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数学建模课程的思政价值

2020-10-09许少欣杨昔阳

教育教学论坛 2020年39期
关键词:数学建模课程教学课程思政

许少欣 杨昔阳

[摘 要] 论述在大学数学课程开展思政教育的意义,通过一些案例说明数学建模作为一门强调实践能力的综合类数学课程在思政教育中的独特作用,说明了如何在数学建模的教学过程中融入思政教育,如何探索数学建模课程中潜在的育人功能。

[关键词] 课程思政;数学建模;课程教学

[课题项目] 2019年福建省本科高校一般教学改革研究项目“数学建模课程思政建设研究”(FBJG20190014);2018年福建省十三五教育规划课题“中学数学建模的课堂教学研究”(FJJKXBZ18-859)

[作者简介] 许少欣(1999—),女,福建漳州人,泉州师范学院数计学院2017级数学与应用数学专业本科生,研究方向为数学与应用数学;杨昔阳(1978—),男,福建泉州人,硕士,泉州师范学院数计学院教授(通信作者),研究方向為应用数学与数学教育。

[中图分类号] G651    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324(2020)39-0044-02    [收稿日期] 2020-04-14

大学阶段是一个人的人生观,价值观,世界观形成的重要阶段。大学生的思政教育离不开政治理论课程提纲挈领的指导,更离不开专业课程潜移默化的影响。2016年,国家主席习近平在全国思想政治工作会议中提出,所有课程要利用各类课程的特点,开发出适合大学生成长,符合大学生期待的思政内容,在思政教育上形成合力,同向同行。大学数学是高校课题体系的重要基础课程,而数学建模是数学类课程的重要实践环节。充分利用数学建模丰富的课堂教学资源,有利于高校形成健康的课程思政格局,推进立德树人观念的发展和落实。

一、大学数学课程开展思政教育的意义

数学教育作为高等教育的重要组成部分,在培养学生的思政素养中发挥着重要作用,对培养社会主义新中国合格的建设者具有重要意义。在过去的大学数学课程教学中,人们往往只注意到了大学数学课程的工具性,即,它在各种工程技术的发明过程中起到的重要作用,却忽略了它的思想性。这种舍本逐末的做法割裂了思政教育和专业教育的整体性,不仅影响了高校育人的效果,更损害了学生学习数学的积极性[1]。值得注意的,而且必须澄清的是,大学数学课程的教学中处处体现了马克思主义和自然辩证法的思想[2]。例如,自然辩证法主张从万事万物的普遍联系中看待事物的产生、发展、灭亡过程,翻译为数学的语言就是,一个变量的变化规律是自身和其他变量的多元函数,它的数量变化规律可以由数学上的“偏微分方程”来描述。正是注意到了这种思想,马克思科学地预言到了科学数学化的趋势,他甚至认为“一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步”[3]。

二、数学建模课程在思政教育中的独特作用

相比其他大学数学课程,数学建模的教学内容和教学过程包含了更多思政元素。原因之一是其教学内容主要来源于学生们感同身受的实际生活,因而容易得到学生的认同;另一方面,数学建模的教学要求学生们亲自动手进行实践,克服了其他数学教学环节纸上谈兵的弊端,容易使思政思想深入人心。数学建模在思政教育中的独特作用体现在以下几个方面。

(一)用完善的数学模型提升自我

理想的数学模型往往不是一蹴而就的,是通过千难万苦不断试错和检验,才最终被抽象概括出来,形成在工程技术领域应用广泛的数学模型。例如英国经济学家马尔萨斯于1798年提出了人口按照几何级数增长的人口模型。荷兰生物学家韦吕勒在19世纪中叶发展了马尔萨斯模型,提出来了一种阻滞增长模型,更加客观地描述人口和许多物种数量的变化规律。如今,传染病研究人员为了利用人口理论研究传染病的传播,进一步发展了韦吕勒的结果,使得这一理论得到进一步发展。

教师在数学建模的课堂教学中往往会体现数学模型形成,发生和发展过程。通过这种不断完善的过程,学生们自然会明白一个模型从粗糙到完善需要一个不断修正的过程,一个人止于至善同样也需要一个过程,而且可能需要耗费一生的时间。

(二)用数学建模的过程锻炼毅力

建模求解过程需要学生综合运用数学知识、计算机编程、信息搜索等过程来得到数学模型的解,是整个数学建模过程最有传统数学味道的过程。由于数学建模实践作业或者竞赛往往有时间限制,学生们要在速度和准确性之间达到平衡,太慢了无法在规定时间完成项目,而一味追求速度,则可能在中间换接出错,导致所有建模过程从头再来。通过数学建模的求解过程,学生们能够体会到欲速则不达的道理,踏踏实实,一步一个脚印地推进项目的进展,在这个过程中培养自己的耐心和毅力。

(三)以数学家的故事指引人生

数学建模课堂按照数学知识的框架介绍数学家们提出来的各种数学模型及其应用。例如在介绍微分方程模型时,一个著名的数学模型是“万有引力的发现”,学生们从中将了解到牛顿在故乡躲避大瘟疫时坚持学术研究,发明了微积分,提出万有引力理论,最终改变人们对宇宙的认识的故事。这些故事能让学生们相信只要他们在某个领域持续投入时间与精力,就一定能取得成功,指导他们在目前的学业和将来的职场中踏实地训练,用心地学习,最终达到自己预定的目标。

三、在数学建模教学中开展课程思政的策略

(一)挖掘、创造数学建模课程的思政元素

数学模型(包括数学公式、方程、算法和定理等等)往往是日常生活的总结,蕴含着丰富的思政元素,如果善加利用,它们完全可以成为思政教学的素材。例如在学习差分方程模型时,一个常用的案例是“购房贷款”,这个案例要求学生利用级数知识计算住房按揭贷款的月还款金额,教师可以将此案例适当引申,引导学生发现校园贷和传销的虚假广告中的谎言。再比如,学生在学习微分方程模型时,一个经典的案例是传染病模型,学生在学习这个章节后,自然就能理解为什么在2020年爆发的肺炎疫情中,党中央要严格采取隔离措施,即使牺牲一些经济发展也在所不惜。引导学生思考这些数学模型,可以帮助学生树立正确的人生观和价值观,培养学生养成理性思考的习惯。这些思政元素不仅不会削弱课堂教学的效果,反而会让学生对所学习的数学知识产生更深的印象,并且学会将数学知识应用于实际生活。

一些与历史相关的数学实验,例如刘徽的“割圆术”还蕴含着大量的创新意识与创新精神,这些包含丰富文化内涵的数学实践,使得学生们用来学习编程的内容变得栩栩如生,学生们利用自己开发出的割圆术程序,重复祖冲之将“圆周率”精确计算到3.1415926和3.1415927之间的过程,一定会对古代中国的先进科学文化成就充满自豪感。类似这样的案例还有南宋的秦九韶创立的“大衍求一术”和“正负开方术”等等,这些案例指导数学建模教师根据所在班级学生的情况进行开发。

(二)进行教学体制改革,丰富教学方法

教学方法的优劣决定了教学效果的好坏,而任何教学方法也无法取代教师的言传身教,对学生而言,教师的影响是巨大的,教师往往是学生的榜样和标杆,因此好的教学体制和教学方法一定是为教学过程创造更多的师生交流机会,让学生最直观得体验到教师的处事方法和职业操守。为了提高师生有效交流的时间,教师要善于利用公共课平台,将一些学生可以自学的知识放到互联网或者移动设备上供学生自学,通过作业系统了解班级大致学习情况[5],然后把将节省下来的课堂教学时间用在作业点评,数学建模思想讨论和思政元素总结中,形成“课堂教授+学生报告+小组探讨”的互动式教学模式[6]。此外,教育管理者也要注意全面提升教师团队的教学能力,从立德树人的角度出發全面提高教师的育人能力,并建立合理的规章制度,落实教师在数学课程思政建设中的育人职责。

四、总结

近些年中国特色社会主义的发展进入了一个崭新的时代,为社会提供了足够的人力保障,新时代对高等教育提出了更高的要求。培养什么人、怎样培养人、为谁培养人成为高等学校必须思考的首要问题,同时所有的课程也必须为实现立德树人的目标服务。

参考文献

[1]谢长发娣,刘平.浅析数学课堂教学的思政教育[J].文存阅刊,2019(24):55.

[2]王松,王晓明.辩证唯物主义思想融入高等数学课程思政[J].现代职业教育,2019(27):69-71.

[3]张云飞.论马克思的“自然辩证法”思想实验[J].中国人民大学学报,2018(5):111-121.

[4]王亚凌.高职数学教学中融入思政教育的改革研究[J].现代职业教育,2018(27):228-229.

[5]汤向明,杨昔阳.基于BOPPPS和翻转教学的数学建模课堂教学策略[J].教育评论,2019(7):139-142.

[6]秦厚荣,徐海蓉.大学数学课程思政的“触点”和教学体系建设[J].中国大学教学,2019(9):61-64.

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