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高等数学教学设计中思政元素的融入

2020-10-23 1813 上传者：管理员

摘要：针对教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》和建设金课的两个方面的要求，本文结合应用型高校实际需要，以定积分的概念为例，对高等数学教学设计中如何融入思政元素以及如何满足“两性一度”的金课标准进行了探索，为数学类课程金课建设提供参考。

关键词：
教学设计
课程思政
金课
金课建设
高等数学
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2019年10月，教育部正式发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，明确了“金课”建设的内容，规范了“金课”建设的要求，阐述了“高阶性”“创新性”“挑战度”的“两性一度”金课建设标准。2020年5月教育部在《高等学校课程思政建设指导纲要》中要求理工类课程不仅要增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力，还要培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，增加课程在国家、文化、历史方面的知识性和人文性。

对于以培养应用型人才为目标的地方高校，上述两个文件的要求如何在教学实际中实现，是一线教师亟待解决的迫切问题。本文在有效教学设计和体验式学习循环理论基础上，以高等数学课程中定积分的概念为例，介绍了教学设计中如何体现“两性一度”建设要求，同时如何渗透思政元素到高等数学课程教学中，为打造本科数学类金课建设进行了有益的探索。

一、应用型本科高校中高等数学课程教学存在的问题

从应用型本科高校的教学现状来看，目前在高等数学课程教学存在的问题主要有以下几个方面：一是教学内容体系相对于当代高速发展的信息技术和日新月异的计算科学潮流趋势，越来越显得陈旧；二是教学方式方法也无法适应当代学习者对个性化学习的要求，以及新媒体教学技术充分发展的形势；三是教师的教学思想和教学观念没有显著改变，在教学内容中还拘泥于教材，拘泥于知识灌输，不能适应社会对大学生能力、素质等各方面的要求；四是教学方式设计过于单一，没有积极引入现代、新颖和多样化的教学设计形式，无法适应新时代高等教育的新要求；五是在教学中没有注重培养大学生的情感目标，不能适应现代企业和社会对职业和公民的素质要求。以上种种问题，也是应用型本科高校数学类金课建设遇到的突出问题。而通过有效的课程教学设计，以及合理的渗透课程思政元素，使大学生不仅在理论学习和知识获取上的要求有获得感，而且通过理论学习能够获得分析解决各种应用问题，从而充实自我到提升自我，解决思想困惑，提升道德水平，形成正确的价值标准，这是一线教师教学工作的努力方向。

二、高等数学金课的教学设计策略

笔者授课对象以应用型本科院校的大一学生为主，在高中阶段对微积分的概念和简单计算有一定的了解，但对于微积分概念的深刻理解和应用能力还有不足。大部分学生学习态度较好，对数学知识的实际应用兴趣较高，具有初步分析和解决问题的能力。因此根据以上学情分析，在教学过程中，需要将数学理论和思想与历史及实际背景相结合，注重激发学生的学习热情和提高学生对课程的参与程度，进一步培养学生分析问题、解决问题的方法和思路，提高学生的数学素养。

笔者在教学实践中，教学方法的设计首先借鉴了源于加拿大技师技能培训的“BOPPPS”教学模式和体验式学习法。其中BOPPPS教学模式是一种突出以学生为中心，以学习目标为导向的有效教学模式。这种教学模式在全球超过30多个国家和100多所高校和培训单位所使用。近年来也在我国高校教学改革中广泛使用。BOPPPS教学方法一般分为6个教学环节：引入（Bridge-in）、教学目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（ParticipatoryLearning）、后测（Post-assessment）、总结（Summary）。其次，在参与式学习中还引入了大卫·库伯（DavidKolb）的体验式学习法，也就是教师通过精心设计的教学情境活动，引导学生通过体验，通过观察与思考，使学生自身的认知和能力得到自我完善。这种教学设计方法能够更偏重于学习者自身获得直接经验以及认知心理的亲历性，有助于提高学习者自主学习能力，容易达成教学目标。

在高等数学课程教学设计中，首先在引入环节里通过授课内容的历史背景和应用案例，创立教学情境，激发学生兴趣；接着向学生展示本节课的学习目标，学生能够清晰的了解本节课程学习需要的达成度；在前测环节，教师一般采用学习通平台发布与本节课学习内容相关的预备知识题目，检测学生的知识储备，为接下来的学习做好准备；在参与式教学环节，根据大卫·库伯（DavidKolb）体验式学习的循环理论，一般采用体验、互动、反思、应用等四个步骤，让学生通过体验探究发现知识，实现学习目标；在后测环节，检验学生的学习情况，使学生对自身的学习情况有自我判断；最后进行学习总结，为下一个教学内容的引入，打下基础。在以上各个教学环节中，根据课程内容，渗透思政元素，达到教学育人的培养目标。

三、融入思政元素的高等数学金课的教学设计实施——以“定积分的概念”为例

定积分是高等数学课程中重要的概念之一，本节课的主要内容是通过应用实例介绍定积分的解决问题的基本思想，在此基础上总结出定积分的概念。课程教学重点为定积分的基本思想和定积分的概念；教学难点是定积分概念的深入理解。

下面以高等数学课程中的定积分概念为例，介绍融入思政元素，满足金课的两性一度要求的教学设计和教学实施过程。

（一）问题导入

根据学生特点和专业要求，以应用问题为导入。问题内容如下：“根据停车需要，划拨了一块形状不规则的土地，市场给出土地每平方米建设费用，政府需要你预算一下建设该停车场的费用多少元？”此预算问题其实质是如何求不规则图形面积与定积分的概念典型应用一致，但形式更结合实际，容易激发学生兴趣。

（二）学习目标

向学生展示本节内容的学习目标，以便学生在后续教学活动中有目标指向。学习目标应该包含三个目标：（1）知识目标：理解定积分的概念；了解定积分概念的发现过程；定积分的几何意义。（2）能力目标：能够将定积分的思想迁移到其他应用问题。（3）情感目标：培养学生勇于探索、追求真理、团结协作的素质。

具体的学习目标有：（1）总结出定积分解决停车场预算问题的思想（知识目标）；（2）根据应用问题的解决方案总结出定积分的概念（能力目标）；（3）能利用积分思想解决其他简单的应用问题（能力目标和情感目标）。

（三）前测

此部分设计主要作用使学生先掌握学习定积分的概念需要利用的预备知识。具体教学过程为：学生根据课前学习任务单，观看微课视频资料等内容，了解微积分发展史，以及祖冲之的割圆术等内容，再利用学习通等平台发布问题：如规则图形的面积公式，祖冲之的割圆术包含有什么数学思想等问题。通过前测回顾知识点，为下一个教学环节打下基础。思政内容：通过回顾祖冲之的割圆术，激发和培养学生在逆境中追求真理的责任感和使命感。

（四）参与式学习

这一部分是教学过程的核心环节，此环节的设计要体现以学生为中心的教学理念，使学生深入参与到教学中去。因此，此环节主要的设计如下：结合微积分发展史和停车场的预算问题，创立教学情境，结合动画演示，引导学生对知识进行提炼、归纳与总结，得出定积分解决面积问题的思想（化整为零，以直代曲，积微成著）。教师引出极限概念所起的作用，使学生了解如何用极限语言描述解决问题的过程，最后总结出定积分的定义。对于定义中两个任意性的要求，采用分组讨论形式，从实际意义角度解释为什么做此要求，加深了学生对定积分的理解，也为后续定积分的性质与计算的学习打基础。思政内容：定积分思想的描述中引入《荀子·大略》中的成语“积微成著”，使学生结合中华传统文化理解数学思想，提升学生的文化自信。

（五）后测与总结

在参与式学习结束后，在学习通平台设置后测测验，对学生的学习效果进行检验和评分。提出两个问题让学生思考：用一个带有刻度的软尺如何计算出旋转体容器的体积？请设计一下你的计算方案。对于停车场预算问题能不能有更好地解决方案？第一个问题将二维面积问题上升到三维体积问题，主要考察学生是否能将定积分思想与方法解决其他应用问题，完成知识的迁移。通过问题讨论和测试，不仅实现培养学生的能力目标，而且体现了金课两性一度标准中的挑战度。而第二个问题不仅考察学生是否掌握定积分中的极限思维，而且为引入梯形法和Simpson法打下基础，同时也促使学生深入思考，培养学生了创新精神，体现了金课两性一度标准中的高阶性和创新性。最后教师根据测验结果进行总结，在总结时引入下一节的学习内容。思政内容：通过对应用问题的优化方案的讨论，培养学生精益求精，不断探索创新的科学精神。

四、结语

随着高等院校在人才培养方面转向内涵式发展的时代需要，在金课标准和“课程思政”理念的引领下，对教学方法、教学内容等进行再设计与实践，越来越显得重要。本文以“定积分概念”为例，力求在“课程思政”背景下，最大化的发挥大学数学独特的文化育人功能，通过有效教学设计和体验式教学法帮助学生形成良好的气质和品格，达到培养大学生形成健全的技能体系和人格品质目标，进行了有益的探索，也为更多的专业课的课程思政提供了思路和经验。

参考文献:

[1]教育部关于印发《关于一流本科课程建设的实施意见》的通知[Z].教高[2019]8号.

[2]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[Z].教高[2020]3号.

[3]曹丹平,印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J].实验室研究与探索,2016,35(2).

魏巍,余亚辉.金课背景下融入思政元素的高等数学教学设计的探索——以“定积分的概念”为例[J].国际公关,2020(12):112-113.

基金:2019年河南省高等教育教学改革研究与实践项目“慕课背景下融合思政元素的《微积分》一流课程建设研究与实践”（编号：2019JGLX459）;河南省教育科学“十三五”规划2020年度项目“思政元素融入微积分云课堂路径研究”（编号：2020YB0270）;2018年度洛阳理工学院教育教学研究项目“经济数学课程教学中情境教学的设计与实践”（编号：2019JGLX459）.