高等数学课程思政“基因植入式”教学改革实践与思考

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　　[摘 要] 高等数学本身具备与课程思政有机融合的独特优势，为了构建公共数学课程思政的立体育人体系，本文以高等数学课程为试点进行教学改革实践，将数学史、数学思想和文化中蕴含的思政元素通过“基因植入”教学模式融入课程教学，取得了不错的教学效果。
　　[关键词] 高等数学;课程思政;基因植入;教学改革实践
　　[作者简介] 黄 炯（1975—），女，云南昆明人，博士，云南师范大学数学学院讲师，主要从事数学教育及应用数学研究。
　　[中图分类号] G641    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）39-0061-02    [收稿日期] 2020-05-09
　　 一、引言
　　“课程思政”是指发掘各专业课程所蕴含的思政元素和所承载的思政功能，融入课堂教学，与“显性育人”的思政课程协调同步、相得益彰。高等数学是大学非数学各专业均开设的一门重要的通识必修课，在后续专业学习和提升学生综合能力中起到的作用毋庸置疑。高等数学课程思政有许多研究[1-3]，但其由于课时少、内容多、教学任务重等原因，教学仍基本重“知识技巧”轻“思想教育”。很多公共数学任课教师由于大多出身数学专业，课堂教学仅注重数学知识的传授，德育元素较少，与专业的结合点也较少，与思政理论结合的份量更少，缺少对学生人生观、价值观和世界观的引导，课程思政化意识还未真正融入教学过程中，导致课堂关注度和效率仍不够高。
　　如何在教学中将专业知识传授和思想价值引领有机统一，将思政之“盐”均匀溶于专业课之“汤”中，使学生自然而然吸收“营养”呢？高等数学课程本身就具备与课程思政有机融合的独特优势。为了发挥专业课程德育功能，构建课堂教学全员、全程、全方位的立体育人体系，我们以《高等数学（C级）》为试点课程进行了教学实践改革，通过充分挖掘数学学科特色和优势，提炼课程中蕴含的思政基因和科学价值范式，把学生三观培育塑造通过“基因式”方法植入数学课堂，在知识学习中融入理想信念，激发学生对专业的热爱，提升学生对数学知识的兴趣，培养学生严谨求真求实的理性精神。
　　二、高等数学课程思政的“基因植入式”教学模型及改革实践
　　生物学研究经常需要向细胞内植入基因，常见做法是先将基因序列片段嵌入DNA细胞链转化酶蛋白，再在连接酶等诱导化合物作用下催化机体代谢，达到改善机体功能的效果。课堂教学中此法称为“基因植入式”教学策略。将专业课的理论知识体系看作基因序列，嵌入思政元素，通过教学思想、教师引导和教学情境的有机融合形成课程知识的内化结果，从而改变学习行为，激起学生的学习兴趣和愿望，促进学生积极主动地去掌握知识技能。《高等数学（C级）》是化生经管专业的基础必修课，开设时间为第1学年，我们以教学内容为载体，结合数学学科特点将各种思政元素“基因”适时植入课程环节，传播三观塑造的正能量，激励新生产生学习内动力和学术抱负。具体做法有：
　　（一） 教学目标设计注重“术道结合”，植入学术内涵和科学素养基因
　　课程思政目标为：一是通过在教学中介绍微积分中的数学思想及与实际的紧密联系，让学生了解基本数学思想方法。二是通过了解相关的数学历史发展概貌及其在社会发展中的作用，培养学生的辩证唯物主义世界观，增强爱国主义观念并树立正确的价值观与人生观。三是培养学生发现问题与解决问题的能力，能够在学习实践过程中运用所学理论进行分析评价，不断进行自我诊断、改进及完善，优化自身专业规划，并形成终身学习理念。
　　（二）教学内容重组再造，植入数学史、数学思想、哲学和文化等思政基因
　　1.数学史中蕴含着许多爱国主义和人文精神的基因要素。在课堂教学设计中，有意识地引入我国数学史研究中取得的成就，了解我国科学家在数学发展中作出的重大贡献。例如讲授极限概念时，春秋时期《墨经》中“穷，或有前，不容尺也”;战国时期《庄子天下篇》中“一尺之锤，日取其半，万世不竭”;魏晋时期《九章算术注》中刘徽的割圆术“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”。这些都是朴素直观的对极限思想的理解。刘徽对圆面积公式的證明，被公认为世界数学史上首次将极限思想和无穷小分割方法引入数学证明。南北朝时期的祖冲之在其基础上将圆周率精确到小数点后7位，比欧洲人早一千多年。这些史料不仅加深对极限概念的理解，能掌握概念本质，而且增强学生的文化自信和民族自豪感，激发学生的爱国情怀和追求科学真理的动力。
　　2.数学思想也是课程思政的重要基因。讲授一元函数微积分时，借助微积分的发展历史，讲清核心概念的由来，让学生在充分了解数学发展基本规律的基础上，更好地掌握微积分思想。例如导数起源于17世纪的两个科学问题：由光学透镜的设计以及炮弹弹道轨迹的计算引起的有关曲线切线的研究;由力学的发展所涉及的质点变速运动瞬时速度的计算，这两类问题均刻画了导数的本质--瞬时变化率。而对瞬时的刻画引出微分概念和微分思想。定积分的概念也产生于两类科学问题：第一类是已知加速度函数求瞬时速度和路程，第二类是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积等问题。这些问题的共性是涉及不恒定量的求解，可以用“化整为零→以直代曲→积零为整”的思路来解决，这就是定积分的思想。微积分的思想不仅让同学体会抽象概念的形成过程，清晰认识到数学来源于实际，而且明白复杂的事情都是由简单的事情组合起来的，需要我们用智慧去分解，理性平和地去做事。
　　3.数学哲学和数学文化基因的植入。函数连续性与间断性、可导与可积、不定积分和定积分等对比概念，蕴含了矛盾对立统一、普遍联系和否定之否定的辩证哲学规律;级数理论中从有限项的和到无限项和性质变化，揭示辩证唯物主义中量变到质变的规律;学习定积分的几何应用时，让学生计算赵州桥拱形面积和弧长，体会“大国工匠”勇于探究的科学精神，提升用数学解决实际问题的能力。数学史上三次危机及化解，让学生看到任何学科的发展并不是一帆风顺，“危”“机”并存，只要坚持科学理念和正确方法，就能获得突破，解决危机。 　　（三）教学方法上注重思政基因信息传递有效性
　　在教学中避免生硬说教和一言堂，将各种互动元素植入教学活动。例如在线上教学平台给学生提供课件、视频，扩展资源，布置作业、讨论和小测验等，要求学生完成自学和讨论等一定任务点;要求学生课后查阅资料完成一些综合训练;课堂翻转教学，讲清重难点，采取同伴互助，小组互助等合作学习方式;线上教学时利用平台软件进行弹幕、投稿、随机点名等，线下教学时利用教具和小组间竞赛，鼓励学生上讲台演算、推导过程拼图游戏等多元方式，引导学生积极参与思考，激发其对专业课程学习的兴趣和专注度，引发学生对专业在认知、情感和行为上的认同感。
　　三、课程思政教学实践的效果及思考
　　高数课堂思政教学模式的改革成效体现在学生知情意信行各方面，其形式表现复杂，有显性和隐性、直接和间接、近期和远期的不同结果，因此，课程思政效果的评价不能单纯量化。在教学改革实践中，我们通过教学组研讨、公开课、示范微课等形式对课程的思政触发点进行深入挖掘和植入时机的讨论研究，建设了高等数学的课程思政指标点分解库和教学案例库;主动与专业课老师开展课程合作，整合教学，打造既有专业特色又有思政内涵的新型高数课堂;通过课堂观察，问卷调查、师生访谈、专题讨论等方式考查教改效果。有效标准以“学习有料（有深度）、目中有人（有互动）、眼里有光（有领悟）、脸上有笑（积极反应）”来衡量，结果显示学生更易于接受这种“思政基因植入式”教学方式，对课堂能主动积极参与，学习热情高，达到了积极肯定的教学效果，证明了教改是可行和富有成效的，而且有很大的发展空间，让传统的枯燥数学课堂焕发了新的魅力。
　　可植入数学课程的思政基因很多，关键的“催化酶”是教师。思政基因植入教学，要善于讲好“数学故事”，隐藏动机，把深刻的数学思想、抽象的数学概念和定理，转化为生动的语言和案例，在教学过程中自然而然插入思政元素。過于明显和突兀的插入会让人感觉过于生硬，起不到原有的教育作用。只有跳出传统教学框架，着重挖掘贴近生活、贴近专业、能触动学生兴趣点的思政素材，让思政理念贯穿专业学习始终，将其和数学知识融会贯通，在“润物无声”中构建符合社会主义核心价值的“数学观”，才能让学生喜闻乐见、易于接受，真正做到“立德树人”。
　　参考文献
　　[1]赵继伟.“课程思政”：涵义，理念，问题与对策[J].湖北经济学院学报，2019（2）：114-119.
　　[2]郑奕.大学数学“课程思政”的思考与实践[J].宁波教育学院学报，2019（1）：59-61.
　　[3]刘淑芹.高等数学中的课程思政案例[J].教育教学论坛，2018，52（12）：36-37.
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