是运动变化的，运动是有规律的，规律是可以认识的。”
2.2.1 以问题为导向，注重引导学生探索知识奥秘
问题导向法是一种以学生为本的教学方法。首先，教师根据教学内容进行问题设置，然后引导学生对问题进行思考、讨论，最后师生共同解惑。这样能有效地激发学习热情，探索未知的欲望，培养创新能力。例如，在学习二重积分概念时，先让学生动手制作中国“天眼”模型，课堂上引导学生提出“天眼”所占的体积有多大？它与本节课学习的二重积分概念有何关系？学生带着问题积极思考，以小组形式进行讨论，教师通过抽查方式，找部分小组回答，最后通过师生共同努力，抓住问题关键，教师传授解决问题的积分思想，引导学生将计算“天眼”所占体积抽象为曲顶柱体的体积，进一步转化为二重积分的计算问题，真正培养学生理解“实践-理论-实践”，强化课程育人。
2.2.2 以线上与线下相结合，改革教学方式
采用线上与线下相结合的混合式教学模式，让学生主动参与到课堂教学中，充分利用多媒体信息技术，突破传统教学，提高课堂教学效率。首先，课前课后利用超星学习通、对分易、QQ群或微信群等线上方式，给学生推送与知识点相关的数学家事迹、数学文化、数学的前沿应用，丰富学生获得知识的方式；然后，在课中教师利用思政案例精心设计教学过程，重视知识的发现过程，启迪学生，做到把教学活动与提升学生数学思维能力、数学建模能力和培养学生正确的人生观、价值观、世界观有机结合起来，丰富课堂教学方式和方法。
2.2.3 以赛促学，以赛促教，激发学生的创新意识
为了激励学生学习高等数学的积极性，提高学生运用高等数学知识解决实际问题的能力，培养学生的数学素养，鼓励学生们踊跃参加课外科技活动，开拓知识面，培养创造精神及合作意识，从而推动大学数学教学改革。中国工业与应用数学学会从1992年起每年举办一届全国大学生数学建模竞赛，吸引了来自全国及美国、英国、马来西亚等多所高校学生报名参赛。在全国大学生数学建模竞赛赛的带动下，我校从2018年起每年举办数学类学科竞赛（包括：南宁学院数学建模竞赛、数独竞赛、数学竞赛），通过设计具有应用性、创造性、挑战性的建模题目等竞赛题，可以培养学生的创新精神、批判性思维、团队合作精神；通过参加各种数学类学科竞赛，学生能有更多平台发挥自己创造能力；通过组织和指导学生参加竞赛，教师可以丰富课程教学内容，提高教育教学能力，从而能更好地达到培养高素质应用型人才的目的。
2.3采取多维度评价，提高学生知识获得感
本课程采用过程性评价与终结性评价相结合的考核形式，从数学知识、数学建模能力提升和价值引领三个方面设计课程考核评价，通过小组合作完成建模小论文，提升学生的建模能力；通过课程教学融入思政元素，实现价值引领；通过章节测试和期中、期末考试等提高学生的知识获得感。与以往评价方式不同的是,本课程在评价中充分考虑数学知识的学习与育人的结合，具体来说, 力求在评价过程中做到:
2.3.1 评价主体多元化
学生是学习的主体，在高等数学课程的教学评价活动中，学生是积极的参与者和合作者，因此应建立开放、宽松、民主的评价氛围，鼓励学生、同伴、教师和同行共同参与评价，实现评价主体的多元化，从而帮助学生在自我评价、同伴评价、教师评价中不断反思，认识自我，提升自我，实现自主学习和发展。只有学生的能力得到了提升，知识的获得感得到了增强，教学改革才能见成效。
2.3.2 评价内容多维化
对学生学习的评价应从数学知识的获得、数学建模能力提升和价值引领三个维度。为了达到评价内容多维化，要求学生每学完一次数学课，都需要通过超星学习通完成相应的同步测试，并且在课后完成相应的书写作业；每学完一章内容，都需要完成相应的章节测试，巩固所学知识；每学期期中要参加一次期中测试，以帮助学生查缺补漏；每学期期末除了参加期末考试之外，还需要学生根据所学的知识，按照教师设计具有哲学思想的主题，完成一篇课程小论文；鼓励学生利用课外时间参加第二课堂活动，以获得加分。通过改革评价内容，可以培养学生学会采用历史的、宏观的或辩证的视角看待数学问题，有助于学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的家国情怀，增强学生的民族自豪感。
2.3.3 评价方式多样化
充分利用问卷星、超星学习通、雨课堂等教学平台, 实现学生自我评价，学生与学生之间互评，教师对学生的评价等，综合采用调查、访谈、成果展示等多途径收集评价信息，及时反馈信息，及时反思教学内容。
3 结语
本文阐述了高等数学课程开展课程思政的必要性，结合高等数学课程学习特点，深入剖析、挖掘了高等数学课程的思政元素，并给出了融入思政元素的途径，充分发挥了课堂教学的主渠道，灵活设计教学环节，改革教学方式，采用多维度评价法，把知识获得、能力提升和价值引领融入教学的全过程，实现全员、全程、全方位育人。
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