课程思政视角下高校《计算方法》教学研究.pdf
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
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