计算方法与MATLAB应用课程思政思考与探索*

付必伟 李翔 陈婷 刘少胡

摘  要  计算方法与MATLAB应用是理工科院校的专业必修课，学生人数多，课程涉及面广，可以为思政教育提供有效的授课平台。同时，该课程融入思政教育，可以将价值塑造和专业知识传授有机结合、相互促进，形成较好的协同效应，提高学生的学习积极性和热情。从课程问题、教学目标、教学内容、课程考核等方面出发，就如何挖掘思政元素并将其融入思政教育进行思考，并提供新的思路。

关键词  计算方法与MATLAB应用；课程思政；思政教育；计算工具

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）16-0127-03

0  引言

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，各类课程都要与思政教育同行，形成协同效应，把立德树人作为教育的根本任务。2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》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，立德树人是检验高校一切工作的根本标准[1]。中共中央、国务院和教育部先后印发《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》等文件，提出“三全育人”即全员育人、全过程育人和全方位育人的方针政策。全方位育人强调培养具有综合素质的人才，明确了专业知识和思政教育一手抓，协同共进，提高学生的思想政治觉悟，形成马克思主义世界观和价值观[2]。

由此表明，思政教育已成为大学教育不可或缺的一部分，思政教育与专业课相结合已成为当代大学教育的趋势。因此，探究将课程思政融入计算方法与MATLAB应用专业课程教学，不仅顺应了新时代的教育理念，而且有利于学生全面发展。

课程思政目前是大学思政教育的重要手段。课程思政旨在将思政元素与其他课程内容有机结合，使思想政治教育和课程内容形成协同效应，相互促进，不仅能够达到思政教育的目的，还有利于提高学生课程学习的积极性，增强学习效果。计算方法与MATLAB应用是各大理工科院校本科生和研究生的专业基础课，具有理论性强、知识点多、科学性严密的特点，同时是一门利用计算机进行实际问题求解的课程，具有很强的实用性。该课程提供理论基础和现代科学计算工具，是现代科技人才必须掌握的知识。该课程学习人数众多、涉及面广，具有思政教育的现实意义和授课平台。为此，在该课程中融入思政教育，能够有效地培养学生的科学精神和意志品质。

1  专业课融入课程思政存在的问题

1.1  专业课存在的问题

学生在学习计算方法与MATLAB应用理论知识的过程中，因对专业知识掌握不牢，不清楚所学理论知识与实际问题的关联性，面对实际问题无从下手。而且，教学内容烦琐难懂，教师因学时较少而对课程基础理论讲解不全面，学生理解较差，一般2～3周课程过后，如果课下不自学和复习，那么很多学生会跟不上教师的上课节奏，从而出现厌学和弃学的心理。计算方法与MATLAB应用是一门实用性较强的课程，需要学生具备分析实际工程问题并应用专业软件MATLAB将数值求解方法程序化进行求解的能力。但是，许多大二本科生对编程语言不熟悉，对算法理解不深刻，导致他们面对具体问题时不知道如何编程、如何求解。同时，理论学时较少，教师不会在课堂上进行MATLAB编程语言的详细讲解，导致学生面对具体的数值计算问题时不会程序编写，学习积极性越来越差，甚至有些学生完全放弃该课程实践环节的学习。

1.2  课程思政融入存在的问题

1.2.1  高校教师重专业教学、轻思想政治教学的现象普遍存在

以往的专业课只讲授专业基础知识，很少甚至没有涉及课程思政教学。并且许多教师认为专业课和思想政治课是独立存在的，两者很难融合，认为思想政治教育不应该在专业课堂上讲授。因此，大学专业课的课程思政未引起专业课教师的重视，从而导致课程思政只是应付学校和学院对教师的要求。这种现象不利于帮助学生树立正确的“三观”，不利于培养品格和专业兼优的高端人才，不符合高校立德树人和“三全育人”的理念。

1.2.2  课程创新不足，教学模块缺乏思政元素

计算方法与MATLAB应用主要讲授如何将实际连续性方程变为离散迭代格式并求解的基础理论，包括算法与误差、非线性方程、线性方程组和微分方程求解等。课程知识点抽象、理论性强，专业教师采用多媒体和板书的方法，大量的数学理论和公式不易理解，难免会使学生感到内容烦琐乏味，很容易让学生感到枯燥，甚至产生抵触心理。同时，教师在教学过程中通常采用较传统的讲授方式，缺少创新形式的教学法。专业教师在专业课上很少挖掘思政元素，没有形成系统性的思政元素剖析，很难达到思政教育的目的。

1.2.3  欠缺规范、详细的考核机制，师生评价

体系不完善  虽然各高校都在强调课程思政的重要性，但是没有具体的课程思政目标和详细的课程思政的执行及考核政策，导致学生和教师没有足够重视课程思政的学习和教学。因此，形成课程思政在平时过程考核和期末考试中体现的考核方法，对于重视和加强课程思政教育非常重要。

2  计算方法与MATLAB应用课程融入课程思政的方法

2.1  课程目标中融入思政目标，提出全新课程目标体系

计算方法与MATLAB应用课程可从思政目标和课程目标两个方面提出全新的课程目标体系，作为课程思政和教学内容建设的指导方向。

2.1.1  思政目标

1）通过了解和对比国内外数值计算方法及相应科学计算工具的发展历史，让学生认识到自己所承担的社会责任，激发爱国情怀。

2）通过对方程求解、函数插值与曲线拟合等内容的学习，培养学生科学计算能力和数学建模思想，结合实际工程，增强学生尊重科学、追求真理的意识。

3）通过对MATLAB应用学习以及国内科学计算工具的应用，激发学生开发及完善国内计算工具的热情。

2.1.2  课程目标

1）掌握二分法、迭代法、消去法等数值计算方法的基本知识，能够理解多项式、非线性方程、线性方程组等数学问题的求解原理。

2）熟练应用插值与拟合等数值计算方法，对实验数据进行处理与分析，得到合理有效的结论。

3）熟练应用MATLAB科学计算模块，并能对多项式、非线性方程、线性方程组等数学问题进行计算与分析。

4）针对多项式、非线性方程、线性方程组等数学问题，选用满足特定要求的数值计算方法，预测、模拟与分析数值模型并能够分析其局限性。

2.2  深入挖掘思政元素，全面重构课程教学内容

结合机械专业计算方法与MATLAB应用这门课的专业知识教学内容，针对如何在每个章节中引入课程思政元素进行如下思考与探索。

2.2.1  第一章：算法与误差

讲授算法时通过简介我国数学发展历史，融入我国古代秦九韶算法降低计算量和十进制算法简化计算的案例，突出我国数学家对推动计算方法的贡献，体现古代科学家的智慧，增强学生的民族自豪感，培养学生的爱国情怀。讲授误差时，以实际问题求解一定存在误差，只要在允许的误差范围内，认为数值计算结果是可信的为参照，映射生活中很多事情没有绝对的正确与错误，只要在可接受的范围内，任何结果都是被允许的，引导学生避免钻牛角尖，学会辩证地看待生活中存在的问题。

2.2.2  第二、三章：非线性方程求解和线性方程组的解法

在对迭代方法的可行性和可靠性的讲授过程中融入辩证思维，培养学生多思考、多方位看待问题的能力。通过讲解著名数学家的故事，培养学生树立正确的“三观”。同时，结合牛顿在欧洲黑死病肆虐期间创造的科学奇迹，提高学生在家里和学校高效自学的热情[3]，也借此讲述我国的抗疫成就，介绍钟南山、李兰娟等科学家的事迹和贡献，激发学生努力学习、报效祖国的爱国热情[4]。

2.2.3  第四章：函数插值与曲线拟合

讲述函数插值与曲线拟合时，融入计算方法在现代科技中的应用案例，比如在天气预报、疫情发展预测、飞机机翼设计、“嫦娥”四号探测器等中的应用，培养学生对课程的兴趣以及对科学研究和探索的向往。介绍我国数学家的贡献，提及元代数学家朱世杰所著《四元玉鉴》中的高次内插法，它早于拉格朗日插值数百年，由此激发学生的爱国主义情怀[5]。

2.2.4  第五章：数值积分和常微分方程的解法

讲授数值积分时，讲述微观与宏观之间的联系、量与质的关系，强调平时积累的重要性。讲授常微分方程的解法时，结合课题组具体的相关科研项目，理论联系实际，突出计算方法在科学研究中不可或缺的地位，提高学生的学习积极性和创新意识。

2.2.5  上机课程

讲授MATLAB及卡脖子技术，以美国对我国MATLAB专业软件使用的限制为例，激发学生开发国内专业科学计算软件的理想信念、学习积极性和爱国情怀。

在计算方法与MATLAB应用课程教学实践中始终以培养学生创新能力为目标，不断更新教学内容，改革教学方法和手段，在教学内容设计、案例选取等各方面融合思政元素，让德育贯穿教学全过程，培养学生的科学探索精神、辩证思考习惯、科学创新意识。

2.3  课程考核中融入课程思政，突出课程思政的重要性

2.3.1  对学生的考核

在计算方法与MATLAB应用课程中融入课程思政，需要建立新的评价体系和考核机制。以往评价体系和考核机制都没有考虑思政元素，导致学生认为课程思政是走过场而已，并没有引起重视。为凸显课程思政的重要性，可以在平时考核中引入思政主题，按小组进行讨论和思考，培养学生团队协作精神、创新精神、工匠精神等职业素养，激发学生对课程思政的思考[6]。新的评价体系中平时考核和期末考试都需要考查课程思政，体现课程思政在专业课中的重要性，督促学生养成勤于思考课程思政的习惯。

2.3.2  对教师的考核

在课堂上，教师是引导者，教学方法与内容对学生有很大的影响，因此，教师应加强课程思政的自我学习与培训，重视课程思政教学。只有具备较高的思政素养，对思政教育有足够的重视，教师才能在专业课程中有机融入课程思政元素，增强课程思政教育效果。同时，还需对教师的课程思政教学进行考核，实现对教师课程思政的监督机制。可以从问卷星的学生评价和学院督导部门督导两个方面进行，督促教师加强专业课知识和思政元素的有机结合，做到“润物细无声”，避免生搬硬套。相关部门应建立系统的奖惩机制，对完成较好的教师给予奖励，提高教师工作积极性。

3  结束语

计算方法与MATLAB应用课程包括误差分析、非线性方程求解、线性方程组求解、插值拟合、数值积分和数值微分等。该课程不仅具有传统数学的严密性和抽象性，还与实际问题紧密结合，具有较强的实用性。学习该课程可以培养学生的逻辑思维能力、分析和解决复杂实际工程问题和科研创新的能力。同时，计算方法与MATLAB应用课程是工科院校的必修专业课，涉及面广、学生数量多，给思政教育提供了一个较好的平台。该课程的每个章节都能找到丰富的思政元素，可以“润物细无声”地将思政元素融入专业基础知识的讲授当中，帮助学生树立正确的“三观”，激发学生的爱国情怀和学习积极性，培养品学兼优的人才，达到立德树人、“三全育人”的教育目标。

参考文献

[1] 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[A/OL].（2020-05-28）[2021-10-17].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[2] 刘鹤，石瑛，金详雷.课程思政建设的理性内涵与实施路径[J].中国大学教学，2019（3）：59-62.

[3] 程瑶，马茹茹，宋传静，等.“计算方法”课程思政教学的思考与探索[J].科教文汇，2021（7）：78-80.

[4] 张雅晶，鲍官培，郝名望，等.计算方法课程教学的案例分析[J].电子技术，2021，50（5）：74-75.

[5] 黄政阁，崔静静.计算方法课程教学中融入思政教育的探索与思考[J].科技风，2021（1）：44-47.

[6] 李大舟，高巍.课程思政融入计算机实践教学：以Python语言课程设计为例[J].电脑知识与技术，2021，17（31）：265-267.

*项目来源：中国高校产学研创新基金新一代信息技术创新项目（2019ITA04001）。

作者：付必伟，长江大学，讲师，研究方向为数值计算方法；李翔，长江大学，副教授，研究方向为MATLAB应用的教育技术；陈婷，长江大学，讲师，研究方向为课程思政与计算方法的融入方法；刘少胡，长江大学，教授，研究方向为数值计算方法应用技术（434020）。