“双碳”战略目标下数学课程的教学改革策略

［摘           要］  从“双碳”战略目标下数学课程建设面临的挑战出发，提出“双碳”战略目标下数学课程教学改革策略，围绕“价值—素质—能力—知识”四要素，以学生发展为中心，以第一课堂和第二课堂为抓手，融合信息技术，更新教学理念、优化教学方法、教学模式和评价模式，构建学科知识与价值塑造有机融合的数学课程教学体系，希望能为碳领域人才培养打下坚实的数学基础。

［关    键   词］  “双碳”战略；人才培养；数学课程；教学改革；策略

［中图分类号］  G642                   ［文献标志码］  A                   ［文章编号］  2096-0603（2023）27-0０49-04

①基金项目：贵州商学院2022年度校级教改项目“‘双碳战略目标下数学课程的人才培养的研究与实践”（2022XJJG55）；贵州省教育厅数字化商业技术应用工程研究中心（黔教技［2023］041号）；贵州省教育厅科技拔尖人才项目“超导异质结薄膜的制备及性能研究”（黔教技［2022］085号）。

作者简介：成秘（1995—），女，汉族，四川达州人，硕士，助教，研究方向：数据分析、机器学习。

2022年4月，教育部印发的《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》中，明确规划和引导高等学校在发展服务国家碳达峰碳中和目标下加快专业人才的培养[1]，为实现“双碳”战略目标提供坚强的人才保障和智力支持，在其推动下，国内高校开展相关研究。

数学课程作为应用型本科商科院校的公共基础必修课程之一，具有较强的逻辑性和应用性，为学生后续专业课程的学习奠定重要的理论和实践基础。因此，围绕“价值—素质—能力—知识”四要素，构建数学学科人才培养模式，对于实现“双碳”战略目标，培育碳领域人才具有重要研究意义。

一、“双碳”背景下数学课程建设面临的挑战

普通经管类院校的数学类课程设置一般为：大学一年级开设微积分，大学二年级开设概率论与数理统计等相关数学课程，相较于高中的高强度集中学习模式，对刚刚进入大学的新生而言，在许多方面，需要更多的时间适应新的学习模式。为探究学生对数学类课程学习的认识，笔者对贵州商学院的一年级学生展开“对数学课程的认识”问卷调查，收回306份有效问卷，调查结果如图1所示（见文末）。从图1可以看出，有46.7%的学生喜欢数学，但是，超过一半的学生认为数学学习很难，仅有32%的学生愿意上课举手发言。

数学课程内容抽象且复杂、知识量庞大且课时紧张，为了完成教学任务，课堂多采用“以教师为主体”的教学模式，该教学模式虽能系统、快速地完成授课计划，但忽视了学生的参与度，學生只是按部就班地被动接收教师讲授的知识，缺乏独立思考和自主探究的机会，以致学生应用数学知识探究解决实际问题的能力薄弱[2]。目前，高校数学教学模式中普遍存在的问题总结如下：

（一）数学课程思政建设亟待完善

目前，各高校非数学类专业的基础数学课程建设仍在探索优化中，在课程大纲和课堂教学中，结合课程特点，充分挖掘和渗透思政元素，系好专业人才培养方案的第一粒扣子，做好数学课程思政建设的顶层设计十分重要。因此，融合“双碳”理念，育人全过程凸显思政元素，完善基础课程思政建设体系迫在眉睫。

（二）教学方法落后，教学模式单一

传统数学教学课堂“以教师为主体”，过度强调教师对数学知识的讲解与课程内容深度理解后凝练的知识脉络与思维方式的传授，教学效果取决于教师的教学水平，违背“以学生为中心”的教育理念，且数学知识内容层次深、理论性强，极易增加学生的学习负担，以致学生的数学学习积极性普遍较低[3]。“一支粉笔、一份教案、一个统一的教学计划”，利用这三个“一”完成整个数学课程教学设计[4]。这种教学方式缺乏现代信息技术和课堂教学深度融合，课堂气氛活跃度不高，无法做到“因材施教”。

（三）教学资源不够丰富

教材和教学课件目前仍是学生学习的主要资源，而互联网上丰富的课程资源仍没有得到充分的开发和利用，以致于学生可选择、可利用的学习资源不足，难以满足学生的个性化学习需求[2]。

（四）考核方式不科学

数学类学科课程评价方式单一，通常采用“3∶7”评价方式，即平时成绩和期末闭卷考试成绩分别占总成绩的30%和70%，其中，平时成绩考核依据为出勤和课后作业。这种传统评价方式以“试卷”考核为主，总成绩达到60分为及格，忽视学生的专业学习和个人发展层次等需求，以致数学学习现状变成“死记硬背”“临时抱佛脚”“60分万岁”等[5]，而忽视基础性知识理论的学习和研究，脱离数学教学的初衷和人才培养目标，应采用合理、科学的教学评价模式，以提升教学效果。

二、“双碳”战略目标下数学课程的教学改革实践

（一）围绕“双碳”战略，构建教学价值目标

围绕贵州商学院地方性应用型本科高等学校办学定位，以“新商科”和高质量发展为引领，结合国家科技创新基础要求和对基础学科的建设需求，面向“双碳”战略目标发展需求，数学课程对“双碳”专业人才培养具有重要支撑作用，在“双碳”战略目标视角下，从学校到教师再到学生应从传统的“数学学习无用处，专业学习是重点”观念转变为“以数学为本、经济为用”的教育理念，高度重视基础课程教育，提高数学课程在大学人才培养模式中的支撑作用。

（二）围绕“双碳”战略，融合课程思政，更新教学理念

“双碳”战略目标下，人才培养模式，不是单一知识的传授，要将习近平生态文明思想贯穿于高等教育人才培养体系全过程和各方面，加强绿色低碳教育，更新教学理念[1]。以第二课堂为载体，突破“象牙塔”教育模式，让学生走向实践，践行绿色低碳生活。

构建“双碳”元素有机融入课程思政教学的第一课堂：结合数学类课程特点，深挖“双碳”元素中课程思政价值，构建价值引领课程育人的目标，以培养学生的绿色低碳意识。如导入“定积分的概念”时，可创设“如何求解贵州省水域的总面积”问题情境，培养学生的抽象概括能力和探索提升能力，引导学生在现实生活中从我做起，从小事做起，爱护和保护生态环境，树立“双碳”战略目标下的绿色低碳意识；在开启“多元函数的微积分”新篇章的讲授时，可通过引入区域碳达峰中的“估计大气温度”和“预测碳排放”等相关数学模型[6]，引导学生认识到数学作为其他学科的研究基础的重要性，没有数学则无法进行定量分析，也无法为实现“双碳”战略目标，提供合理、科学的方法。

构建碳中和思维和行动模式的第二课堂：面对目前大学生存在的“无低碳意识”与“缺持续发展理念”等问题，结合学校第二课堂综合素质训练项目，广泛开展绿色低碳教育、科普活动和社会实践，培养学生的“气候素养”和“碳中和素养”，如以融合环境教育和可持续发展理念的生态文明教育为宗旨，开展线上线下相结合的“双碳”相关知识讲座宣讲活动，增强“双碳”意识，致力于培养“双碳”战略目标相匹配的高素质人才，以促进人类、环境和社会的多维度融合[7]；充分发挥大学生组织和志愿者队伍的积极作用，开展以“低碳”“零碳”与“碳汇”为基本原则的系列实践活动，如以公共交通出行代替私家车出行、减少一次性塑料制品的使用等行为，增强社会公众绿色低碳意识，积极引导全社会绿色低碳生活方式[1]。

（三）围绕“双碳”战略，优化教学方法和教学模式

碳中和是一场关系到经济社会发展的系统性变革，需要制订系统性的教学设计，以学生发展为中心，以第一课堂和第二课堂为抓手，融合信息技术，优化教学方法，构建多维度的教学模式。

1.实施多维度教学模式

以学生为中心，改革教学模式，努力营造互动性强的教学课堂，鼓励个性化的学习。积极优化数学教学内容，采取“板块教学”模式，引入问题驱动、探究式等智能化教学方法改革教学模式，以提高学生科学素养。“板块教学”模式是指针对学生个性化发展需求，将教学分基础板块和提高板块针对性地进行基础知识培养和研究能力培养。基础板块作为通识课程必修的第一课堂，以各专业对数学课程基本要求为导向，构建数学基础模块为中心，基于问题驱动、课堂讲授开展核心数学知识理论教学，重点夯实学生的数学基础，注重数学基本功训练；提高板块作为交叉学科选修的第二课堂，以研讨式教学为重心，以数学竞赛和数学建模为载体，注重MATLAB（数值计算）、LINDO（规划模型求解）、WinQSB（网络最优化模型求解）、SPSS（统计分析与描述）等数学类实验软件在课程体系中的应用与实践，着重培养学生的创新和研究能力，兼顾知识拓展。

2.设计并实施阶梯式的科研训练

以数学建模[8]构建的第二课堂为载体，培养学生查阅文献、研究与讨论、抽象数学模型、算法实现，培养科研技能和创新方法。大学数学协会与数学建模协会组成的研究对象平台是项目实施的基础保障，以学生个性化发展需求为导向，从数学建模实践训练的需求出发，提出兴趣培养、专业巩固、能力提升、全面发展四个训练阶段，结合基础层面的校级数学建模和大学生市场调查与分析大赛等相关竞赛培训，院级、校级学生创新训练项目到发展层面的省级、国家级学科竞赛和省级、国家级大学生创新训练项目，构建多层次的阶梯式科研训练范式。

3.线上线下混合式教学

随着互联网技术的发展，知识不再仅仅来源于教师传授，学生可方便地从网络平台中获取相关的学习资源，大学教育应从关注教师的“教”逐渐转变为关注学生的“学”。以学生“学习效果为目标”，整合线上线下教学资源，采用混合式教学模式，改革教学方法和手段，提升学生学习的“主动性”。通过开展对分课堂或翻转课堂构建线下教学模式，学生通过分组合作的形式完成学习目标。通过超星学习通、中国大学MOOC、腾讯课堂等网络教学平台构建线上教学模式，开展“课前自主预习—以重难点知识讲解和拓展训练为主的课中研学—课后师生知识总结归纳和巩固训练”等教学三环节[8]，突破传统单一的教学模式，借助网络信息技术，学生学习时间和地点不再局限于课堂上的50分钟，有效地提高数学教学效果。

图2展示数学类课程混合式教学设计流程，在课前，教师结合所授专业的特点和学情，自制资源和精选网络优质资源，优化课程案例、课程思政案例、配套线上预习和课后习题库，借助网络教育平台进行在线建课。课前，发布相关课程教学的预习清单，学生根据所发布的清单，完成课前预习任务，总结本次预习任务中的疑难点；课中，预留10分钟，进行自学情况汇报，教师结合教学大纲的重难点和学生疑难问题，增加师生间、学生间互动交流时间。创设有趣的情境，以小组讨论形式，引导学生积极参与到问题探究中，针对重难点，教师着重讲解和开展拓展訓练；课后，针对学生的实际学情，阶梯式地布置课后作业和拓展任务，针对整个班级，合理布置基础性课后作业，在此基础上，布置数学实验或数学建模类相关拓展任务，倡导自主、探究、合作等学习方式，以学习小组方式制作汇报PPT，成绩以师生互评方式给出，以此作为“课堂表现”的成绩，记录在期末考核成绩中，以提高学生的学习能力，拓宽学生的知识面，培养学生的沟通能力、思维创新能力，促进学生全面发展。同时，为促进师生之间在课后更好地进行沟通和交流，建立QQ群、微信群等交流平台，及时掌握学生的学习状态，解决学生在学习中的疑难问题。

（四）围绕“双碳”战略，优化评价模式

作为基础学科，数学教学的培养目标之一是：依托理论联动实践，培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，注重人文素养教育的同时，找准人才培养点位[9]，以适应“双碳”战略目标对人才素质的需求。教师应摒弃“以试卷定所有”的考核方式，构建多维度的科学、合理的教学评价模式，致力于培养“双碳”战略目标下的创新型应用人才。多维度的评价模式由平时成绩、期中考试成绩与期末考试成绩构成，其分值占比分别为20%，20%和60%，在传统的期末试卷考核的基础上，增加期中考核和平时考核两部分，以此为引，加强平时学习效果的监督，以保障教学质量，如图3所示。

将第二课堂参与度添加到过程性考核指标中，充分调动学生参与第二课堂的积极性，严格考核过程，以增强学生能力提高的获得感和素质提升的成就感。鼓励考得好的学生参加数学竞赛、数学建模比赛、大学生市场调查与分析大赛、互联网+、创新创业大赛等大学生相关学科竞赛，以培养学生运用数学解决实际问题的能力，提高实践能力和探索能力。

三、结束语

在“双碳”战略目标下，本科教育模式与培养理念也作出调整，以适应国家绿色发展战略对人才需求的变化，要通过融入课程思政元素，更新教学理念，运用多元的授课模式、科学的考核手段，实现教学效率和质量的双提升；以知识传授为基础，以实践能力提升为重点，以素质养成为目标，以价值引领为主导，重视“价值—素质—能力—知识”四要素为一体的人才培养模式，为实现“双碳”战略目标提供坚强的人才保障。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案［R］，2022.

［2］代伟，杨洋，鄂成国，等.“以学生为中心”高等数学教学改革与实践［J］.河北环境工程学院学报，2023，33（4）：90-94.

［3］汤宇.转型背景下高等数学创新型课程体系建设与教学模式改革研究［J］.科技资讯，2021，19（15）：175-177.

［4］孙辉，蔡光程，徐建新，等.新基建背景下新工科高等数学教学改革探讨［J］.教育进展，2023，13（1）：94-102.

［5］刘家春.应用型人才培养过程中高等数学教学的质量与改革措施［J］.湖北经济学院学报（人文社会科学版），2018（9）：198-199.

［6］萨和雅，王路航，恩和巴图，等.数学模型在区域碳达峰中的应用综述［J］.内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2021，50（6）：533-538，546.

［7］王如志，崔素萍，聂祚仁.“双碳”目标视角下“四位一体”本科教育模式创新［J］.中国大学教学，2022（4）：14-18.

［8］李瑞，但煒.数学建模思想在高等数学教学中的探究［J］.高教学刊，2023，9（11）：112-115.

［9］姚先文.基于应用型人才培养的高等数学课堂教学改革研究［J］.科教导刊，2022（16）：124-126.