在解析几何混合式教学中融入课程思政的实践

2023-06-05朱军辉程春蕊娄光谱周永卫王战伟

商丘职业技术学院学报 2023年5期

朱军辉,程春蕊,娄光谱,周永卫,王战伟

(郑州航空工业管理学院数学学院,河南郑州 450015)

2020年5月,教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(以下简称《纲要》).《纲要》指出,“全面推进课程思政建设,就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中,帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观”[1].解析几何是高等学校数学类专业的一门重要的专业核心课程.解析几何课程在训练学生的数学思维能力、空间想象能力以及提高学生分析问题、解决问题的能力方面有着极为重要的作用.混合式教学是近年来新兴的教学模式,在目前的大学教学中使用得较为广泛.它包括线上、线下两个不同的教学场景,如何在混合式教学中渗透课程思政是亟须研究的问题.为此,在解析几何的课程教学中,解析几何课程组紧紧抓住线上线下教学的各个环节,融入课程思政,取得了较好的育人效果.

1 将课程思政融入解析几何课程教学的重要性

《纲要》指出,“所有课程都承担好育人责任,守好一段渠,种好责任田,使各类课程与思政课程同向同行”[1].解析几何课程作为一门数学学科的基础课,在大学一年级第一学期或第二学期开设.大学一年级学生刚由高中升入大学,他们的世界观、人生观和价值观尚未完全成熟,专业思想不稳定,对事物的看法不全面,需要专业教师做好教育引导.教师要做大学生成长成才的引路人,帮助他们“系好人生的第一粒扣子”.解析几何课程蕴含有大量的思政元素,如一般与特殊、共性与个性、科学精神、几何在实践中的应用等.教师要将这些思政元素深度挖掘,有机融入线上、线下的课程教学,做到春风化雨、润物无声,切实发挥课程思政育人的积极作用.

2 混合式教学模式下在解析几何课程教学中开展课程思政建设的实践

2.1 在课堂讲授中,紧密结合教学内容融入课程思政

《纲要》对理学类课程的要求是:“理学类专业课程,要注重科学思维方法的训练和科学伦理教育,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.”[1]

2.1.1 培养学生的辩证思维

所谓辩证思维,就是用运动的、联系的、发展的观点来思考、研究问题,揭示事物的本质.在讲解解析几何的绪论时,向学生讲述解析几何的发展简史,介绍恩格斯对笛卡尔创立解析几何所做的评价:“数学中的转折点是笛卡尔的变数.有了变数,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学;有了变数,微分和积分也就立刻成为必要的了.”这意味着在解析几何课程中蕴含着大量的辩证法的内容.这就需要任课教师指导学生用辩证的思维研究、探索解析几何的有关问题,潜移默化地培养学生的辩证思维、运动观点.“要真正掌握好数学工具,只知道许多数学知识是不够的,必须善于发现各种数学结构之间的关系,建立和运用它们之间的联系与转化,这样才能发挥出蕴藏在数学中辩证思维的力量”[2].

2.1.2 培养学生的科学精神

在解析几何的课程教学中,一定要加强学生科学思维方法的训练.彭双阶教授指出,“在具体教学方法上,把数学学科之魂具象到可观察、可感知的具有丰富表象的现实世界”[3].在讲授单叶双曲面和双曲抛物面时,用平行截割法研究曲面形状,在两类曲面上都截出了直线,也就是在这两类曲面上蕴含有直线.这是个不可思议的结果:空间曲面上竟然蕴含有直线.再通过后续关于两类曲面直纹性的讨论,学生更加深刻地认识到,单叶双曲面和双曲抛物面上不但蕴含有直线,而且它们都有两族直母线,这两类曲面都可由直线生成,因此它们都是直纹曲面.通过这样层层递进的讲述,把数学的严谨、科学的力量传递给学生,以此培养学生的科学精神和大胆质疑的批判精神.科学伦理的教育也是解析几何课程思政建设的重要内容,并且越来越显现其重要性.“每门理工类专业课程都有相应的伦理价值规范,将其挖掘出来融入专业学习中,培养学生知晓从事本专业所应遵循的价值观念、伦理原则和行为标准,对专业活动做到心有敬畏、行有所止,才能成为内外兼修、德才兼备的优秀人才”[4].

2.1.3 培养学生的创新精神

在解析几何的教材[5]上有M在直线上的充分必要条件以及不在同一直线上的三点A,B,C决定的平面上的充分必要条件.在讲完这些内容后,教师做线性流形的介绍,以拓展相关内容.线性流形具有如下性质:如果线性流形包含向量空间中的两个点,则一定包含这两个点所确定的直线.线性空间V的线性子空间一定是V中的线性流形.线性流形中任意3点所张成的平面也被包含在这个线性流形内.线性流形的概念与性质体现了线性流形的基本特征:“直”(包含任意两个点连成的直线)和“平”(包含由不共线 3个点所确定的平面).在空间里,具有“直”和“平”的特性的结合只能是点、直线、平面及空间本身.我们可以把线性流形的概念看成是直线与平面概念的推广,它的“直”与“平”体现了“线性”的内涵.通过这样的教学,开阔学生的视野,为将来的学习留好“接口”,可极大地提高学生的学习兴趣和培养学生的创新精神.

2.1.4 在课堂讲授中,循循善诱,提高学生克难攻坚的意志力

解析几何课程的有些内容是比较抽象的,特别是空间曲面的形状及它们的相互关系.这些内容对于刚入大学的一年级学生来说是比较难以理解的,部分学生有畏难情绪.教师在课堂上观察到这样的情形后,可以给学生讲一讲陈景润在“哥德巴赫猜想”、杨乐、张广厚在整函数和亚纯函数的值分布理论方面不懈探索终于取得轰动数学界的重大成果的故事,让学生体会数学家是如何以坚韧不拔的毅力攻克一个又一个数学难题的,让学生感受到科学研究的道路不是一马平川的坦途,只有不畏艰难险阻才能到达光辉的顶峰,以此激励学生们克服困难,提高他们学习的积极性和主动性.

2.2 建设好线上教学资源,融入课程思政

解析几何课程组在网络教学平台建设的校级解析几何在线开放课程,便于学生不受时间、空间的局限随时随地学习.课程组充分利用在校大学生喜欢用手机、计算机浏览、学习的现状,严抓课程思政建设,在课程网站上提供了较为丰富的课程思政资源,以便于学生学习.

2.2.1 课程组在课程网站上积极开展课程思政建设

在课程网站上,解析几何课程组专门开设了“史海钩沉”和“思政园地”栏目.“史海钩沉”主要介绍欧几里得、笛卡尔、费马、高斯、罗巴切夫斯基、黎曼等几何学家以及华罗庚、杨乐、牛顿、欧拉、拉格朗日、柯西、莱布尼兹等数学家的杰出成就,教育学生树立远大目标,热爱数学专业,学好数学专业.“思政园地”栏目下设教育要闻和科学家精神等子栏目.在教育要闻中,主要转载习近平总书记关于教育的重要论述.科学家精神子栏目主要介绍了“祖国的需要就是研究方向”的郑哲敏院士、“一个绝密28年的名字”于敏院士、“为学无他,争千秋勿争一日”的吴征镒院士、“严谨治学,敢于质疑”的我国原子能事业奠基人钱三强院士等科学家的光辉事迹.通过让学生阅读这些课外材料,用高尚的精神塑造学生,用榜样的力量感召学生,用优秀科学家的事迹鼓舞学生.科学家们的爱国精神、求实精神、创新精神、协同精神、育人精神必将激励学生在求学的道路上坚韧不拔、锐意进取,以这些科学家为楷模,努力成为他们这样的人.

2.2.2 在课程的讨论区,发布一些文字或图片,引发学生的思考

每逢建党节、国庆节、烈士纪念日,在讨论区发布一些图片或文字,缅怀革命先烈,讴歌新时代,引导学生珍惜今天来之不易的幸福生活,认真学习,提高服务国家和报效人民的本领.在讨论区发表一些热门话题,如我国面临的“卡脖子”技术问题、将习近平总书记在科学家座谈会上的讲话转发给学生,供学生阅读,让大家讨论.习近平总书记指出:“我国面临的很多‘卡脖子’技术问题,根子是基础理论研究跟不上,源头和底层的东西没有搞清楚.”[6]通过这样的讨论,让学生认识到数学、物理、化学、生物等基础学科的重要性,激发学生学好数学专业的使命感和责任感,引导学生打好数学的专业基础,将来成为新时代的科技攻关者.

2.3 在解析几何课程实践上,培养学生百折不挠的意志和克难攻坚的精神

在解析几何的实际应用方面,教师结合教学内容,选择能够利用解析几何的知识解决的实际问题,留给学生作为课外思考题.利用解析几何知识进行数学建模实践不仅是解析几何理论联系实际问题的桥梁,而且在培养学生的创新精神和实践能力方面发挥着重要作用.学生在解决问题、撰写论文的过程中,不可避免地会遇到各种困难.从模型假设、模型构建,到模型求解、模型分析,再到模型应用、模型检验,数学建模问题不是随随便便就能解决的,需要付出长时间的思考和经受体力的艰苦考验.对于碰到困难就退缩的学生,注意培养他们百折不挠的意志和克服困难的勇气.在此过程中,学生所经历的坚强意志力的磨炼和优良品德的培养比纯粹的知识技能的教育更为重要.

2.4 在教学研讨上,坚持参加课程思政培训和开展课程思政建设研讨活动

通过参加教育部网培中心课程思政方面的专题培训和教学创新大赛培训,任课教师对课程思政的认识得到极大地提高,课程思政建设的能力和水平得到极大的提升.解析几何课程组专门召开以课程思政为主题的教研活动,课程组负责人带领大家学习习近平总书记关于思政教育的重要论述以及《高等学校课程思政建设指导纲要》,课程组老师围绕解析几何思政教育元素融入方式、评价与考核等展开热烈的讨论.在开展课程思政教研活动时,课程组还专门邀请学校督导专家到会指导,为课程思政建设的开展传经送宝,取得很好的效果.今后,课程组要继续加强课程思政的教学研讨,努力使每位课程组教师都成为实施课程思政的行家里手.

2.5 在实验实训课程上,培养学生勤于探索的创新精神

解析几何课程中的空间三维图形较多,特别是空间曲面的形状、空间曲面的相对位置关系.对于这些知识,初学者理解起来有比较大的难度.课程组利用解析几何上机实验课,让学生在计算机上利用Mathematica软件模拟空间图形,从不同角度和侧面观察三维图形,从而提高其空间想象能力和对解析几何知识的理解程度,以达到实验课程注重学思结合、知行统一及其培养学生勤于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力的目的.

2.6 开展课程思政建设质量与教学效果评价

充分发挥超星学习通、雨课堂及问卷星等智慧教学工具的作用,开展解析几何课程思政建设质量和教学效果评价.课程组在授课班级利用问卷星开展了问卷调查,设计了包含解析几何课程引入思政元素的重要性、体现课程思政元素的方面、融入课程思政元素的作用、对学习解析几何课程的促进作用、课程思政的开展方式、课程思政对专业学习的影响、课程思政对今后学习和生活的帮助等10个问题的问卷.从问卷调查的结果来看,学生对解析几何课程思政的建设质量和教学效果的评价还是比较高的.

每学期主动邀请专家、同行观摩融入课程思政的解析几何教学,请他们“把脉问诊”,考察专业知识技能教育中融入课程思政教育的情况,评估课程思政教学目标的达成情况,找出问题,持续加以改进,不断提高课程思政的教育教学效果.同时,课程思政的教学效果具有滞后性、长期性,不易从较短的时间段来考察课程思政的教学效果,但这并不意味着课程思政的教学效果不可评估.短期效果可以通过观察学生的学习状态、行为举止、做人做事的变化来评价,长期效果则要跟踪学生毕业5年后乃至更长时间来进行评价.

2.7 加强解析几何课程思政案例库建设,形成可推广、可应用的课程思政案例

深度挖掘解析几何教学内容的思政元素,编写课程思政案例库,丰富课程思政资源,形成可推广、可应用、教学效果好的课程思政案例.如编写飞机表面外形设计中用到的曲面拼接、冷凝塔的外形设计、广州市星海音乐厅的外形设计、飞机航线为什么不是直线、柱面与圆柱面方程建立及锥面与圆锥面方程建立中的一般与特殊、共性与个性等思政案例,录制课程思政案例教学视频,以便于在教学中推广使用.

3 在解析几何教学中开展课程思政建设需要注意的几个问题

把课程思政融入解析几何教学中,不能生搬硬套,而要恰当的去实施,做到“润物细无声”.在教学中融入课程思政,需要注意以下几个方面的问题:

1)课程思政忌讳“硬切入”,需要有机融入,努力做到像习近平总书记说的那样:“好的思想政治工作应该像盐,但不能光吃盐,最好的方式是将盐溶解到各种食物中自然而然吸收.”将课程思政有机融入课程教学中,需要任课教师在备课时做好课程思政教学设计,并且需要教师多读书,时刻关注国家现代化建设取得的辉煌成就,以便在教学中用相关材料开展课程思政时可以信手拈来,做到自然融入.如在讲解一些艰深的理论时,可以根据学生听课的状态,适时加入一些数学家克服困难解决数学问题的故事,以振奋学生的精神,提高其学习理论的兴趣.再如在讲授单叶双曲面时,向学生提问,为什么建筑设计师把电视塔、储水塔、冷凝塔的外形设计成双曲面形状,用“问题驱动”的方式引出授课内容,更能吸引学生关注课程,让学生学得兴趣盎然,同时培养学生的应用能力.

2)在内容选择上,正面引导为主,选择有利于落实立德树人根本任务的内容来开展课程思政.课程思政可以选择的内容比较宽泛,比如科学精神、科学家精神、科学伦理、意志品质、光辉成就、形势与政策等都可以作为开展课程思政的内容.在政策引用方面,一定要注意政策引用文本的准确性,要完全按照权威网站发布的会议公告、正式文件来引用,避免引用不正确、不规范.

3)课程思政元素的挖掘由解析几何课程向学科拓展.课程思政建设是一个体系建设,应该系统设计,要与学校的办学定位、数学与应用数学专业的特色和人才培养相结合.从人才培养方案,到课程标准,再到授课计划和教案以及课程的考核,都要体现课程思政的要求.首先,高等学校应该对于课程思政建设进行顶层设计.其次,基于学校关于课程思政建设的总体设计,各个教学院(系)针对本学院的学科的具体情况进行本学科的课程思政建设的设计.最后,基于本学科的课程思政的设计方案,教师进一步细化具体课程思政的研究和实践.因此,在进行解析几何课程思政建设时,需要做好顶层设计,统筹做好数学与应用数学专业的专业思政建设.