付必偉 李翔 陳婷 劉少胡

摘? 要? 計算方法與MATLAB應(yīng)用是理工科院校的專業(yè)必修課，學(xué)生人數(shù)多，課程涉及面廣，可以為思政教育提供有效的授課平臺。同時，該課程融入思政教育，可以將價值塑造和專業(yè)知識傳授有機結(jié)合、相互促進，形成較好的協(xié)同效應(yīng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情。從課程問題、教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、課程考核等方面出發(fā)，就如何挖掘思政元素并將其融入思政教育進行思考，并提供新的思路。

關(guān)鍵詞? 計算方法與MATLAB應(yīng)用；課程思政；思政教育；計算工具

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）16-0127-03

0? 引言

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，各類課程都要與思政教育同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把立德樹人作為教育的根本任務(wù)。2020年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題，立德樹人是檢驗高校一切工作的根本標準[1]。中共中央、國務(wù)院和教育部先后印發(fā)《關(guān)于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》等文件，提出“三全育人”即全員育人、全過程育人和全方位育人的方針政策。全方位育人強調(diào)培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)的人才，明確了專業(yè)知識和思政教育一手抓，協(xié)同共進，提高學(xué)生的思想政治覺悟，形成馬克思主義世界觀和價值觀[2]。

由此表明，思政教育已成為大學(xué)教育不可或缺的一部分，思政教育與專業(yè)課相結(jié)合已成為當(dāng)代大學(xué)教育的趨勢。因此，探究將課程思政融入計算方法與MATLAB應(yīng)用專業(yè)課程教學(xué)，不僅順應(yīng)了新時代的教育理念，而且有利于學(xué)生全面發(fā)展。

課程思政目前是大學(xué)思政教育的重要手段。課程思政旨在將思政元素與其他課程內(nèi)容有機結(jié)合，使思想政治教育和課程內(nèi)容形成協(xié)同效應(yīng)，相互促進，不僅能夠達到思政教育的目的，還有利于提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性，增強學(xué)習(xí)效果。計算方法與MATLAB應(yīng)用是各大理工科院校本科生和研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有理論性強、知識點多、科學(xué)性嚴密的特點，同時是一門利用計算機進行實際問題求解的課程，具有很強的實用性。該課程提供理論基礎(chǔ)和現(xiàn)代科學(xué)計算工具，是現(xiàn)代科技人才必須掌握的知識。該課程學(xué)習(xí)人數(shù)眾多、涉及面廣，具有思政教育的現(xiàn)實意義和授課平臺。為此，在該課程中融入思政教育，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和意志品質(zhì)。

1? 專業(yè)課融入課程思政存在的問題

1.1? 專業(yè)課存在的問題

學(xué)生在學(xué)習(xí)計算方法與MATLAB應(yīng)用理論知識的過程中，因?qū)I(yè)知識掌握不牢，不清楚所學(xué)理論知識與實際問題的關(guān)聯(lián)性，面對實際問題無從下手。而且，教學(xué)內(nèi)容煩瑣難懂，教師因?qū)W時較少而對課程基礎(chǔ)理論講解不全面，學(xué)生理解較差，一般2～3周課程過后，如果課下不自學(xué)和復(fù)習(xí)，那么很多學(xué)生會跟不上教師的上課節(jié)奏，從而出現(xiàn)厭學(xué)和棄學(xué)的心理。計算方法與MATLAB應(yīng)用是一門實用性較強的課程，需要學(xué)生具備分析實際工程問題并應(yīng)用專業(yè)軟件MATLAB將數(shù)值求解方法程序化進行求解的能力。但是，許多大二本科生對編程語言不熟悉，對算法理解不深刻，導(dǎo)致他們面對具體問題時不知道如何編程、如何求解。同時，理論學(xué)時較少，教師不會在課堂上進行MATLAB編程語言的詳細講解，導(dǎo)致學(xué)生面對具體的數(shù)值計算問題時不會程序編寫，學(xué)習(xí)積極性越來越差，甚至有些學(xué)生完全放棄該課程實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

1.2? 課程思政融入存在的問題

1.2.1? 高校教師重專業(yè)教學(xué)、輕思想政治教學(xué)的現(xiàn)象普遍存在

以往的專業(yè)課只講授專業(yè)基礎(chǔ)知識，很少甚至沒有涉及課程思政教學(xué)。并且許多教師認為專業(yè)課和思想政治課是獨立存在的，兩者很難融合，認為思想政治教育不應(yīng)該在專業(yè)課堂上講授。因此，大學(xué)專業(yè)課的課程思政未引起專業(yè)課教師的重視，從而導(dǎo)致課程思政只是應(yīng)付學(xué)校和學(xué)院對教師的要求。這種現(xiàn)象不利于幫助學(xué)生樹立正確的“三觀”，不利于培養(yǎng)品格和專業(yè)兼優(yōu)的高端人才，不符合高校立德樹人和“三全育人”的理念。

1.2.2? 課程創(chuàng)新不足，教學(xué)模塊缺乏思政元素

計算方法與MATLAB應(yīng)用主要講授如何將實際連續(xù)性方程變?yōu)殡x散迭代格式并求解的基礎(chǔ)理論，包括算法與誤差、非線性方程、線性方程組和微分方程求解等。課程知識點抽象、理論性強，專業(yè)教師采用多媒體和板書的方法，大量的數(shù)學(xué)理論和公式不易理解，難免會使學(xué)生感到內(nèi)容煩瑣乏味，很容易讓學(xué)生感到枯燥，甚至產(chǎn)生抵觸心理。同時，教師在教學(xué)過程中通常采用較傳統(tǒng)的講授方式，缺少創(chuàng)新形式的教學(xué)法。專業(yè)教師在專業(yè)課上很少挖掘思政元素，沒有形成系統(tǒng)性的思政元素剖析，很難達到思政教育的目的。

1.2.3? 欠缺規(guī)范、詳細的考核機制，師生評價

體系不完善? 雖然各高校都在強調(diào)課程思政的重要性，但是沒有具體的課程思政目標和詳細的課程思政的執(zhí)行及考核政策，導(dǎo)致學(xué)生和教師沒有足夠重視課程思政的學(xué)習(xí)和教學(xué)。因此，形成課程思政在平時過程考核和期末考試中體現(xiàn)的考核方法，對于重視和加強課程思政教育非常重要。

2? 計算方法與MATLAB應(yīng)用課程融入課程思政的方法

2.1? 課程目標中融入思政目標，提出全新課程目標體系

計算方法與MATLAB應(yīng)用課程可從思政目標和課程目標兩個方面提出全新的課程目標體系，作為課程思政和教學(xué)內(nèi)容建設(shè)的指導(dǎo)方向。

2.1.1? 思政目標

1）通過了解和對比國內(nèi)外數(shù)值計算方法及相應(yīng)科學(xué)計算工具的發(fā)展歷史，讓學(xué)生認識到自己所承擔(dān)的社會責(zé)任，激發(fā)愛國情懷。

2）通過對方程求解、函數(shù)插值與曲線擬合等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)計算能力和數(shù)學(xué)建模思想，結(jié)合實際工程，增強學(xué)生尊重科學(xué)、追求真理的意識。

3）通過對MATLAB應(yīng)用學(xué)習(xí)以及國內(nèi)科學(xué)計算工具的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生開發(fā)及完善國內(nèi)計算工具的熱情。

2.1.2? 課程目標

1）掌握二分法、迭代法、消去法等數(shù)值計算方法的基本知識，能夠理解多項式、非線性方程、線性方程組等數(shù)學(xué)問題的求解原理。

2）熟練應(yīng)用插值與擬合等數(shù)值計算方法，對實驗數(shù)據(jù)進行處理與分析，得到合理有效的結(jié)論。

3）熟練應(yīng)用MATLAB科學(xué)計算模塊，并能對多項式、非線性方程、線性方程組等數(shù)學(xué)問題進行計算與分析。

4）針對多項式、非線性方程、線性方程組等數(shù)學(xué)問題，選用滿足特定要求的數(shù)值計算方法，預(yù)測、模擬與分析數(shù)值模型并能夠分析其局限性。

2.2? 深入挖掘思政元素，全面重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合機械專業(yè)計算方法與MATLAB應(yīng)用這門課的專業(yè)知識教學(xué)內(nèi)容，針對如何在每個章節(jié)中引入課程思政元素進行如下思考與探索。

2.2.1? 第一章：算法與誤差

講授算法時通過簡介我國數(shù)學(xué)發(fā)展歷史，融入我國古代秦九韶算法降低計算量和十進制算法簡化計算的案例，突出我國數(shù)學(xué)家對推動計算方法的貢獻，體現(xiàn)古代科學(xué)家的智慧，增強學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。講授誤差時，以實際問題求解一定存在誤差，只要在允許的誤差范圍內(nèi)，認為數(shù)值計算結(jié)果是可信的為參照，映射生活中很多事情沒有絕對的正確與錯誤，只要在可接受的范圍內(nèi)，任何結(jié)果都是被允許的，引導(dǎo)學(xué)生避免鉆牛角尖，學(xué)會辯證地看待生活中存在的問題。

2.2.2? 第二、三章：非線性方程求解和線性方程組的解法

在對迭代方法的可行性和可靠性的講授過程中融入辯證思維，培養(yǎng)學(xué)生多思考、多方位看待問題的能力。通過講解著名數(shù)學(xué)家的故事，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的“三觀”。同時，結(jié)合牛頓在歐洲黑死病肆虐期間創(chuàng)造的科學(xué)奇跡，提高學(xué)生在家里和學(xué)校高效自學(xué)的熱情[3]，也借此講述我國的抗疫成就，介紹鐘南山、李蘭娟等科學(xué)家的事跡和貢獻，激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、報效祖國的愛國熱情[4]。

2.2.3? 第四章：函數(shù)插值與曲線擬合

講述函數(shù)插值與曲線擬合時，融入計算方法在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用案例，比如在天氣預(yù)報、疫情發(fā)展預(yù)測、飛機機翼設(shè)計、“嫦娥”四號探測器等中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣以及對科學(xué)研究和探索的向往。介紹我國數(shù)學(xué)家的貢獻，提及元代數(shù)學(xué)家朱世杰所著《四元玉鑒》中的高次內(nèi)插法，它早于拉格朗日插值數(shù)百年，由此激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷[5]。

2.2.4? 第五章：數(shù)值積分和常微分方程的解法

講授數(shù)值積分時，講述微觀與宏觀之間的聯(lián)系、量與質(zhì)的關(guān)系，強調(diào)平時積累的重要性。講授常微分方程的解法時，結(jié)合課題組具體的相關(guān)科研項目，理論聯(lián)系實際，突出計算方法在科學(xué)研究中不可或缺的地位，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新意識。

2.2.5? 上機課程

講授MATLAB及卡脖子技術(shù)，以美國對我國MATLAB專業(yè)軟件使用的限制為例，激發(fā)學(xué)生開發(fā)國內(nèi)專業(yè)科學(xué)計算軟件的理想信念、學(xué)習(xí)積極性和愛國情懷。

在計算方法與MATLAB應(yīng)用課程教學(xué)實踐中始終以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、案例選取等各方面融合思政元素，讓德育貫穿教學(xué)全過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、辯證思考習(xí)慣、科學(xué)創(chuàng)新意識。

2.3? 課程考核中融入課程思政，突出課程思政的重要性

2.3.1? 對學(xué)生的考核

在計算方法與MATLAB應(yīng)用課程中融入課程思政，需要建立新的評價體系和考核機制。以往評價體系和考核機制都沒有考慮思政元素，導(dǎo)致學(xué)生認為課程思政是走過場而已，并沒有引起重視。為凸顯課程思政的重要性，可以在平時考核中引入思政主題，按小組進行討論和思考，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、工匠精神等職業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對課程思政的思考[6]。新的評價體系中平時考核和期末考試都需要考查課程思政，體現(xiàn)課程思政在專業(yè)課中的重要性，督促學(xué)生養(yǎng)成勤于思考課程思政的習(xí)慣。

2.3.2? 對教師的考核

在課堂上，教師是引導(dǎo)者，教學(xué)方法與內(nèi)容對學(xué)生有很大的影響，因此，教師應(yīng)加強課程思政的自我學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，重視課程思政教學(xué)。只有具備較高的思政素養(yǎng)，對思政教育有足夠的重視，教師才能在專業(yè)課程中有機融入課程思政元素，增強課程思政教育效果。同時，還需對教師的課程思政教學(xué)進行考核，實現(xiàn)對教師課程思政的監(jiān)督機制?？梢詮膯柧硇堑膶W(xué)生評價和學(xué)院督導(dǎo)部門督導(dǎo)兩個方面進行，督促教師加強專業(yè)課知識和思政元素的有機結(jié)合，做到“潤物細無聲”，避免生搬硬套。相關(guān)部門應(yīng)建立系統(tǒng)的獎懲機制，對完成較好的教師給予獎勵，提高教師工作積極性。

3? 結(jié)束語

計算方法與MATLAB應(yīng)用課程包括誤差分析、非線性方程求解、線性方程組求解、插值擬合、數(shù)值積分和數(shù)值微分等。該課程不僅具有傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的嚴密性和抽象性，還與實際問題緊密結(jié)合，具有較強的實用性。學(xué)習(xí)該課程可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、分析和解決復(fù)雜實際工程問題和科研創(chuàng)新的能力。同時，計算方法與MATLAB應(yīng)用課程是工科院校的必修專業(yè)課，涉及面廣、學(xué)生數(shù)量多，給思政教育提供了一個較好的平臺。該課程的每個章節(jié)都能找到豐富的思政元素，可以“潤物細無聲”地將思政元素融入專業(yè)基礎(chǔ)知識的講授當(dāng)中，幫助學(xué)生樹立正確的“三觀”，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)品學(xué)兼優(yōu)的人才，達到立德樹人、“三全育人”的教育目標。

參考文獻

[1] 教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知[A/OL].（2020-05-28）[2021-10-17].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[2] 劉鶴，石瑛，金詳雷.課程思政建設(shè)的理性內(nèi)涵與實施路徑[J].中國大學(xué)教學(xué)，2019（3）：59-62.

[3] 程瑤，馬茹茹，宋傳靜，等.“計算方法”課程思政教學(xué)的思考與探索[J].科教文匯，2021（7）：78-80.

[4] 張雅晶，鮑官培，郝名望，等.計算方法課程教學(xué)的案例分析[J].電子技術(shù)，2021，50（5）：74-75.

[5] 黃政閣，崔靜靜.計算方法課程教學(xué)中融入思政教育的探索與思考[J].科技風(fēng)，2021（1）：44-47.

[6] 李大舟，高巍.課程思政融入計算機實踐教學(xué)：以Python語言課程設(shè)計為例[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（31）：265-267.

*項目來源：中國高校產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新基金新一代信息技術(shù)創(chuàng)新項目（2019ITA04001）。

作者：付必偉，長江大學(xué)，講師，研究方向為數(shù)值計算方法；李翔，長江大學(xué)，副教授，研究方向為MATLAB應(yīng)用的教育技術(shù)；陳婷，長江大學(xué)，講師，研究方向為課程思政與計算方法的融入方法；劉少胡，長江大學(xué)，教授，研究方向為數(shù)值計算方法應(yīng)用技術(shù)（434020）。