基于“五以”的高等数学教学与课程思政多元融合研究
苏州城市学院宋娟、耿柳主持完成了2024年江苏省高校“高质量公共课教学改革研究”专项课题(课题编号:2024GZJX099),课题组主要成员:严亚强、李益清、杨松林
一、理论创新:构建“五以”融合体系,深化课程思政内涵
本课题立足高等数学课程特性与思政教育要求,创新性提出“以学生为中心、以教师为主导、以思政课程为引领、以课程教学为主体、以学生发展和学习效果为目标”的“五以”教学理念,形成了具有鲜明特色的理论框架。
从理论根基来看,这一理念紧扣《高等学校课程思政建设指导纲要》中“公共基础课程要注重潜移默化中坚定学生理想信念”的要求,整合了“大思政”视域下课程协同育人的思想。“五以”理念并非孤立存在,而是相互关联、相互支撑的有机整体。以学生为中心是出发点,强调关注学生的认知规律和成长需求;以教师为主导是关键,要求教师发挥在思政元素挖掘与融合中的引领作用;以思政课程为引领指明方向,确保课程思政不偏离正确的价值导向;以课程教学为主体是载体,将思政元素自然融入高等数学的知识点与教学环节;以学生发展和学习效果为目标是落脚点,实现知识传授与价值引领的统一。
在理论拓展方面,课题进一步阐释了高等数学与课程思政融合的内在逻辑。高等数学所蕴含的严谨逻辑性、高度抽象性等特点,与思政教育中科学精神、辩证思维的培养要求高度契合。如数学史中的重大突破体现了创新精神,公式定理的推导过程彰显了求真务实的态度,这些都为课程思政提供了丰富的素材。同时,课题借鉴“课程思政与新时代《高等数学》教育的融合路径”中关于数学文化与思政元素结合的观点,明确高等数学课程思政的核心是实现“知识传授、能力培养、价值引领”的三位一体,这一观点为后续的实践探索奠定了坚实的理论基础。
二、实践创新:探索多元融合路径,形成可操作的实施策略
(一)多维度挖掘思政元素,丰富教学内容
课题从六个角度系统挖掘高等数学中的思政元素,为课程融合提供了丰富的素材支撑。
从数学的美育价值角度,引导学生发现数学公式的结构美、逻辑推理的严谨美。如微积分中的诸多公式形式简洁却蕴含深刻道理,体现了数学的和谐之美,培养学生的审美素养。
从数学的哲学思想角度,结合高等数学中的常量与变量、量变与质变等关系,阐释辩证唯物主义观点。在定积分概念教学中,通过“分割、近似、求和、取极限”的过程,让学生理解量变积累到一定程度会引发质变的哲学原理。
从数学的文化价值角度,引入我国古代数学成就,如《九章算术》、《周髀算经》等,增强学生的文化自信和民族自豪感。在讲解极限概念时,介绍刘徽的“割圆术”,让学生了解我国古代数学家的智慧。
从数学的应用价值角度,结合实际案例展示数学在社会发展中的重要作用。如港珠澳大桥的曲线设计运用了导数知识,让学生认识到数学在科技进步和国家建设中的关键作用,激发其科技报国的情怀。
从数学的科学创新精神角度,通过数学史上的三次危机及解决过程,展现数学家们敢于质疑、勇于创新的精神。如从牛顿提出“无穷小是零又不是零”到柯西、维尔斯特拉斯等人的严谨论述,让学生体会科学研究的艰辛与执着。
从数学家的人格魅力角度,讲述华罗庚、陈景润等数学家的事迹。华罗庚放弃美国优厚待遇回国奉献,陈景润在艰苦条件下钻研“哥德巴赫猜想”,培养学生的爱国情怀和坚韧不拔的品质。
(二)多切入点融合教学内容,优化教学环节
课题从八个切入点将思政元素融入高等数学教学内容,实现了教学环节与思政教育的有机结合。
在课程介绍时,除了讲解教学计划和考核方式,介绍微积分的发展历史和著名数学家的贡献,培养学生的科学文化修养和文化传承意识。
在概念引入时,巧妙结合诗词等文化元素。如引入函数的极值概念时,借助苏轼“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”的诗句,不仅形象引入概念,还引导学生正确看待人生的起伏。
在公式定理使用时,介绍公式定理的发展历程,让学生感受数学家们的钻研精神。培养学生严谨治学的态度。
在社会问题分析时,运用数学知识分析现实问题。如通过数学建模分析海洋渔业的可持续捕捞等问题,让学生认识到数学与社会的密切联系,增强社会责任感。
在思维训练时,设计数学趣味活动。如出对联“岁月有极限,当选准人生坐标;追求无最值,需解好生活方程”,激励学生坚守初心、不断进取。
在课后作业环节,布置具有思政内涵的题目。如让学生计算极限并思考其中蕴含的“积小流以成江海”等哲学道理,引导学生树立正确的价值观。
在数学建模中,结合国家发展和社会需求设计项目。如开展校园供水系统智能管理方案设计,培养学生的团队协作能力和创新意识。
在介绍科技前沿时,展示数学在前沿科技中的应用。如讲解微分在近似计算中的应用时,介绍5G技术中的数学原理,激发学生的创新热情。
(三)多样化创新教学方法,提升教学效果
课题探索了六种融合思政教育的教学方法,增强了教学的互动性和实效性。
情境化教学:设计与实际生活相关的数学问题情境。如在讲解过渡曲线时,设置“火车铁轨直线轨道与圆弧弯道连接”的情境,让学生理解数学知识在工程中的应用,培养其责任意识。
探究式教学:提出开放性问题引导学生探究。如“易拉罐的设计怎样更环保”,让学生运用极值知识进行分析,培养创新思维和环保意识。
小组合作式教学:组织学生以小组形式完成项目。如设计“校园垃圾分类优化方案”的数学建模项目,培养学生的团队协作能力和社会责任感。
微课教学法:制作融入思政元素的微课视频。如以刘徽割圆术介绍极限思想,让学生在学习知识的同时感受古代数学家的智慧。
数学建模教学法:结合实际问题开展数学建模活动。如研究污水处理厂的选址问题,让学生运用数学知识解决环境问题,树立生态保护理念。
线上线下混合式教学法:利用超星等平台,在课前、课中、课后渗透思政元素。如发布数学家事迹、实际问题案例等资料,实现思政教育的全程覆盖。
三、实践成效:凸显融合价值,提升教学质量
(一)学生综合素质显著提升
通过对比实验,实验班学生在学习兴趣、学习成绩和思想素养等方面均有明显进步。在学习兴趣上,实验班学生课堂参与度提高了30%以上,课后主动探究数学问题的人数明显增多。在学习成绩上,实验班高等数学平均分较对照班提高了8-10分,及格率提升了15%左右。
在思想素养方面,学生的爱国情怀、科学精神和社会责任感得到增强。问卷调查显示,85%的学生表示通过课程学习,更加了解我国的科技成就和数学文化;78%的学生认为自己的逻辑思维和辩证思维能力有所提升;70%的学生表示会更加关注社会问题,并用所学知识为社会发展贡献力量。
(二)教师教学能力持续增强
参与课题的教师思政意识和教学水平得到提升。教师们能够主动挖掘高等数学中的思政元素,设计出更具针对性的教学方案。在教学方法上,更多教师采用情境化、探究式等互动教学方法,课堂氛围更加活跃。
课题期间,教师团队编写了2本融入思政元素的高等数学教材,发表相关教学研究论文4篇,应用了课程思政融合教学获得省级教学比赛奖项2项,其中省级一等奖1项,其中省级二等奖1项。
(三)课程建设成果丰硕
课题构建了高等数学课程思政教学案例库,包含67个核心知识点,涵盖十二个章节和多种思政元素类型,形成了6个典型课题的教学设计,录制了2个微课,为教师教学提供了丰富的参考资料。
该课程被评为校级精品课程和课程思政示范课程,相关经验在其他高校进行交流,得到同行的认可和好评。
四、推广应用与未来展望
(一)推广应用价值
本课题的研究成果具有较强的推广应用价值。“五以”教学理念为高等数学及其他公共基础课程的思政建设提供了理论指导,多元融合路径和实施策略具有可操作性,适合不同类型高校借鉴。
案例库、教学设计、微课等资源可以直接供高校使用,帮助教师快速开展课程思政教学。对于应用型本科院校和高职院校,成果中的实际案例和实践方法更能满足其培养应用型人才的需求。
(二)未来研究方向
下一步,课题将进一步拓展思政元素的挖掘范围,结合时代发展和科技进步,不断补充新的案例和素材。加强不同专业高等数学课程思政的差异化研究,根据各专业特点设计更具针对性的融合方案,如“一专一策”模式在不同专业的具体应用。
深化现代教育技术与课程思政的融合,利用虚拟现实、人工智能等技术,创设更生动的教学情境,增强思政教育的吸引力和感染力。建立长效机制,加强教师培训和交流,确保课程思政建设持续推进,不断提升高等数学课程的育人效果。
本课题通过理论创新和实践探索,实现了高等数学教学与课程思政的深度融合,为培养德智体美劳全面发展的高素质人才做出了积极贡献。未来,将继续完善研究成果,扩大推广范围,让更多学生受益。