新时代背景下基于OBE理念的“1234”模式高等数学课程思政建设研究

杨 磊,蔺 琳

(大连财经学院 公共教学部,辽宁 大连 116000)

立德树人是教育的根本任务,也是教育的永恒主题,是21世纪中国教育事业最崇高的历史使命。2020年5月,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》,此《纲要》从五个方面阐述了全面推进高校课程思政建设,深化教育教学改革,全面提高人才培养质量,落实立德树人根本任务的战略举措[1]。在高校课程改革过程中,课程思政教育得到了高度重视。在课堂教学传授知识的同时,针对学科特点渗透德育,将教书育人真正落实到课堂教学中,实现知识传授与价值引领的统一[2]。用OBE的教育理念来引导课程思政示范课的建设具有非常现实的意义,这种先进的教育理念强调以学生为中心,以学习产出为导向,对学生的学习成果进行不断地持续改进,做到回归人本,达到育人润物细无声的效果。

高等数学课程是高等院校理工类、经管类专业重要的公共基础课,教学对象是大学低年级的学生,其价值观、世界观以及人生观正处在发展的关键时期[2]。高等数学课程内容除了抽象的数学知识外,还包含丰富的文化资源和历史底蕴,具有强大的育人功能,对学生进行价值引领有重要的现实意义。新时代背景下,教师如何在传授知识的同时,实现对学生学习兴趣的引导、数学素养的提升、应用创新能力的培养,更好担起指导者和引路人的责任,这是需要认真思考的问题,也是今后教育努力的方向。

本文基于OBE教育理念,面对新时代背景下课程思政建设的新要求,提出了“1234”高等数学“课程思政”建设模式,希望能为大学数学课程思政教学改革提供实证性研究,为高校课程思政教学工作经验积累贡献一份力量。

一、新时代背景下高等数学课程思政建设面临的新要求

2017年12月,教育部高教司吴岩司长发表了《新时代高等教育面临新形势》的讲话,提出新时代中国高等教育开始与国际高等教育最新发展同频共振,以“学生中心、产出导向、持续改进”为最新教育发展理念,确定了高等教育在新时代承担的新使命[3]。因此,新时代高等教育的发展理念也向高等数学课程思政建设提出了新要求。

1.课堂育人向全面育人推进,要求课程思政育人路径多元化

课堂是最直接实施育人的载体,虽然近几年高等数学课程思政教学案例资源库得到了极大的丰富,但是在现实的课堂教学中,往往由于各种原因导致知识传授、价值塑造和能力培养三者割裂。为了将这三者重新统一,就要求教师在教学中积极探索,实质性地介入学生的认知和实践隐形根源,探索出多元化的课程思政育人路径,从而更好地促进知识传授、价值塑造和能力提升之间的转化,并产生积极的影响。

2.以“教师中心”向以“学生中心”引导,要求课程思政教学模式创新化

“学生中心”是世界高等教育发展的最新理念,高等数学课程思政教学设计要围绕以“学生为中心”的教学模式开展,为学生创造更多的学习空间,引导学生独立思考,学会用正确的立场、观点和方法分析问题、解决问题,树立辩证思维和创新思维,突出学生的主体地位。探索以“学生中心”的课程思政教学模式,创新课程建设和教学实践是应用型人才培养和应用型本科院校高等数学教学改革研究的重要问题。

3.传统教学向成果导向教学转变,要求课程思政育人成果目标化

“培养什么样的人”“怎样培养人”以及“为谁培养人”是人才培养的根本问题[5],OBE教育理念提供了一个整体的人才培养思路,将育人成果目标化。通过“制定以成果为导向的教学大纲、重构课程体系、充实课程思政教学内容、优化育人成果评价标准、自我参照持续改进”五个实施框架为高等数学课程思政育人成果目标化提供了研究路径。

4.等级制教学评价向良性闭环式评价改进,要求课程思政评价机制立体化

课程思政教学评价是高校立德树人成效和教学质量保障的重要组成部分。传统的教学评价实际上只能量化教与学的结果,却无法体现教师在教学活动中对学生思想观念和价值观方面所产生的影响评价以及对学生情感、态度、价值观的定性评价[6]。基于OBE理念的教学评价最大优势就是有持续改进的闭环过程,为了保证教学评价的全面性和合理性,通过“评价目标-评价实施-评价反馈-教学改进”的良性闭环管理,形成相对完整地教学质量保障体系。因此,这种持续改进的闭环式评价方式给高等数学课程思政评价机制提供了立体化评价标准。

二、基于OBE理念的“1234”高等数学课程思政建设实施路径

为了落实立德树人的根本任务,有效地将课程思政理论性的研究运用到实践教学中,高等数学作为校级课程思政示范课程,经过两年的探索实践已取得一些成效,因此,以前期已有成果为基础,基于OBE理念引导,构建了“1234”高等数学课程思政教学模式,其中“1”代表一个中心,“2”代表两个平台,“3”代表三个课堂,“4”代表四个环节,如图1所示。

图1 “1234”高等数学课程思政建设模式框架

如图1,该框架从“以学生为中心”教育理念出发,坚持“教书与育人相结合”的基本原则,遵循学生成长成才规律,激发学生学习兴趣和主动学习意识。重视课程思政教师队伍管理,建设大学数学教学与课程思政协调发展的优质平台,从而促进第一课堂和第二课堂深度融合,积极推进第三课堂发展,拓展拓宽课程思政建设途径,实现数学知识传授、实践创新能力培养和思想道德价值引领三个目标,让高等数学教学与思想政治教育互相促进、协调发展。从四个环节推动以成果导向的高等数学课程思政建设,一是融合拓展高等数学教学内容,规划课程思政顶层设计;二是重构线上与线下教学资源,丰富思政教育传播途径;三是创新课堂教学模式,提升课堂教学质量;四是采取多维度立体教学考核评价,建立健全课程思政质量评价体系。将显性教育和隐性教育相统一,形成协同效应,发挥好高等数学课程的育人作用,进而提高应用型人才培养质量。

1.以学生为中心,开展分层次教学

“以学生为中心”是当今世界高等教育发展的必然趋势,为了更加适应地方性、应用型财经类本科高校的办学定位和人才培养目标,以学生为中心逐步推行分层次教学。

在2019级和2020级部分专业学生实施“分层教学”实践经验基础上,提出了高等数学课程分层教学的总目标和实施办法(如表1所示),在2021级、2022级学生分层教学中全面推广。基于专业需求作为分层的标准,每个学院按照不同专业对数学知识需求的差异,分成A,B两个层次,其中高等数学A课程是面向本科管理类的工程与信息相关专业和经济类的统计与大数据应用、金融工程相关专业开设,这些专业对数学广度和深度要求比较高,强调自主学习能力的培养,为提高学生今后的专业学习能力打下基础。高等数学B课程是面向本科会计、经济、管理类大部分专业开设,强调增强学生学习数学知识的自信心,重点放在教师的讲解和学生的模仿练习上,打好数学基础。

表1 高等数学分层教学总目标和教学实施

根据学生专业人才培养方案制定相应的课程教学目标和教学实施方案,教学内容各有侧重,在保证课程体系完整性的前提下,突出数学在各专业领域的应用性。针对不同层次的学生选择恰当的教学方法和手段,充分调动学生学习的主动性,创造良好的课堂教学氛围,使每一层次的学生都得到发展,最低层次的学生也能达到课程标准中所规定的教学要求,确保每一个学生都有所进步。

2.以优质资源平台为依托,提高课程思政建设能力

全面推进课程思政建设,教师是关键[1]。深入挖掘数学课程背后的思想政治教育资源,以加强资源共享,提升教师课程思政建设的意识和能力,建设大学数学与课程思政协调发展的优质平台,在落实育人深度上下功夫。

(1)依托高校教师网络培训中心,提升教师思政素养和思政能力

利用学校教师发展中心平台资源,定期举行课程思政教学能力等相关培训,提升教师课程思政建设水平。将课程思政纳入教师岗前培训,落实课程思政建设中教师育人职责。推行学院-教研室-课程组的三级教学管理模式,成立由高水平教授领衔的基层教学组织课程思政群,合理安排成员参与高等数学课程思政基层组织建设,强化与思政课教学团队的协同发展。

(2)依托学生创新创业中心,培养学生实践应用能力

成立数学应用能力训练基地,一方面,结合教师的科研教改项目,设计问题驱动下的数学技能训练专题,训练学生的数学技能、数学思想和方法,培养学生的理性思维和科学精神。另一方面,开展数学建模培训,训练学生的数学创新应用能力,培养学生的数学核心素养。

3.促进“三个课堂”协同发展,发挥不同的育人功能

利用好第一课堂与第二课堂相结合的教学模式,积极推进第三课堂的发展,促进“三个课堂”协同发展,为全面提升人才培养提质增效。

(1)夯实“第一课堂”价值传播作用

“第一课堂”是指传统课堂,通过课堂教学将知识体系向学生的价值体系转化,知识传授是基本目标,传统课堂是教育教学最本质的体现。在高等数学必修课的基础上合理设置了数学应用类选修课的门类和学分,开设了具有实用性、多样性、创新性,能反映学科前沿的十几门自然科学理论课程,如数学建模、运筹学、数学思想史简介、经济生活与数学、数学的应用、孙子算经等,以适应不同类型学生的需要。

(2)发展“第二课堂”实践育人作用

“第二课堂”是以学生的经验和兴趣为基础,通过各种数学科研讲座、数学社团组建及数学类竞赛等活动,培养社会实践能力和社会适应性,是立体式育人实践的有效场所[7]。能力培养是发展目标,积极推进第二课堂的发展,推动学生在“学中做、做中学、做中思”,实现理论教学和实践教学的深度融合,构建“主动参与”的教学策略。通过“以赛促教,以赛促学”形式,激发学生对数学知识的探索兴趣,提高学生学习数学理论知识的主动性、积极性。这种“课外培训+竞赛活动”的模式,使“第二课堂”逐步呈现趣味性和挑战性,通过参加省市国家级高等数学竞赛和组建数学建模社团,大范围普及数学应用知识,使学生切实感受到数学应用的魅力,促使学生价值观的塑造和实践能力的提升,从而提高学生的“软实力”,即“自学力、转化力、创新力”。

(3)提升“第三课堂”优化教学资源作用

“第三课堂”主要是深化学生在“第一课堂”所获得的理论知识和“第二课堂”所获得的实践认知,基于网络技术在学习活动和课后服务上提供辅助的网络课堂,通过教师引导、学生选择、自主探究等方式,让学生获得文字、音频和视频多种形式的学习渠道,丰富了第一课堂教学活动内容。课程思政团队经过多年积累,在超星学习通平台上建设高等数学思政教学资源库,包括课程思政示范课微视频、思政教学案例库、古今中外数学史介绍、中国古代数学故事21案例、数学之科技应用等五个模块,突出趣味性、新颖性、引导性和开放性。第三课堂的学习资源蕴含了科学精神、优秀文化、励志典型等多种育人素材,寓教于乐,使学生认识数学来源于实践、服务于实践,培养学生理性、严谨的科学态度,增强学生民族自豪感、文化自信心,实现价值引领作用。

4.高等数学课程思政建设的“四个环节”

结合高等数学实践教学,课程思政教学建设具体设计如图2所示。

图2 高等数学课程思政建设“四个环节”

(1)挖掘拓展高等数学教学内容,规划课程思政顶层设计

首先,高等数学教学内容要服务于素质教育,挖掘数学文化思政元素,发挥课程育人的强大功能。①将高等数学课程内容与哲学思想、生活应用和现代科技联系起来,做到知识引入生活化、概念阐述本质化,激起学生研究数学的兴趣,感悟数学的魅力。②将显性知识与隐性教育相融合。通过挖掘知识背后隐含的内在哲理、思想方法、人生价值,极大丰富了融的内涵,培养学生从辩证的角度看待问题,思考问题及解决问题。③突出价值对精神的引领。教师在教学内容设计中将数学的潜在价值、理性精神和思想方法渗入学生的头脑,使其养成良好的数学品质、数学意识,坚持科学素养、人文精神、创新能力三者的统一[8],实现正确的价值观引领,构建高等数学课程思政的价值体系,为立德树人奠定良好的基础。

其次,高等数学教学内容应在广度和应用上进行拓展,以成果为导向,以培养学生应用数学方法解决实际问题并进行创新的能力为重点。①把握学生的特点,做好两个“衔接”。即做好初等数学与高等数学知识的衔接,数学应用与专业知识的衔接。②根据预期学习成果对课堂单元知识点进行分类重组。按照知识、能力、价值的教学目标,将教学知识划分为理解应用单元、能力拓展单元和归纳创新单元,通过课堂单元进阶式学习,帮助学生掌握知识概念、运算和应用。

(2)重构线上与线下教学资源,丰富思政教育传播途径

线上线下混合式教学模式已经成为后疫情时代课堂教学的重要手段,信息化教学平台建设得到快速的发展。线上平台教学资源丰富,形式多样,学生获得信息方便快捷,对线下学习方式是一种有益补充。以培养学生数学素养和提高学生的思想品质为核心,按照形式多元、逐层递进的原则对线上教学进行设计,开辟了以下三个模块:①数学史模块。学好一门课程,必须要先了解它的发展历史,“为有源头活水来”就是这个道理,如果在学生学习高等数学课程之前先介绍数学文化史,就会减轻学生对学习数学的惧怕,也会解开“学数学有何用”的疑虑。通过对我国数学史的讲解不仅可以树立学生正确的人生观和价值观,而且可以增进学生的民族自豪感和爱国情怀。②综合训练模块。每个章节单元学习完后,学生都会定期接受超星平台的综合训练测试,测试题分为了解、熟悉、掌握三个层次,是学生学习成果达成度的检验依据。通过超星测评系统分析,找出学生在这一章节知识的薄弱点,再进行有针对性的练习,通过这种知识阶段性测试有助于提高学生的学习成绩。③能力应用模块。理解概念、定理,利用公式进行准确计算是高等数学课程目标最基本的要求,根据学生学习能力的差异性,能力应用模块提供了三种能力培养模式,分别为自主学习能力培养,即为“学”;思辨能力培养,即为“思”,应用与创新能力培养,即为“践”。“学-思-践”三个递进式的认知规律,不仅扩大了教学资源的知识覆盖面,而且也拓宽课程思政教育传播途径。

通过建设线上高等数学教学平台资源库和整合课程思政内容,推动了课程思政教学模式进一步升级。

(3)创新课堂教学方法,提升课堂教学质量

根据不同的教学内容、教学环节选择不同的教学方法,才能获得较好的效果。根据教学内容特点,在课堂上灵活应用以下教学方法。

第一,用“案例教学法”加深学生理解记忆。在高等数学教学中,导数、微分、定积分等重要的数学概念都有生活实践背景,介绍这些概念,首先,需要教师先给出实例问题,引导学生进行思考分析,找到解决问题的方法;其次,教师从多个实例背景中归纳、概括出数学概念;最后,通过案例应用,深化学生对概念的理解和掌握。“案例教学法”有效地增加学生对高等数学重要概念的理解,提高学生学习的积极性。

第二,用“对比教学法”帮助学生温故知新。高等数学的知识结构具有逻辑连贯性,新旧理论之间彼此相互联系。教师根据已学过的数学概念与运算,引出要学的新概念与新运算。通过新旧知识对比,启发学生找出它们之间的异同点,从而达到理解数学新概念与掌握数学新运算的目的。例如,利用一元函数导数与微分的关系、多元函数导数与微分的关系进行对比,找出相同点与不同点,总结不定积分与定积分在概念、性质、运算上的区别与联系。“对比教学法”可以更好地帮助学生理解新知识,提高学习效率,达到事半功倍的教学效果。

第三,用“问题驱动法”引导学生思考探究。在教学进程中,用问题驱动法逐步引导学生对问题的思考,推动教学内容,使启发式教学原则得以实现。例如,讲解二重积分的计算,教师先提出“定积分的微元法思想”,启发学生用求两次定积分的方法解决二重积分的计算,最后教师提供指导,进行归纳总结和点评。“问题驱动法”提高了学生自主解决问题的能力。

第四,用“讨论法”带动学生互动协作。在章节复习课中,有些习题会有多种求解方法或是在求解时容易犯一些常见的错误,针对这些习题,教师先让学生到黑板上写出习题步骤与结果,然后让其他学生进行点评,发表各自不同的解法,讨论之后由教师指出习题中的难点,归纳、概括、总结学生的解题思路,再由学生重新作出圆满的解答。“讨论法”可以让师生之间、学生之间互动交流,达到释难解疑的目的,锻炼学生的思辨能力。

第五,“翻转式教学法”让学生成为课堂主角。翻转课堂在近几年的课堂教学改革中被广泛尝试应用,最大的优点就是让学习更加灵活、主动,让学生的参与度更高。例如,在学习微分应用或积分应用时,学生通过老师布置的预习任务,课前以小组为单位查阅与微积分应用相关的学习资料或前沿发展资讯,制作学习讲解课件,准备问题;线下课堂分成两个部分,第一部分由学生进行学习成果分享,第二部分由教师进行查缺补漏和疑问引导;课后教师对学生的学习效果进行评价。“翻转式教学法”对学生的表达能力和自主学习能力有很好的锻炼和提升。

(4)采取多维度考核标准,健全教学质量评价体系

评价机制是高等数学课程思政建设中的重要环节,为了真实全面地考核学生的学习成效、教师的教学水平及育人效果,采取立体化、多元化的考核评价标准,加强教学质量监控,建立课程教学持续改进机制。

第一,建立“持续改进”教学质量评价体系。以学习成果为目标,建立“评价-反馈-改进”持续改进机制,不断提高学生的学习成效,构建基于成果导向的课程质量提升体系[9]。首先,每位教师每学期分别被校、院两级督导听评课各1次,同行教师互评和师生互评各1次,将这些不同角度的教学评价作为监测教学、改进教学的重要资料。学期初,学校督导会给出课堂教学考核标准,教师与督导针对教学中存在的不足和意见进行双向反馈,填写教学信息交流表并归档留存;学期中,院系督导进行听评课,考察任课教师是否进行有效的教学整改,填写教学课堂质量评价表,给出教学指导意见,同行教师通过互相听课再进行评教打分;学期末,进行“学评教,教评学”互评调查。其次,通过填写调查问卷,由教学质量监控与评估中心收集关于课程目标、教学内容、能力达成指标的信息和建议,对数据进行分析,强化课堂教学质量监控,进一步优化课堂教学。最后,结合学生成果达成度分析学习内容薄弱环节,形成课程整改计划,修订教学大纲,调整课程内容、课程考核、课程评价等环节,促进高等数学课程教学质量的提高[10]。

第二,建立三个评课视角。为了达到督教评学的公正性、合理性,教学督导要从学生、教师和专家三个视角有针对性地进行听课与评课[10]。从学生听课视角去评学习成果,感知学生心态,以学生角色反馈真实的学情。从教师教学视角去“督”教学效果,对教学基本功、教学方法、教学组织、教学目标达成度进行分析,真实反映教情。从专家专业性视角去“导”教学活动,帮助教师找出达成教学目标的着手点,凸显重难点,采用有效的教学方法,确保教学设计的可行性[10]。

第三,加强过程性考核,注重学习过程评价。将高等数学课程的知识考核与能力考核、过程评价与结果评价有机结合,引导学生从注重“考试结果”向注重“学习过程”转变,从考核“学习成绩”向评价“学习成效”转变。过程性考核方式多元化,包括问卷调查、课堂出勤考核、单元测试考核、课堂表现考核、大作业考核等。评价主体立体化,可以教师自评、学生互评、同行互评等,反馈总结,促进教与学的良性循环。

第四,推进教考分离,加强试题库建设。期末考试实行教考分离,从课程目标出发,明确知识、能力和素质要求,制定难易适度、科学合理的考试标准。试题库范围覆盖课程各个章节的知识点,其中每章易、中、难的试题数量比例是6:3:1。按照考试要求从试题库中随机抽取试题组成期末试卷,试卷要合理地反映出学生学习能力水平的差异性,重点突出对学生实践应用能力的考察。

三、高等数学课程思政的教学设计与实践以定积分概念为例

1.课程思政理念

本案例将数学理论与实际背景相结合,运用数学的极限思想,引导学生探索求解不规则图形的面积,体会“化整为零”和“以直代曲”的思想,反映生活中将大而复杂的问题尽可能分成小而简单的问题去解决,激发学生的学习热情和提高学生的课堂参与程度;鼓励学生善于观察生活、发现问题、勤于思考,学会用所学知识解决生活中遇到的实际问题,进一步培养学生精益求精、勇于探索的科学精神。

2.课程教学设计

定积分是高等数学课程中重要的概念之一,本节课主要内容是通过应用实例介绍定积分的基本思想,在此基础上总结出定积分的概念。下面以高等数学课程中的定积分为例,介绍如何将思政元素融入教学设计、组织教学实施。

(1)问题导入

根据学生特点和专业要求,以应用问题为导入。例如,“根据停车需要,划拨了一块形状不规则的土地,市场给出土地每平方米的建设费用,政府需要你预算一下建设该停车场的费用是多少元?此预算问题其实质是如何求不规则图形的面积,与定积分概念典型应用一致,但形式更结合实际,与我们的生活紧密联系,容易激发学生的探索欲望。

(2)学习目标

向学生展示本节内容的学习目标,学习目标包含三个方面。

知识目标:了解定积分概念的发现过程,理解定积分的概念,定积分的几何意义。

能力目标:根据应用问题的解决方案总结出定积分的概念,能够将定积分的思想迁移到其他应用问题上(如物理的应用、经济的应用)。

情感目标:培养学生勇于探索,追求真理,团结协作的精神。

(3)预习

预习主要的作用是使学生先掌握学习定积分的概念需要预备的知识。学生根据课前学习任务,观看微课视频资料等内容,了解微积分发展史,比如祖冲之的割圆术等内容,再利用学习通平台发布问题:如规则图形的面积公式,祖冲之的割圆术包含有什么数学思想等问题。通过前测回顾知识点,为下一个教学环节打下基础。

(4)参与式学习

这一部分是教学过程的核心环节,此环节的设计要体现以学生为中心的教学理念,使学生深入参与到教学中去。此教学环节设计如下:结合微积分的发展史和停车场的预算问题,创立教学情境,结合动画演示,引导学生对知识进行提炼、归纳与总结,得出定积分解决面积问题的思想(化整为零,以直代曲,积微成著),教师引出极限概念所起的作用,使学生了解如何用极限语言描述解决问题的过程,最后总结出定积分的定义。对于定义中两个任意性的要求,采用分组讨论形式,从实际意义角度解释为什么做此要求,加深了学生对定积分的理解,也为后续学习定积分的性质与计算打下了基础。

(5)自测与总结

在参与式学习结束后,在学习通平台设置自测测验,对学生的学习效果进行检验和评分。提出两个问题让学生思考:①用一个带有刻度的软尺如何计算出旋转体容器的体积?请设计一下你的计算方案。②对于停车场预算问题能不能有更好的解决方案?第一个问题将二维面积问题上升到三维体积问题,主要考察学生能否运用定积分思想和方法解决其他应用问题,完成知识的迁移。通过问题讨论和测试,不仅实现培养学生的能力目标,而且也锻炼了学生利用数学建模的应用能力。第二个问题不仅考察学生是否掌握定积分中的极限思维,而且为引入梯形法打下基础,同时也促使学生深入思考,培养学生创新精神。测验结束后,教师根据结果进行总结,同时引入下一节的学习内容。

3.课后思考

在课程思政理念的引领下,对教学方法、教学内容等进行再设计与实践,越来越显得重要。本案例以“定积分概念”为例,力求在“课程思政”背景下,最大化的发挥大学数学独特的文化育人功能。案例来源于实际生活,能激发学生的学习趣味性、调动学生的参与性、增强其学习主动性,同时能巧妙地对学生进行润物细无声地思政教育。从预习、课堂参与及自测习题的批改结果显示,90%的学生能准确地掌握和应用“定积分概念”的相关知识点,积极参与课后讨论。

四、结论

将OBE教育理念运用到高等数学课程思政建设是全面提升应用型人才培养质量的有效途径,是实现新时代立德树人根本任务的必经之路。高等数学课程思政建设以促进学生的成长和发展为最终目标,以实施成果导向教学为变革,创新教学方法,聚焦学习成果,面向产出的课堂教学评价,建立持续改进教学质量评价体系,促进课程目标达成,全面提升高等数学课程思政的育人成效。