课程思政视角下高校《计算方法》教学研究.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 81 课程思政视角下高校计算方法教学研究 黄 策 宋东兴 刘遵超 王 珂 郑州大学力学与安全工程学院，河南 郑州 450001 摘要：摘要：课程思政要求将思想政治教育融入到各类课程中去，实现知识传授与价值引领的有机结合。在数值计算方法教学中进行课程思政建设，能够帮助学生更充分地理解课程内容，提高思维能力和解决问题的能力，树立正确的思想观念。基于此，本文首先分析课程思政内涵及其在计算方法教学的实践意义，而后结合笔者教学实践经验提出可行的教学实施路径，以期为各位同行提供参考。关键词：关键词：课程思政；高校；计算方法教学 中图分类号：中图分类号：G641 1 课程思政内涵 课程思政是一种立足于学科教学进行思政教育的方法和思路。学科教学本身就包含了思想、政治、道德等方面的教育内容，而这些内容也是思政教育的重要部分。通过立足于学科教学进行思政教育，可以更好地将思政教育融入到学生的学习生活中，使其更加自然、生动、有效。课程思政背景下，教师需要关注学生的思想状况和发展需求，不断探索和创新融入思政教育的方式和方法，以更好地帮助学生健康成长。2 课程思政在高校计算方法教学的实践意义 数值计算方法是高校一门重要的数学课程，不仅涉及数值数学的概念和原理，还涵盖了解决实际工程问题的方法与技巧。在新时代背景下，加强数值计算方法课程思政建设，促进教学中的思政元素渗透，具有十分重要的意义。首先，通过融入思政元素，可以帮助学生更好地理解数值计算方法的算法原理。例如，在讲解数值逼近方法时，可以引导学生通过估算一个复杂系统的成本或效益，思考如何运用该方法解决社会生活中的问题。通过这种方式，不仅能够帮助学生掌握数值计算方法的基本原理，还能够促使学生将其运用到实际生活中。其次，课程思政能够培养学生的创新能力和解决问题的能力。在数值计算方法教学中，教师可以引入求解非线性方程组、优化问题等习题，并在其中融入实际应用场景，引导学生运用数值计算方法来解决工程问题。这不仅能够提高学生的动手能力，还能够培养他们的创新意识和解决问题的能力。可见，加强数值计算方法教学中的思政元素渗透，具有重要的实践意义。3 课程思政视角下高校计算方法教学实施路径 3.1 发掘思政元素，培养学生辩证思维 3.1.1 通过数值计算方法中的优化思想，引导学生辩证地分析问题 数值计算方法，是高校理工科专业培养计划中的一门重要课程，它的核心内容是数值代数和数值分析。在实际问题中，数值计算方法的应用涉及很多优化问题，因此优化思想在数值计算方法中扮演着非常重要的角色。优化思想可以简单地理解为寻找最优解的过程，通过发掘其中的课程思政元素，能够培养学生辩证思维。通常情况下，教师首先需要引导学生对所研究的问题(如方程或函数等)进行一定的简化，然后通过迭代来不断逼近最优解。这类数值求解过程在求解线性方程组、最小二乘问题、非线性方程组等问题中都有应用。其次，教师引入实际案例，引导学生在实际应用中综合考虑计算时间、内存使用等实际因素，选择最优数值计算方法。也就是说，要在数值计算方法教学中，引导学生结合具体问题进行适当的调整、优化，促使学生掌握寻找最优解的过程，学会辩证地分析问题，理解优化思想对高效、准确的求解过程的重要性，对学生辩证思维的培养具有重要意义。3.1.2 通过数值计算方法中的误差分析，培养学生辩证思维能力 在课程思政视角下的高校数值计算方法教学中，误差分析是十分重要的内容。误差分析不仅是数中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 82 值计算中的重要环节，也是科学实验和工程实践中不可或缺的部分。通过误差分析，能够培养学生数值计算、辩证思维能力，提高科学素养。误差分析是指对数值计算结果进行统计分析，以确定误差的大小、来源，并采取措施减小误差影响的过程。在数值计算中，误差来源包括模型误差、测量误差、截断误差和舍入误差等。教师应通过对误差的分析，引导学生掌握算法的精度、稳定性和适用范围，进一步针对具体问题选择合适的算法，督促学生在分析、比较、综合应用过程中掌握辩证思维能力。具体可以引导学生思考以下问题：（1）误差的来源有哪些，如何减小误差？（2）算法的精度和可靠性如何影响计算结果，如何选择合适的算法？（3）误差的积累和扩散对计算结果有何影响，如何避免？通过引导学生思考这些问题，可以促使他们更充分地理解误差分析的重要性和难点，并掌握辩证思维的方法。3.2 创新教学方法，培养学生创新精神 3.2.1 发挥问题导向作用，激发学生好奇心和求知欲 数值计算方法作为高校理工科专业的一门重要数学课程，对于促进学生在思维和解决问题能力层面的发展具有重要作用。在课程思政的视角下，高效的数值计算方法教学，不仅需要注重知识的传授，还需要注重学生创新精神的培养。其中，问题导向教学法是一种有效的方法，教师可以针对某个问题，引导学生不断探究，促使其在探究过程中不断增强好奇心和求知欲，在解决问题过程中培养创新精神。具体来说，教师可以先向学生提出一个实际工程问题，在学生的思考过程中，逐步引入数值计算方法的概念和原理，帮助学生找到解决方案。例如，如何计算一个圆的面积？这个问题看似简单，但是其原理包含着丰富数值计算方法，引导学生将这个问题转化为一个可计算的数值问题，认知这一问题背后的数值数学内涵，能够使学生产生新鲜感和探究欲望。教师可以引导学生通过分割圆、近似计算等方法来得出圆的面积，从而引入数值计算方法中的近似计算和离散化等概念。在此基础上，还可以结合一些实际案例或科研问题，让学生了解数值计算方法在现实生活中的应用，进一步激发学生的学习兴趣和动力。相关案例和问题应涉及MATLAB、Python 等编程语言，帮助学生掌握一些先进的数值计算工具和实现手段，提高学生的计算能力和效率。以问题为导向开展教学，促使学生逐步深化对数值问题的探究，是培养学生创新精神的有效途径。在数值计算方法的教学中，教师应注重问题的选择和引导，训练学生独立思考和解决问题。3.2.2 分析、探讨典型案例，帮助学生掌握创新方法 作为一门基础学科，数值计算方法在诸多领域都有着广泛的应用。在高校教育中，如何有效地进行 数值计算方法教学，如何让学生更好地理解和掌握数值计算方法，是教师们需要面对的问题。教师应从课程思政视角将典型案例融入教学内容，促使学生在分析、探讨典型案例过程中掌握进行创新的方法，实现创新意识的提升。首先，教师可以通过引入具体案例来引导学生理解数值计算方法的应用。例如，在计算化学反应速率时，可以使用龙格库塔方法来求解微分方程；在图像处理中，可以使用奇异值分解来分析图像数据。通过对这些具体案例的分析，学生可以更加深入地理解数值计算方法的应用背景，从而更好地掌握原理与步骤，为实际工作、科研中的创新应用奠定基础。其次，教师结合学生学习进度引入实践教学，通过引导学生参与实践项目来培养他们的创新精神。例如，鼓励学生参加大学生创新创业项目，让学生在项目中自主探究、实践、创新；或者在课堂上布置一些实际问题的作业，让学生通过解决实际问题来锻炼创新思维和实践能力。最后，教师还可以通过开展课程思政讲座、研讨会等活动来培养学生的创新精神。在这些活动中，学生可以接触到一些最新的研究成果和前沿技术，了解到一些最新的发展动态和趋势，从而激发创新热情和灵感。实践表明，通过分析、探讨典型案例的方式开展课程思政活动，可以在数值计算方法教学中培养学生的创新精神和实践能力。作为教师，应注重课程思政的实施，让学生在掌握知识的同时，也具备一定的创新能力和实践能力，为他们未来的发展打下坚实的基础。3.3 实施多元化教学评价，引领学生思想层面发展 3.3.1 关注平时表现，加强过程性评价 在课程思政视角下，高校数值计算方法教学工作要突出学科教学与思政教育的融合，并将这种教中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 83 学思想体现到教学评价，使教学评价结果引领课程思政建设。比如，教师可以关注学生的平时表现，加强过程性评价，引导学生将学习数值计算方法的过程与学习知识的过程进行融合。首先，教师需要了解学生的数学基础和学习能力，以便针对不同层次的学生进行差异化教学，进行思政元素的个性化渗透。比如，在数值计算方法课程中，需要让学生掌握数值计算的基本原理和方法，如数值逼近、求解方程组、最小二乘法等，教师可以通过关注学生的平时表现，及时发现学生在学习中遇到的困难和问题，并给予针对性的指导，培养学生对课程的学习信心。其次，为了评估学生在思维层面的发展，教师需要关注学生的平时表现，如作业、实验、考试等，及时发现学生的学习问题，并对课程思政实施方法加以改进，对学生进行针对性引导。为此，在数值计算方法课程中，需要通过案例教学、项目实践等方式，引导学生结合应用场景和方法，深入理解数值计算方法，结合学生课堂表现了解其学习兴趣、学习观念、辩证思维发展特点。最后，过程性评价还应包括实验报告、作业、考试等多个方面，教师需要根据学生这些方面的表现，及时调整教学进度和方法，以更好地帮助学生掌握数值计算方法的基本原理和应用技能。总的来说，关注学生的平时表现，加强过程性评价是课程思政视角下高校 数值计算方法教学工作的重要措施。教师要借助这些措施，更全面地了解学生的学习情况，及时调整教学策略，实现课程思政教学目标。3.3.2 指向学生全面发展，加强思政元素渗透 数值计算方法是高校数学与应用数学专业的一门重要课程，具有突出的实践性和应用性。近年来，随着课程思政的推广，教学评价工作也不再局限于传统的考试和测验，而是更加注重学生全面发展。从课程思政的视角，探讨高校数值计算方法教学评价模式创新，鼓励学生基于不同视角提升自身素养，是教学改革的重要方面。首先，教师要注重评价目标的多维性。传统的教学评价模式主要关注学生的知识掌握程度，而课程思政视角下的教学评价则更加注重学生的综合素质，包括学生的知识水平、实践创新能力和团队合作精神等。因此，在数值计算方法的教学评价中，需要制定多维度的评价目标，全面考查学生的知识、技能和素质。其次，教师要注重评价方式的多样性。为了全面、客观的评价学生的综合素质，需要采用多种评价方式，如考试、作业、课堂讨论、实验报告、科研论文等；需要采用小组讨论、案例分析、数学建模等更加灵活的评价方式，激发学生的学习兴趣和创造力。再次，教师要注重评价过程的参与性。教学评价不仅是教师的职责，也是学生的责任。在数值计算方法的教学评价中，需要鼓励学生参与其中，如自我评价、相互评价等。这种强调学生参与性的评价方式，可以帮助学生更好地了解自己的优势和不足，继而更有针对性地提高自己。最后，教师要注重评价结果的应用性。教学评价不仅是一种评估手段，还是一种促进学生发展的工具。因此，在数值计算方法的教学评价中，需要重视评价结果的应用性，通过评价结果帮助学生发现自己能力的缺失和在学习上的短板，帮助学生构建解决方案，进而更好地促进学生的发展。4 结语 随着社会的发展和教育改革的深入，学生的思想状况也在不断变化，因此立足于学科教学进行思政教育是教学改革的重要方面。在高校计算方法教学中，教师要充分认识到思政教育的重要性，并在学科教学中有意识地进行思政教育，并对思政教育的融入方式进行完善和调整，推进课程思政建设。参考文献 1赵丽萍,柳炳祥.数值计算方法课程教学改革的建议J.办公自动化,2018.2揭丽琳,鲁宇明,陈昊,等.基于课程思政视角的计算方法教学研究与实践探索J.创新创业理论研究与实践,2022(6):4.3袁仕芳,王奇生.数值计算方法实验课程教学改革的探讨J.科技信息,2011(4):2.4吴婷,祁永强,邵虎.基于专创融合的数值计算方法课程建设探索J.淮阴师范学院学报(自然科学版),2023.5张俊丽.数值计算方法课程的教学改革探索J.中国电力教育,2012(10):2.