基于“三全育人”的石油类高校《数学地质》课程教学方法探索

张昆，尹相东，丁熊，陈雷，范翔宇

（西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都）

随着数学和计算机的日益发展，为了充分利用各种原始地质数据信息深入研究并解决地质问题，促使数学与地质学的有机结合，研究人员在地质学中引入定量的研究方法，进而形成了“数学地质”这门学科。“数学地质”是地质学与数学及计算机相结合的产物，目的是从量的方面研究和解决地质科学问题。课程以高等数学、线性代数、概率论、计算机基础以及地质专业基础课程为先修课程。数学地质方法几乎渗透地学各个领域，它的出现反映地质学从定性的描述阶段向着定量研究发展的新趋势，为地质学开辟了新的发展途径。

一 教学方法

《数学地质》是地质类专业重要的基础课程之一，如何在教学中让学生更好地理解和应用数学地质方法是本门课程教学改革研究的目标。前人对于高校教育提出了一系列理念，如源于美国的STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合；成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）在美国、英国、加拿大等国家已成为了教育改革的主流理念，美国工程教育认证协会全面接受了OBE的理念，并将其贯穿于工程教育认证标准。张岩（2016）认识到“互联网＋”将对教育资源、教育机构、学习模式和教学模式等教育要素带来深刻影响，并由此带来教育理念的改变。随着社会的不断发展，社会对创新型人才的需求也在日益增长，创新教育已成为高校培养创新人才的主要手段，也是实现高等教育可持续发展的动力源泉。翟芮（2021）指出如今的教育改革应采取有效措施，将创新教育思想作为导向，不断加强现代高等教育管理。

二 “三全育人”的概念及提出背景

党的十八大以来，以习近平总书记为核心的党中央围绕培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一根本问题，提出工作要求、做出战略部署，为加快推动教育现代化、建设教育强国、办好人民满意的教育指明了方向。在全国教育大会上，习近平总书记指出：“培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，加快推进教育现代化、建设教育强国、办好人民满意的教育。”中共中央、国务院《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》提出，坚持全员、全过程、全方位育人（以下简称“三全育人”）。“三全育人”体现了高等教育立德树人的内在要求，顺应了人才培养的发展趋势，契合了高校思想政治工作的发展规律。要努力构建德智体美劳全面培养的教育体系，形成更高水平的人才培养体系。加强党对教育工作的全面领导，统筹协调家庭、学校、政府、社会各方面育人责任。

“三全育人”即全员育人、全程育人、全方位育人，是中共中央、国务院《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》提出的坚持全员全过程全方位育人（简称“三全育人”）的要求。“全员育人”指学校中的所有部门、所有教职工都负有育人的职责；“全程育人”从时间上说，强调育人要贯穿学生学习成长的全部过程；“全方位育人”从空间上说，强调育人要体现在学生全面发展的各个方面[1]。

三 《数学地质》课程教学方法探索

（一） 课堂思政过程“三全育人”

1.课堂思政的概念、意义、重要性。从2014开始，上海市委首先提出了“课程思考”这一理念。在中国正处于百年不遇的大环境下，实施全面的“全面”教育。因此，大学的“新课”不应仅仅增加一项新的课程，它应该把它与各种课程的教学、改革相结合，真正做到“以德为本”“润物细无声”。

高校的课程思政就其本质而言，是思想政治教育概念的丰富与拓展，同时也是专业课教学实现内涵式提升与发展的路径选择。在操作层面要求“围绕‘知识传授与价值引领相结合’的课程目标，……构建思想政治理论课、综合素养课程、专业课程三位一体的高校思想政治理论教育课程体系，突出显性教育和隐性教育相融通”。

本文试图从加强政治导向、意识形态引导、发掘思政要素、实施有效的教学设计与评估等方面入手，以“润物无声”的方式，将正确的价值观与信仰的精神导向贯穿于整个课程之中。在国内外有关学科思政方面的大量研究成果的指引下，正确理解其内涵与外延，厘清课程思政的要求，遴选思政要素，把握好思政要素融入的机会和方式，确保在完成课程教学目标的前提下实现课程与课程思政融合的有效性[2]。

2.国外教学中的爱国教育。在2017年10月至2018年10月，笔者受国家留学基金委的资助去美国犹他大学留学一年。笔者感受到在犹他大学的油气地质专业教育中，处处注意培养学生的爱国情怀。

（1）较多出现的国旗。在犹他大学校园的重要建筑上均安放有国旗，在路边的大屏幕显示器中，也时不时的显示有国旗。美国是移民国家，也是多种族的国家，在不同场合经常出现的国旗能让学生增强融入感。

（2）专业课堂教学时多以本国的地质现象为例进行讲解。地质类专业课的教学具有特殊性，除理论知识讲解之外，还需要利用大量的野外地质现象照片放入课堂教学中，加深学生的理解。美国的各种地质现象普遍，在犹他大学油气地质专业课堂教学中，加入了大量的本国的表征地质现象的图片，培养学生的国家荣誉感。

（3）专业课堂教学时多以本国的油气田勘探开发为例进行讲解。随着地质思维的转变、水平井钻井技术、压裂技术的进步，美国的页岩油气产量近些年来取得了重大突破，实现了能源独立。在犹他大学油气地质专业的课程进行讲解时，教师注重引用本国的油气田勘探开发实例，体现出本国的地大物博、科技先进，这样能培养出学生的国家自豪感[3]。

（二） 教学过程中融入思政元素的方法

（1）向国外学习的思政元素。根据笔者在国外留学的经验，在教学时可以采取以下方式：①在制作教学PPT时，在重要的章节，将含有国旗元素的图片作为PPT的背景，这样可以增强国家认同感。②在讲授数学地质课程的概念时，多以我国的地质现象为例进行讲解。我国国土辽阔，地大物博，各种地质现象多种多样，能充分满足教学要求。在教学时尽量多引用国内的地质现象，这样可以培养学生的国家荣誉感。③在讲授数学地质课程的应用时，多以我国的油气田为例进行讲解。新中国成立七十多年来，我国石油行业的规模从小到大，油气产量从1949年的石油12.1万吨、天然气1671万立方米增加到2021年的石油亿吨，天然气2053.0亿立方米。在讲解数学地质的应用时尽量多采用我国的油气勘探开发历程进行讲解，这样能培养出学生的国家自豪感。

（2）以我国著名科学家的经历为榜样来鼓励学生。赵鹏大院士，1931年生于辽宁清源，地质勘探学家。曾当选国内外多所院校院士，他曾于一九五四年有赴苏联学习的机会。深知一年的学费抵得上八百名农民的辛苦，所以，他就向使馆建议，让他们放弃论文和硕士，去读一些国外没有的专业，然后回到中国去工作。然而，使馆不答应，并且坚持必须把他们的硕士学位全部读完。

赵鹏大每天晚上都要读书到三更半夜才能上床。他在一九五八年以优异的表现取得了副硕士的学位。赵鹏大在国外读书的时候，曾被苏联地质部长安特罗波夫委托，和同班钱祥麟一起，把《旋卷构造及其与中国西北大地构造复合问题》一书译为俄语，并在苏联正式发表。

“家国情怀就是指一个人的使命感要强，责任心要重。”赵鹏大教授常常对自己的同学说。六十余年来，他始终把科学和教育事业作为自己的使命，始终坚持在科学和教育的最前线。1998年，赵鹏大教授和5名院士共同提议，加快推进中国科学院关于“非常规矿物资源的发掘和利用”的提案，并亲自带队进行非常规矿物资源的调查，并在《非传统矿产资源体系及其关键科学问题》上发表《非传统矿产资源概论》等学术著作。

到目前为止，赵鹏大教授共为我国输送了20名博士后、156名博士、23名博士。他非常重视每个孩子的发展，教导他们怎样读书，怎样做人。他还用自己这些年的积累，成立了赵鹏大学的“大奖学金”，用来奖励那些成绩优异的学生，鼓励他们为祖国做出更大的贡献。

（三） 邀请思政教师来参与课堂教学

在课程中引入思政要素，主要是在教学中进行教学设计。《数学地质》课程的教学设计是整个课程的第一步，它所具备的学理和科学性；系统与创新都会对教育的成效有很大的影响。把思政要素与《数学地质》的教学内容相融合，是课程思政课的教学策划中的一个重要环节，也是一个创新之处。高品质的思政教育不但可以提高学生的专业知识和能力，而且能够有效地指导学生的思想道德、情感态度和价值观念。《数学地质》在教学中引入思政课要素，不仅要符合教学设计的总体规则，而且要充分利用思政课要素与学科的结合。既要把教学目标作为教学目标，又要从石油院校的教学实践需要等几个角度进行分析。《数学地质》将思政要素的整合划分为“发掘结合”与“训练融合”两个阶段。“思政课”需要老师发挥自己的综合素质，充分发掘思政课的要素，将思政要素纳入到课堂教学的适当环节。而在融合思想政治的同时，又要做到将思想政治教育与实际相融合，做到细致、生动，不能死板地照搬，让学生易于接受。同时，又强调“以自然为本，以严谨为宜”。在《数学地质》课程中，老师在设计思政课的时候，要注意把这一思想要素引入到课堂中去，充分利用这一环节的育人作用，使其在不知不觉中渗透；假如相关的政治思想不能确定，那就得想方设法把自己的应用做得严密而恰当，不要当“差不多”的老师[6]。

（四） 教学过程“三全育人”

《数学地质》是将数学知识与地质学知识结合紧密，是地质类专业课程中唯一的需要学习大量数学知识的课程，相对于其他的专业课程，学习难度较大。大部分章节讲授时，首先进行数学原理和公式推导，然后讲解数学方法在地质中的应用。课程中数学公式多，且推导过程繁琐，只局限于课堂的教学以及课后习题使学生往往难以很好的全面掌握课程重点内容和理解难点内容；有限的课时也限制了师生之间的沟通与交流的时间。这均导致学生的学习积极性大大降低，往往在课程之初就“劝退”学生。

《数学地质》主要讲授不同的数学方法在地质研究中的应用，在教学过程中，需要进入大量的数学概念、数学方法、地质概念，与其他课程相比，本课程更注重数学课程和地质课程的基础。然而本课程所需的先修课程《高等数学》《概率统计》《线性代数》等数学课程，以及《普通地质学》《沉积岩石学》《构造地质学》《石油地质学》《矿物岩石学》等地质课程是在大一、大二及大三上学期学习，而本门课程开设于大三下半学期。学生在进行本门课程的学习时，由于与先修课程的学习时间间隔较长，部分知识遗忘，导致学生学习该课程的难度加大[7]。

考虑到《数学地质》课程需要有以前的数学知识（高等数学、概率统计、线性代数、模糊数学）和专业基础知识（石油地质学、沉积岩石学、构造地质学、油气地球化学，等）作为基础开展教学，而学生与学习这上述先修课程已经有半年至两年的时间跨度。本研究计划课堂答疑时，邀请数学课程的授课教师以及专业课程的授课教师到答疑现场，实现各课程教师的“全员”参与；在教学中根据地质实例引入数学概念和专业知识的概念，让学生能回忆起过去所学的先修课程的知识，串联起了学生从大一的数学基础课程和大三上学期的专业基础课程，实现“全程”的课程体系梳理；并且学生对于以前所学的知识的遗忘，都可以得到“全方位”的补足。

（五） 课后学习“三全育人”

1.线上学习。一个人思想品德的形成和发展，受到他生活在其中的各种人际关系和环境的影响，包括家庭、学校、社会等。就一所高校而言，大学生的思想品德也同时受到课上课下、线上线下、学习生活文体实践等活动、关系和环境的影响。本项目计划全程录制课堂教学，开设线上课程，利用雨课堂、慕课等线上教学平台，使学生可以线上反复学习，加深理解；在线上教学平台链接上以前的数学知识、专业基础知识的课程，实现“全方位”学习；教师可以在线上布置作业，便于统计信息，及时查看学生作业成效，达到“全程”的教学反馈；同时可以利用线上平台进行答疑，达到“全员”参与[8]。

2.结合地质项目实际操作。《数学地质》课程教学经过多年的教学，实践经验日益丰富，逐渐认识到地质应用的重要性，并已由先前的重视数学原理和推导向着重视数学方法在地质问题上的应用转变。但本门课程现在的教学与地质部门研究需求结合程度不够，应用实例较为陈旧、所用的软件及作出的图件与实际需求尚有较大距离。

本项目计划采用地质部门实际勘探数据，让学生用EXCEL、SPSS、MATLAB等一线科研单位常用的软件，课后练习中对实际勘探数据进行分析，得出结论，并做出符合地质行业标准的图件，实现学生对于专业课程的应用的提前认知，同时也可以提前了解毕业后的工作内容，达到课后练习的“三全育人”效果[9-10]。

四 结语

在石油类高校的学科思政中，它有着与之相适应的特点。在石油类高校课程思政建设中，要坚持以“大国工匠”为核心，既要具备操作能力又要具备实践操作能力的“德才兼备”的人才，挖掘和挖掘与石油类高校相适应的思政要素，主动挖掘与石油类高校培养方式契合的思政要素融入点，逐步摸索出一套适合石油类高校课程思政建设的课程、教学和评价系统，为科学推进石油类高校思政建设作出贡献。