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【摘要】为了应对新一轮科技革命与产业变革,新工科建设对数学课程提出了新的要求.数学建模作为联系数学与实践的课程,本身具备各领域的丰富案例.数学建模课程虽然涉及不同领域的模型和算法,但是在解决实际问题的过程中科学方法论的本质是趋于一致的,这是其他数学基础课程无法比拟的优势.本文探讨了如何在数学建模课程中融入数学信仰和科学方法论两个思政体系,以及如何构建思政目标评价体系.
【关键词】数学信仰;科学方法论;思政目标评价体系
一、数学建模课程思政研究的背景和意义
自然界和人类社会中很多现象的本质规律都可以通过数学来解释,这充分体现了数学在各层次的教育中的核心地位.自2017年2月以来,为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展,教育部开始积极推进新工科建设,要探索形成工程教育的中国模式,这对数学教学提出了新的要求.数学建模是人们对各种问题数学化的形式表现,是推进新工科建设的核心基础课程.
数学发挥的作用能够到达的高度,是由应用者的世界观、人生观、价值观共同决定的.课程思政可以促进学员认知、情感和行为的共同发展,增强学员内心的力量,促使学员形成导向正确的三观,规范学员的道德品质.知识技能的传授决定了学员技术水平的高低,课程中的思政育人决定了学员能力水平的高低.
目前,学员在学习数学建模课程时畏难现象较为严重,因为不愿意接受失败,所以从最开始就选择放弃,缺乏自主学习的意识,实践创新能力和期望状态存在一定差距.受多年应试教育思想的影响,一些学员缺乏数学的思维意识和科学的方法论,在数学应用上存在“形而上学”“照猫画虎”和“移花接木”的现象.数学建模课程是一门难度较大的课程,课程本身对培养学员科研精神、形成科学方法论具有基础数学课程无法比拟的优势.教师在数学建模课程中融入思政元素,将引导学员形成实事求是、尊重科学、遵守学术道德的科研态度,形成科学系统的方法论,形成格局深远的三观,使学员具备不怕困难、探索攻关的精神品质,从而激发学员学习的内动力,使学员树立远大理想,确定人生各阶段的分级目标,提高对自身的要求,具备强大的内心力量,由被动学习变为主动学习,以培养具备实践创新能力的技术人才,推进课程改革,满足新工科建设需求.
二、数学建模课程思政研究的历史和现状
查阅相关文献可知,很多学校理工学科都已经开始探索符合学科自身特点的课程思政模式.常见的模式有三类.
1.结合案例的思政导向
教师从某个实际问题出发,在解决实际问题的过程中,发掘思政教育元素融合的切入点,由此展开思政教育.该方式多用于某个课程某一节课思政环节的具体设计.如教师以新冠肺炎为例研究传染病的预防与控制问题,揭示传染病的可怕和科学防控的有效手段,以最美逆行者的事迹,引导学员树立正确的价值观,激发学员的爱国热情,从科学角度普及防控措施对于疾病传播起到的抑制作用,让学员切实体会到疫情防控人人有责.
2.发展史模式的思政导向
教师结合课程,对知识内容体系中出现的重要概念、理论追本溯源,通过其历史以及创始人的生平事迹,引入思政育人和科学精神培养的要素.
3.专业内容自然升华产生的思政导向
这类思政教育比较高端,没有专门的思政切入点的设计,教师通过从表象到本质的揭示过程,深入浅出地讲授高深专业知识的同时,揭示哲学思想和理论.现在比较成熟的有北京航空航天大学李尚志教授的数学大观课程,课程宣扬科学家的探索和创新精神,提升学员对客观世界的兴趣和理解,没有思政痕迹,却实现了思政育人的效果.
数学建模课本身具备各个领域丰富的案例,目前,课程思政多采用第一类模式,切入点具体,与案例背景相关,相对独立,由于实际案例丰富多彩,思政角度可以面面俱到,但还没有在课程体系中形成一定的规律和规模.
三、数学建模课程思政研究的探索方向
2020年5月,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》.纲要指出:培养什么人,怎样培养人,为谁培养人,是教育的根本问题,立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准.落实立德树人根本任务,必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂.全面推进课程思政建设,就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中,帮助学员塑造正确的世界观、人生观、价值观,这是人才培养的应有之义,更是必備内容.
纲要进一步明确理学、工学类专业课程教师要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,提高学员正确认识问题、分析问题和解决问题的能力.理学类专业课程教师要注重科学思维方法的训练和科学伦理教育,培养学员探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感.工学类专业课程教师要注重强化学员工程伦理教育,培养学员精益求精的大国工匠精神,激发学员科技报国的家国情怀和使命担当.
数学建模课程既具备理学专业课程的特点,也具备工学专业课程的特点.课题组在进行课程思政的探讨时,主要从数学信仰和科学方法论两个角度尝试建设课程思政体系.
四、数学建模课程两个层面思政体系的并行建立
结合理工学专业课程的特点,在建立数学建模课程的思政体系中,两个层面的建设体系既相互独立又相互促进.
1.数学信仰
学员要尊重科学,恪守学术规范,树立正确的价值观,避免趋利主义的消极影响.学员要具备百折不挠,不轻言放弃的基本科研精神.教师要注重外部刺激对学员内心反应的影响机制,在逐渐培养学员自信心的同时,增强学员的内心力量,实现学员从畏难到直面困难、主动出击的转变.学员要树立远大理想和阶段化发展目标,并在实现目标的过程中构建正确的人生观.教师可以通过军事案例深化学员对军人职业的认知,培养学员爱国敬业的精神,以及职业责任感和使命感.
2.科学方法论 教师要始终向学员传递解决实际问题的一般规律和方法,提高学员的认知水平,注重学思结合、知行统一,使学生完成理学意识向工学意识的转变.教师要鼓励学员去发现问题,在追求真理的同时敢于质疑,并敢于尝试,始终向学生传达自主思考、谦虚谨慎、脚踏实地的科研精神.
五、数学建模课程两个层面思政体系的可行性探究
数学建模课程本身分为理论课程和实践课程,在课程实施过程中,还配以科普讲座辅助课程教学.
根据课题研究目标,在建模课程中实现思政体系的建立主要通过如下三种形式.
1.设计数学建模第一课
第一课的目的是让学员了解数学建模,从科学发展的角度重新审视自身职业和数学的关系.教师融入不同思政点的案例,让学员了解数学建模到底是什么,同时形成数学信仰的第一次系统阐述.教师在案例分析的基础上总结出解决实际问题的科学方法的一般规律.
2.理论课程思政设计
理论课程思政的要素融合主要为科学方法论方面.理论课程涉及运筹学、微分方程、预测评价模型、数值计算、数据挖掘、数理统计等各个数学应用领域的基础模型和算法,这些方法具有方法论的认知规律.教师在授课的过程要透过不同领域模型算法的表象,向学员传递其本质的一般规律,让学员认知科学方法论.
3.实践课程思政设计
实践课程教师可以以建模竞赛的题目为案例,组织学员以小组为单位,以小型科研项目的方式完成实践活动,针对具体案例背景,结合学员出现的各种问题,采取案例思政导向模式,融入数学信仰方面的思政元素,以强化学员科研道德素养、积极的科研态度、正确的三观价值导向为主,让学员形成良好的数学信仰.
教师设计案例要把握如下原则:通过具体的案例让学员应用解决问题的科学方法论,学会化繁为简,学会数学的方法,使学员跳出固有思维模式,实现创新能力的培养.
六、思政元素的挖掘与融合
教师根据数学建模第一课、理论课程思政、实践课程思政设计理念,以及积累的建模实际案例,可以在数学建模课程的教学环节结合具体案例融入如下的思政元素.
1.數学信仰
(1)尊重科学,遵守学术规范道德(案例:抄袭风波等)
(2)百折不挠,绝不轻言放弃(案例:流浪地球等)
(3)正确的人生价值观导向(案例:新冠肺炎传播与控制等)
(4)科学、客观的世界观认知构建(案例:流浪地球等)
(5)科学精神培养、科学方法形成(案例:舰载机出动能力研究、海上目标分类等)
2.科学方法论
理论课程以数学规划、图与网络分析、微分方程模型、数值计算等领域的基础模型和算法为主要教学内容,分专题授课,教学内容围绕模型的构建机理、算法应用条件和应用局限性展开.
(1)理学意识向工学意识的转变
(2)做学问要自主思考,谦虚谨慎,脚踏实地
(3)学会质疑,敢于质疑
(4)探索解决问题的一般规律
七、数学建模课程思政目标评价
课题组采用调查法和实验法对思政效果进行评价.教师设计调查问卷,让没有进行思政元素融合的课程教学的学员对学术规范、科学精神等方面进行自评,让学员对自己理解的方法论进行描述和定义.同时,教师在授课过程中对学员进行课程思政教学,而后进行上述问卷调查,通过数据进行建模分析对比,检验融合思政元素课程教学的效果.
【参考文献】
[1]朱婧,申亚男,张志刚.数学模型“课程思政”的思考与教学实践[J].大学数学,2019,35(6):27-31.
[2]郝志峰.新工科背景下数学建模课程与课程思政融合的思考[R].第16届全国数学建模教学与应用会议.2019-7-10.
【关键词】数学信仰;科学方法论;思政目标评价体系
一、数学建模课程思政研究的背景和意义
自然界和人类社会中很多现象的本质规律都可以通过数学来解释,这充分体现了数学在各层次的教育中的核心地位.自2017年2月以来,为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展,教育部开始积极推进新工科建设,要探索形成工程教育的中国模式,这对数学教学提出了新的要求.数学建模是人们对各种问题数学化的形式表现,是推进新工科建设的核心基础课程.
数学发挥的作用能够到达的高度,是由应用者的世界观、人生观、价值观共同决定的.课程思政可以促进学员认知、情感和行为的共同发展,增强学员内心的力量,促使学员形成导向正确的三观,规范学员的道德品质.知识技能的传授决定了学员技术水平的高低,课程中的思政育人决定了学员能力水平的高低.
目前,学员在学习数学建模课程时畏难现象较为严重,因为不愿意接受失败,所以从最开始就选择放弃,缺乏自主学习的意识,实践创新能力和期望状态存在一定差距.受多年应试教育思想的影响,一些学员缺乏数学的思维意识和科学的方法论,在数学应用上存在“形而上学”“照猫画虎”和“移花接木”的现象.数学建模课程是一门难度较大的课程,课程本身对培养学员科研精神、形成科学方法论具有基础数学课程无法比拟的优势.教师在数学建模课程中融入思政元素,将引导学员形成实事求是、尊重科学、遵守学术道德的科研态度,形成科学系统的方法论,形成格局深远的三观,使学员具备不怕困难、探索攻关的精神品质,从而激发学员学习的内动力,使学员树立远大理想,确定人生各阶段的分级目标,提高对自身的要求,具备强大的内心力量,由被动学习变为主动学习,以培养具备实践创新能力的技术人才,推进课程改革,满足新工科建设需求.
二、数学建模课程思政研究的历史和现状
查阅相关文献可知,很多学校理工学科都已经开始探索符合学科自身特点的课程思政模式.常见的模式有三类.
1.结合案例的思政导向
教师从某个实际问题出发,在解决实际问题的过程中,发掘思政教育元素融合的切入点,由此展开思政教育.该方式多用于某个课程某一节课思政环节的具体设计.如教师以新冠肺炎为例研究传染病的预防与控制问题,揭示传染病的可怕和科学防控的有效手段,以最美逆行者的事迹,引导学员树立正确的价值观,激发学员的爱国热情,从科学角度普及防控措施对于疾病传播起到的抑制作用,让学员切实体会到疫情防控人人有责.
2.发展史模式的思政导向
教师结合课程,对知识内容体系中出现的重要概念、理论追本溯源,通过其历史以及创始人的生平事迹,引入思政育人和科学精神培养的要素.
3.专业内容自然升华产生的思政导向
这类思政教育比较高端,没有专门的思政切入点的设计,教师通过从表象到本质的揭示过程,深入浅出地讲授高深专业知识的同时,揭示哲学思想和理论.现在比较成熟的有北京航空航天大学李尚志教授的数学大观课程,课程宣扬科学家的探索和创新精神,提升学员对客观世界的兴趣和理解,没有思政痕迹,却实现了思政育人的效果.
数学建模课本身具备各个领域丰富的案例,目前,课程思政多采用第一类模式,切入点具体,与案例背景相关,相对独立,由于实际案例丰富多彩,思政角度可以面面俱到,但还没有在课程体系中形成一定的规律和规模.
三、数学建模课程思政研究的探索方向
2020年5月,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》.纲要指出:培养什么人,怎样培养人,为谁培养人,是教育的根本问题,立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准.落实立德树人根本任务,必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂.全面推进课程思政建设,就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中,帮助学员塑造正确的世界观、人生观、价值观,这是人才培养的应有之义,更是必備内容.
纲要进一步明确理学、工学类专业课程教师要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,提高学员正确认识问题、分析问题和解决问题的能力.理学类专业课程教师要注重科学思维方法的训练和科学伦理教育,培养学员探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感.工学类专业课程教师要注重强化学员工程伦理教育,培养学员精益求精的大国工匠精神,激发学员科技报国的家国情怀和使命担当.
数学建模课程既具备理学专业课程的特点,也具备工学专业课程的特点.课题组在进行课程思政的探讨时,主要从数学信仰和科学方法论两个角度尝试建设课程思政体系.
四、数学建模课程两个层面思政体系的并行建立
结合理工学专业课程的特点,在建立数学建模课程的思政体系中,两个层面的建设体系既相互独立又相互促进.
1.数学信仰
学员要尊重科学,恪守学术规范,树立正确的价值观,避免趋利主义的消极影响.学员要具备百折不挠,不轻言放弃的基本科研精神.教师要注重外部刺激对学员内心反应的影响机制,在逐渐培养学员自信心的同时,增强学员的内心力量,实现学员从畏难到直面困难、主动出击的转变.学员要树立远大理想和阶段化发展目标,并在实现目标的过程中构建正确的人生观.教师可以通过军事案例深化学员对军人职业的认知,培养学员爱国敬业的精神,以及职业责任感和使命感.
2.科学方法论 教师要始终向学员传递解决实际问题的一般规律和方法,提高学员的认知水平,注重学思结合、知行统一,使学生完成理学意识向工学意识的转变.教师要鼓励学员去发现问题,在追求真理的同时敢于质疑,并敢于尝试,始终向学生传达自主思考、谦虚谨慎、脚踏实地的科研精神.
五、数学建模课程两个层面思政体系的可行性探究
数学建模课程本身分为理论课程和实践课程,在课程实施过程中,还配以科普讲座辅助课程教学.
根据课题研究目标,在建模课程中实现思政体系的建立主要通过如下三种形式.
1.设计数学建模第一课
第一课的目的是让学员了解数学建模,从科学发展的角度重新审视自身职业和数学的关系.教师融入不同思政点的案例,让学员了解数学建模到底是什么,同时形成数学信仰的第一次系统阐述.教师在案例分析的基础上总结出解决实际问题的科学方法的一般规律.
2.理论课程思政设计
理论课程思政的要素融合主要为科学方法论方面.理论课程涉及运筹学、微分方程、预测评价模型、数值计算、数据挖掘、数理统计等各个数学应用领域的基础模型和算法,这些方法具有方法论的认知规律.教师在授课的过程要透过不同领域模型算法的表象,向学员传递其本质的一般规律,让学员认知科学方法论.
3.实践课程思政设计
实践课程教师可以以建模竞赛的题目为案例,组织学员以小组为单位,以小型科研项目的方式完成实践活动,针对具体案例背景,结合学员出现的各种问题,采取案例思政导向模式,融入数学信仰方面的思政元素,以强化学员科研道德素养、积极的科研态度、正确的三观价值导向为主,让学员形成良好的数学信仰.
教师设计案例要把握如下原则:通过具体的案例让学员应用解决问题的科学方法论,学会化繁为简,学会数学的方法,使学员跳出固有思维模式,实现创新能力的培养.
六、思政元素的挖掘与融合
教师根据数学建模第一课、理论课程思政、实践课程思政设计理念,以及积累的建模实际案例,可以在数学建模课程的教学环节结合具体案例融入如下的思政元素.
1.數学信仰
(1)尊重科学,遵守学术规范道德(案例:抄袭风波等)
(2)百折不挠,绝不轻言放弃(案例:流浪地球等)
(3)正确的人生价值观导向(案例:新冠肺炎传播与控制等)
(4)科学、客观的世界观认知构建(案例:流浪地球等)
(5)科学精神培养、科学方法形成(案例:舰载机出动能力研究、海上目标分类等)
2.科学方法论
理论课程以数学规划、图与网络分析、微分方程模型、数值计算等领域的基础模型和算法为主要教学内容,分专题授课,教学内容围绕模型的构建机理、算法应用条件和应用局限性展开.
(1)理学意识向工学意识的转变
(2)做学问要自主思考,谦虚谨慎,脚踏实地
(3)学会质疑,敢于质疑
(4)探索解决问题的一般规律
七、数学建模课程思政目标评价
课题组采用调查法和实验法对思政效果进行评价.教师设计调查问卷,让没有进行思政元素融合的课程教学的学员对学术规范、科学精神等方面进行自评,让学员对自己理解的方法论进行描述和定义.同时,教师在授课过程中对学员进行课程思政教学,而后进行上述问卷调查,通过数据进行建模分析对比,检验融合思政元素课程教学的效果.
【参考文献】
[1]朱婧,申亚男,张志刚.数学模型“课程思政”的思考与教学实践[J].大学数学,2019,35(6):27-31.
[2]郝志峰.新工科背景下数学建模课程与课程思政融合的思考[R].第16届全国数学建模教学与应用会议.2019-7-10.