理工科高等数学实施课程思政的策略

欧玉芹, 苏华东

(北部湾大学 理学院 东密歇根联合工程学院,广西 钦州 535011)

0 引 言

2020年,教育部颁发的《高等学校课程思政建设指导纲要》(以下简称“纲要”)指出,落实立德树人根本任务,将价值塑造、知识和能力培养融为一体,不可分割[1].课程思政作为新时期高校育人的新理念,有利于人才培养和思政教育的双重实现.将立德树人理念贯穿教学全过程,有助于帮助学生树立正确的价值观,突破专业教育和思政教育的痛难点.高等数学是理工科高校的公共必修课程,相对其他课程,该门课程在人才培养和学生未来发展中有着举足轻重的影响.因此,学术界对高等数学的思政探讨更加热烈.

针对理工科专业课程思政的改革探究,彭双阶等探索不同的思政切入点[2];王宝军从教学设计方面探索思政育人功能[3];孙和军等探索科学素养与人文精神的融通[4];龚丽萍探索教育理念、师资和课程等新路径[5].针对高等数学融入课程思政的教学改革探究,王玉海等探索课程思政与高等数学教学最佳的衔接点[6];刘大莲等挖掘课程思政在高等数学课堂教学中的六大切入点,提炼部分具体课程思政案例[9];俞能福等构建基于数学文化的教学内容与教育方式,以提高高等数学教育的价值引领作用[7].

如何在理工科的高等数学中实施思政教育,探索思政切入点,是高等数学教师亟须思考的问题.依据理工科专业课程思政定位和总体规划,本文将从知识体系的科学思维、社会实践和科研前沿的应用思维、数学文化和数学家的科学伦理等方面,探索高等数学教学融入课程思政的策略.

1 高等数学实施课程思政的必要性

课程思政是高校一种新的育人理念.挖掘课程思政元素,润物细无声地实现课程思政,有利于提升育人效果,促进课程改革和社会发展.下面将从社会发展、课程改革、育人效果等方面,探讨高等数学实施课程思政的必要性.

1.1 新时代下社会发展的需求

2020年,中共中央制定的《国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》指出,世界正经历百年未有之大变局,科技自立自强是国家发展的战略支撑,建设科技强国是我国社会主义现代化强国的奋斗目标和时代赋予我们的历史使命[8].科技强国需要具备爱国主义精神、政治责任感、社会责任感和工匠精神的理工科学生.但在信息网络背景下,学生的国家观、民族观和文化观受到各种网络信息的冲击,以及理工科专业特征的局限,任课教师在处理知识与价值引领融合方面还有待提高[4].因此,将课程思政融入高等数学教学,既是新时代社会发展的需求,又是高校人才培养的需求.

1.2 高等数学课程建设德育目标的需要

立德树人的成效是检验高校一切工作的根本标准,高等数学教育的守渠应以立德为出发点.课程思政的融入,有利于高等数学课程实现以下德育目标:

思维培养:通过严格的数学定义,能够培养学生严谨的理性思维;通过基本定理的严谨推导证明,能够培养学生严谨的逻辑思维和唯物辩证思维.

应用实践:通过社会生产实践案例与教材内容的结合,能够培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力;将最新科研前沿融入课堂,既能够激发学生勇于探索的科学思维,又能够开阔学生的国际视野.

人文素养:通过融入数学文化和数学史,能够增强学生的文化自信和激发学生的爱国情怀;通过讲述数学家的先进事迹,能够培养学生勇攀高峰的责任感和使命感.

高等数学具有丰富多彩的思政元素,以及其他课程不可替代的育人功能.教师应以适宜的教学案例为载体,潜移默化地增强学生的情感体验和引导学生的价值思考.

1.3 实现教师合力育人全员育人的需要

教师是推进课程思政的实施者,教师的思维、能力、素养和作风是教育学生的“隐性教材”,在课堂内外向学生传输着正确的价值取向和道德准则,对学生具有“大先生”的影响.但部分教师在课程思政的实施中存在以下问题:①思想认识上有束缚、视野上有局限、“不会做、不知怎么做”现象比较突出[9];②学术功利性倾向较重,在学生的思想状况、品行养成、素质提升方面关注不够;③对思政融入课堂的时长把握不够.

综上,教师在重知识传授和能力培养、轻思想引导和价值观塑造方面急需改变,应以课程思政的理念凸现数学文化,将知识传授以文育人、以德育人渗透到教学全过程,促进课程育人的可持续发展.

2 高等数学课程实施课程思政的难点

目前,部分专业课程在推进课程思政中取得了显著成效,但由于理工科课程特点,将课程思政融入高等数学课程教学还具有很大挑战性.

2.1 协同育人理念存在的难度

由于部分理工科高校和专业处于深化应用型人才培养模式的改革阶段,许多高校重点培养专业中的“才”,而对立德树人中“德”的培养相对较欠缺.因此,培养的部分学生虽然专业技术强,但社会责任感弱,缺乏工匠精神和辩证看待问题的能力[5].

2.2 专业知识与思政教育融合存在的难度

高等数学的主要内容包括数列、极限、微积分、空间解析几何与线性代数、级数、常微分方程等.这些都是几百年来数学研究的成果,内容抽象客观、理论性强和逻辑性强.而思政元素具有隐形、随机、零散、间接性和专业化等特征.基于高等数学理性思维与思政感性思维的对立关系,很多高等数学教师认为该门课程很难以润物细无声的方式开展思政教育.

2.3 发挥教师融合的纽带作用存在的难度

高校教师是推进课程思政建设的执行者和“主力军”,有助于促进各类课程与思政教育同向同行,形成协同效应.但部分教师在授课过程中重视高等数学的工具性,忽视教育的文化价值,从而削弱了对学生数学文化素养的培养;注重高等数学的逻辑性,忽视数学教育人文的回归,从而导致学生的学习兴趣和热情消退[7].还有部分老师认为,课程思政是课程和思政各司其职,高校推行课程思政对教师个体来说是一种外在的强制性约束.

3 高等数学实施课程思政的策略

《纲要》指出,理工科专业课程要注重挖掘科学思维方法的训练和科学伦理的教育,勇攀高峰的责任感和使命感.结合高等数学实施课程思政的必要性和难点,以及近年来我们团队在高等数学的教学实践,本文给出以下实施课程思政的策略.

3.1 准确把握课程思政站位,明确课程思政总体规划

站位决定课程思政建设的立场方向、境界和情怀.《纲要》强调,高校育人要站在关于“培养什么人、怎么样培养人、为谁培养人”的新高度,提高人才培养质量.因此,层层把握课程思政的站位尤为重要.

(1) 学校党委要结合学校的办学定位和办学特色,抓好规划设计和阶段目标引领.召开“课程思政”相关会议,推进学习中央相关文件;制定“课程思政”中长期目标规划;协调学校一切可用的教育资源,为从制度层面落实立德树人根本任务提供保障.

(2) 各二级学院要根据学校宏观的人才培养目标和体系框架,结合学院和专业特点制定课程思政建设方案,与教师共同探索课程思政的建设内容、实施路径和有效载体,完善课程教学大纲和授课计划表.

(3) 教研室要组织教师建设课程思政教学案例库;成立课程思政示范课教学研究团队;组织开展高等数学融入课程思政系列活动,如讲座学习、示范课观摩、课前课后主题研讨活动、青年教师教学竞赛和高校教师教学创新大赛等.学校、学院、教研室协同共建育人共同体,合力育人,真正实现“全员育人、全程育人、全方位育人”.

3.2 挖掘高等数学思政元素,探索育人途径

3.2.1 挖掘知识体系中的科学思维,提升学生逻辑思维和辩证唯物主义思维

高等数学是几百年来数学的研究成果,数学概念、公式和结论蕴含着丰富的哲学原理,如由量变到质变原理、否定之否定的辩证规律原理、矛盾对立统一的原理、普遍联系的原理等.其中,公式和定理等遵循从具体到抽象、从特殊到一般、源于实践用于实践等规律[7].教师在教学中应深挖概念的源与流,理清公式和定理的证明推导,让学生体会高等数学严谨的理论、超强的逻辑和融合其中的数学思想等,从而培养学生的学科素养,引导学生正确做人、做事、做学问,落实立德树人根本任务.

思政案例分析一:在讲解定积分的定义,例如分割、近似取代、求和、取极限时,让学生感受四步法严谨的逻辑推理过程,理解“以直代曲,以不变代变”的转化思想,以及“化整为零,合整为零”的微元思想;讲解弧微分的勾股定理ds2=dx2+dy2时,让学生感受微分在局部上“化曲为直”的转化思想[10].通过辩证法剖析概念,加深学生对概念的理解,培养学生的辩证思维能力.

思政案例分析二:在讲解微分中值定理时,由费马引理的重要性和几何意义引出罗尔定理,由罗尔定理端点相等的特殊性引出拉格朗日中值定理,在拉格朗日中值定理的基础上,考虑函数的参数方程形式引出柯西中值定理,最后再结合特殊关系将三大定理联系起来[11].通过三个定理向学生介绍数学家们不是止步于前人的研究成果,而是不断钻研、整理和完善前人理论,进而培养学生严谨的逻辑思维和勇于创新的精神.

3.2.2 挖掘社会实践和科研前沿的应用思维,培养学生的爱国情怀和国际视野

《关于加强数学科学研究工作方案》明确指出,众多领域的重大发展和进步离不开数学的发展,数学科学理论在生物数学、航天航空、人工智能、疫情防控等领域有着举足轻重的作用[12].因此,在课堂教学中融入学生感兴趣的生活应用案例,可激发学生的学习兴趣,培养学生正确的世界观和科学的方法论;引导学生学习高等数学在各领域的建模应用,并融入科研前沿和最新进展,可拓宽学生的国际视野.

思政案例分析三:在讲解微分在近似计算中的应用时,向学生介绍开启万物互联的5G新时代,其关键技术在于数学,手机系统设备以数学为中心.华为5G是基于土耳其数学家艾达尔·阿利坎提出的极化码概念,其中编码过程是矩阵乘法的应用,极化码的提出使华为自研5G技术实现重大突破[13].将我国伟大的科技和生产生活实践融于教学,有利于引导学生树立科技报国的远大理想,培养学生敢担当、有作为、勇于创新的品性.

思政案例分析四:在讲解微分方程初值问题的应用时,一方面融入全国大学生数学建模最新赛事;另一方面向学生介绍黄建平院士带领团队以国家需求为己任,从专业角度构建了世界上首个全球疫情预测系统,这个经典的流行病模型为政府制定管控措施、国内资源分配、交通出行和社会经济活动提供了重要参考和科学依据[14].将最新前沿融入教学,不仅能够开阔学生的国际视野,还能够让学生了解数学模型对人类社会做出的贡献,培养学生的爱国情怀.

3.2.3 挖掘数学文化和数学家的科学伦理,激发学生的科学精神和勇攀高峰的责任感

数学史和数学文化中蕴含着丰富的科学世界观、方法论,中国杰出的数学家身上闪耀着高贵的道德品质和伟大的科学精神.因此,在教学中引入一些数学文化和数学家的故事,一方面可以引导学生了解数学发展的历程,明确知识点的前世今生,同时可以培养学生勇于探究的人生观和强化学生的民族自豪感;另一方面可以培养学生求真和质疑的科学精神,激发学生的爱国情怀,培养学生勇攀高峰的责任感和使命感.

思政案例分析五:在讲数列极限的概念时,引入魏晋时代数学家刘徽在《九章算术》中的割圆术“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”,分析其中的极限思想,引入数列极限概念.同时,延拓圆周率计算的发展史:刘徽通过割圆术方法求得圆周率可精确到小数点后三位,祖冲之在刘徽的基础上将圆周率精确到后七位.这样的教学方式不仅可以让学生了解圆周率的发展史,还可以通过数学家追求卓越的奋斗精神,激发学生强烈的民族自豪感.

思政案例分析六:在讲常微分方程时,先从整体介绍常微分方程的发展史:第一阶段源于质点运动学,主要是求解常微分方程的通解;第二阶段源于著名的柯西问题,主要探讨常微分方程解的存在性、唯一性、可积性等问题;第三阶段是常微分方程的解析理论研究、实域定性理论及摄动理论的创立;第四阶段是20世纪中期以后,由于工程技术的需要而产生的新型问题和新的分支[15].读史可以明镜,知古可以鉴今.这样可以让学生了解知识点的发展历程,有助于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,丰富学生的知识面和强化学生的数学素养.

3.3 转变教师理念,强化思政育人意识,落实课程思政

2019年3月,习近平总书记在召开学校思想政治理论课教师座谈会上指出:“办好思政教育关键在教师,关键在发挥教师的积极性、主动性、创造性.”课程教育与思政教育同向同行,其重点是紧抓教师环节,解决好“教育者先受教育”的问题.

(1) 教师要纠正课程思政是课程和思政“两张皮”的错误认识,充分认识思政元素的融入对课程知识传授的促进作用,树立知识传授与价值引领相结合、以学生为中心的教学理念.为解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题,教师应不断提升协同育人的意识和自身素质;在明确专业培养目标、培养方案、教学大纲的基础上,将课程思政具体化,通过集体备课、培训交流、听课互动等形式,共同挖掘课程中所蕴含的思政元素.

(2) 开阔教师的视野,让教师认识到科研与教学的相互关系,即教学是最重要的科研、是科研之用,而科研是教学之源.通过开展“教学观摩”“教学研讨”“名家专访”“思政教师与任课教师互相研磨案例”“骨干教师赴名校学习”等交流和培训,开阔教师的教学视野,培育一批积极在课堂教学中落实课程思政的教师[2],促进教学团队的可持续发展.

(3) 教师要解决课时压缩,以及知识点与思政融合时间分配不足的问题.课前,利用思维导图整合知识点的框架,明确思政的融入点和知识点的应用性;课中,讲清定义的源与流,结合德育触点融入思政;课后,布置学生通过小组形式查阅总结高等数学在本专业课程中的应用,了解课堂中涉及的数学家、科学前沿等.教师通过课堂内外的引导,既可以调动学生学习的积极性,又可以提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力[16].

4 结 语

课程思政是高校思想政治教育的新模式.教师应根据学校文件、学院安排和教研室活动等把握课程思政的站位;以丰富的案例为辅助,挖掘思政元素,探索育人途径;转变教师的思政理念,使其认识科研与教学的关系,推进课程思政落地.总之,积极更新教学理念,做好高等数学课程与思政的融合,推进课程教学与立德树人的有机统一,是教育工作者任重而道远的任务和使命.