“雙碳”戰(zhàn)略目標下數(shù)學課程的教學改革策略

［摘? ? ? ? ? ?要］? 從“雙碳”戰(zhàn)略目標下數(shù)學課程建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，提出“雙碳”戰(zhàn)略目標下數(shù)學課程教學改革策略，圍繞“價值—素質(zhì)—能力—知識”四要素，以學生發(fā)展為中心，以第一課堂和第二課堂為抓手，融合信息技術(shù)，更新教學理念、優(yōu)化教學方法、教學模式和評價模式，構(gòu)建學科知識與價值塑造有機融合的數(shù)學課程教學體系，希望能為碳領(lǐng)域人才培養(yǎng)打下堅實的數(shù)學基礎(chǔ)。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? “雙碳”戰(zhàn)略；人才培養(yǎng)；數(shù)學課程；教學改革；策略

［中圖分類號］? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?［文章編號］? 2096-0603（2023）27-0０49-04

①基金項目：貴州商學院2022年度校級教改項目“‘雙碳戰(zhàn)略目標下數(shù)學課程的人才培養(yǎng)的研究與實踐”（2022XJJG55）；貴州省教育廳數(shù)字化商業(yè)技術(shù)應用工程研究中心（黔教技［2023］041號）；貴州省教育廳科技拔尖人才項目“超導異質(zhì)結(jié)薄膜的制備及性能研究”（黔教技［2022］085號）。

作者簡介：成秘（1995—），女，漢族，四川達州人，碩士，助教，研究方向：數(shù)據(jù)分析、機器學習。

2022年4月，教育部印發(fā)的《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》中，明確規(guī)劃和引導高等學校在發(fā)展服務國家碳達峰碳中和目標下加快專業(yè)人才的培養(yǎng)[1]，為實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標提供堅強的人才保障和智力支持，在其推動下，國內(nèi)高校開展相關(guān)研究。

數(shù)學課程作為應用型本科商科院校的公共基礎(chǔ)必修課程之一，具有較強的邏輯性和應用性，為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定重要的理論和實踐基礎(chǔ)。因此，圍繞“價值—素質(zhì)—能力—知識”四要素，構(gòu)建數(shù)學學科人才培養(yǎng)模式，對于實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標，培育碳領(lǐng)域人才具有重要研究意義。

一、“雙碳”背景下數(shù)學課程建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

普通經(jīng)管類院校的數(shù)學類課程設(shè)置一般為：大學一年級開設(shè)微積分，大學二年級開設(shè)概率論與數(shù)理統(tǒng)計等相關(guān)數(shù)學課程，相較于高中的高強度集中學習模式，對剛剛進入大學的新生而言，在許多方面，需要更多的時間適應新的學習模式。為探究學生對數(shù)學類課程學習的認識，筆者對貴州商學院的一年級學生展開“對數(shù)學課程的認識”問卷調(diào)查，收回306份有效問卷，調(diào)查結(jié)果如圖1所示（見文末）。從圖1可以看出，有46.7%的學生喜歡數(shù)學，但是，超過一半的學生認為數(shù)學學習很難，僅有32%的學生愿意上課舉手發(fā)言。

數(shù)學課程內(nèi)容抽象且復雜、知識量龐大且課時緊張，為了完成教學任務，課堂多采用“以教師為主體”的教學模式，該教學模式雖能系統(tǒng)、快速地完成授課計劃，但忽視了學生的參與度，學生只是按部就班地被動接收教師講授的知識，缺乏獨立思考和自主探究的機會，以致學生應用數(shù)學知識探究解決實際問題的能力薄弱[2]。目前，高校數(shù)學教學模式中普遍存在的問題總結(jié)如下：

（一）數(shù)學課程思政建設(shè)亟待完善

目前，各高校非數(shù)學類專業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)學課程建設(shè)仍在探索優(yōu)化中，在課程大綱和課堂教學中，結(jié)合課程特點，充分挖掘和滲透思政元素，系好專業(yè)人才培養(yǎng)方案的第一?？圩?，做好數(shù)學課程思政建設(shè)的頂層設(shè)計十分重要。因此，融合“雙碳”理念，育人全過程凸顯思政元素，完善基礎(chǔ)課程思政建設(shè)體系迫在眉睫。

（二）教學方法落后，教學模式單一

傳統(tǒng)數(shù)學教學課堂“以教師為主體”，過度強調(diào)教師對數(shù)學知識的講解與課程內(nèi)容深度理解后凝練的知識脈絡與思維方式的傳授，教學效果取決于教師的教學水平，違背“以學生為中心”的教育理念，且數(shù)學知識內(nèi)容層次深、理論性強，極易增加學生的學習負擔，以致學生的數(shù)學學習積極性普遍較低[3]。“一支粉筆、一份教案、一個統(tǒng)一的教學計劃”，利用這三個“一”完成整個數(shù)學課程教學設(shè)計[4]。這種教學方式缺乏現(xiàn)代信息技術(shù)和課堂教學深度融合，課堂氣氛活躍度不高，無法做到“因材施教”。

（三）教學資源不夠豐富

教材和教學課件目前仍是學生學習的主要資源，而互聯(lián)網(wǎng)上豐富的課程資源仍沒有得到充分的開發(fā)和利用，以致于學生可選擇、可利用的學習資源不足，難以滿足學生的個性化學習需求[2]。

（四）考核方式不科學

數(shù)學類學科課程評價方式單一，通常采用“3∶7”評價方式，即平時成績和期末閉卷考試成績分別占總成績的30%和70%，其中，平時成績考核依據(jù)為出勤和課后作業(yè)。這種傳統(tǒng)評價方式以“試卷”考核為主，總成績達到60分為及格，忽視學生的專業(yè)學習和個人發(fā)展層次等需求，以致數(shù)學學習現(xiàn)狀變成“死記硬背”“臨時抱佛腳”“60分萬歲”等[5]，而忽視基礎(chǔ)性知識理論的學習和研究，脫離數(shù)學教學的初衷和人才培養(yǎng)目標，應采用合理、科學的教學評價模式，以提升教學效果。

二、“雙碳”戰(zhàn)略目標下數(shù)學課程的教學改革實踐

（一）圍繞“雙碳”戰(zhàn)略，構(gòu)建教學價值目標

圍繞貴州商學院地方性應用型本科高等學校辦學定位，以“新商科”和高質(zhì)量發(fā)展為引領(lǐng)，結(jié)合國家科技創(chuàng)新基礎(chǔ)要求和對基礎(chǔ)學科的建設(shè)需求，面向“雙碳”戰(zhàn)略目標發(fā)展需求，數(shù)學課程對“雙碳”專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要支撐作用，在“雙碳”戰(zhàn)略目標視角下，從學校到教師再到學生應從傳統(tǒng)的“數(shù)學學習無用處，專業(yè)學習是重點”觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詳?shù)學為本、經(jīng)濟為用”的教育理念，高度重視基礎(chǔ)課程教育，提高數(shù)學課程在大學人才培養(yǎng)模式中的支撐作用。

（二）圍繞“雙碳”戰(zhàn)略，融合課程思政，更新教學理念

“雙碳”戰(zhàn)略目標下，人才培養(yǎng)模式，不是單一知識的傳授，要將習近平生態(tài)文明思想貫穿于高等教育人才培養(yǎng)體系全過程和各方面，加強綠色低碳教育，更新教學理念[1]。以第二課堂為載體，突破“象牙塔”教育模式，讓學生走向?qū)嵺`，踐行綠色低碳生活。

構(gòu)建“雙碳”元素有機融入課程思政教學的第一課堂：結(jié)合數(shù)學類課程特點，深挖“雙碳”元素中課程思政價值，構(gòu)建價值引領(lǐng)課程育人的目標，以培養(yǎng)學生的綠色低碳意識。如導入“定積分的概念”時，可創(chuàng)設(shè)“如何求解貴州省水域的總面積”問題情境，培養(yǎng)學生的抽象概括能力和探索提升能力，引導學生在現(xiàn)實生活中從我做起，從小事做起，愛護和保護生態(tài)環(huán)境，樹立“雙碳”戰(zhàn)略目標下的綠色低碳意識；在開啟“多元函數(shù)的微積分”新篇章的講授時，可通過引入?yún)^(qū)域碳達峰中的“估計大氣溫度”和“預測碳排放”等相關(guān)數(shù)學模型[6]，引導學生認識到數(shù)學作為其他學科的研究基礎(chǔ)的重要性，沒有數(shù)學則無法進行定量分析，也無法為實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標，提供合理、科學的方法。

構(gòu)建碳中和思維和行動模式的第二課堂：面對目前大學生存在的“無低碳意識”與“缺持續(xù)發(fā)展理念”等問題，結(jié)合學校第二課堂綜合素質(zhì)訓練項目，廣泛開展綠色低碳教育、科普活動和社會實踐，培養(yǎng)學生的“氣候素養(yǎng)”和“碳中和素養(yǎng)”，如以融合環(huán)境教育和可持續(xù)發(fā)展理念的生態(tài)文明教育為宗旨，開展線上線下相結(jié)合的“雙碳”相關(guān)知識講座宣講活動，增強“雙碳”意識，致力于培養(yǎng)“雙碳”戰(zhàn)略目標相匹配的高素質(zhì)人才，以促進人類、環(huán)境和社會的多維度融合[7]；充分發(fā)揮大學生組織和志愿者隊伍的積極作用，開展以“低碳”“零碳”與“碳匯”為基本原則的系列實踐活動，如以公共交通出行代替私家車出行、減少一次性塑料制品的使用等行為，增強社會公眾綠色低碳意識，積極引導全社會綠色低碳生活方式[1]。

（三）圍繞“雙碳”戰(zhàn)略，優(yōu)化教學方法和教學模式

碳中和是一場關(guān)系到經(jīng)濟社會發(fā)展的系統(tǒng)性變革，需要制訂系統(tǒng)性的教學設(shè)計，以學生發(fā)展為中心，以第一課堂和第二課堂為抓手，融合信息技術(shù)，優(yōu)化教學方法，構(gòu)建多維度的教學模式。

1.實施多維度教學模式

以學生為中心，改革教學模式，努力營造互動性強的教學課堂，鼓勵個性化的學習。積極優(yōu)化數(shù)學教學內(nèi)容，采取“板塊教學”模式，引入問題驅(qū)動、探究式等智能化教學方法改革教學模式，以提高學生科學素養(yǎng)?！鞍鍓K教學”模式是指針對學生個性化發(fā)展需求，將教學分基礎(chǔ)板塊和提高板塊針對性地進行基礎(chǔ)知識培養(yǎng)和研究能力培養(yǎng)?；A(chǔ)板塊作為通識課程必修的第一課堂，以各專業(yè)對數(shù)學課程基本要求為導向，構(gòu)建數(shù)學基礎(chǔ)模塊為中心，基于問題驅(qū)動、課堂講授開展核心數(shù)學知識理論教學，重點夯實學生的數(shù)學基礎(chǔ)，注重數(shù)學基本功訓練；提高板塊作為交叉學科選修的第二課堂，以研討式教學為重心，以數(shù)學競賽和數(shù)學建模為載體，注重MATLAB（數(shù)值計算）、LINDO（規(guī)劃模型求解）、WinQSB（網(wǎng)絡最優(yōu)化模型求解）、SPSS（統(tǒng)計分析與描述）等數(shù)學類實驗軟件在課程體系中的應用與實踐，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和研究能力，兼顧知識拓展。

2.設(shè)計并實施階梯式的科研訓練

以數(shù)學建模[8]構(gòu)建的第二課堂為載體，培養(yǎng)學生查閱文獻、研究與討論、抽象數(shù)學模型、算法實現(xiàn)，培養(yǎng)科研技能和創(chuàng)新方法。大學數(shù)學協(xié)會與數(shù)學建模協(xié)會組成的研究對象平臺是項目實施的基礎(chǔ)保障，以學生個性化發(fā)展需求為導向，從數(shù)學建模實踐訓練的需求出發(fā)，提出興趣培養(yǎng)、專業(yè)鞏固、能力提升、全面發(fā)展四個訓練階段，結(jié)合基礎(chǔ)層面的校級數(shù)學建模和大學生市場調(diào)查與分析大賽等相關(guān)競賽培訓，院級、校級學生創(chuàng)新訓練項目到發(fā)展層面的省級、國家級學科競賽和省級、國家級大學生創(chuàng)新訓練項目，構(gòu)建多層次的階梯式科研訓練范式。

3.線上線下混合式教學

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，知識不再僅僅來源于教師傳授，學生可方便地從網(wǎng)絡平臺中獲取相關(guān)的學習資源，大學教育應從關(guān)注教師的“教”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注學生的“學”。以學生“學習效果為目標”，整合線上線下教學資源，采用混合式教學模式，改革教學方法和手段，提升學生學習的“主動性”。通過開展對分課堂或翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建線下教學模式，學生通過分組合作的形式完成學習目標。通過超星學習通、中國大學MOOC、騰訊課堂等網(wǎng)絡教學平臺構(gòu)建線上教學模式，開展“課前自主預習—以重難點知識講解和拓展訓練為主的課中研學—課后師生知識總結(jié)歸納和鞏固訓練”等教學三環(huán)節(jié)[8]，突破傳統(tǒng)單一的教學模式，借助網(wǎng)絡信息技術(shù)，學生學習時間和地點不再局限于課堂上的50分鐘，有效地提高數(shù)學教學效果。

圖2展示數(shù)學類課程混合式教學設(shè)計流程，在課前，教師結(jié)合所授專業(yè)的特點和學情，自制資源和精選網(wǎng)絡優(yōu)質(zhì)資源，優(yōu)化課程案例、課程思政案例、配套線上預習和課后習題庫，借助網(wǎng)絡教育平臺進行在線建課。課前，發(fā)布相關(guān)課程教學的預習清單，學生根據(jù)所發(fā)布的清單，完成課前預習任務，總結(jié)本次預習任務中的疑難點；課中，預留10分鐘，進行自學情況匯報，教師結(jié)合教學大綱的重難點和學生疑難問題，增加師生間、學生間互動交流時間。創(chuàng)設(shè)有趣的情境，以小組討論形式，引導學生積極參與到問題探究中，針對重難點，教師著重講解和開展拓展訓練；課后，針對學生的實際學情，階梯式地布置課后作業(yè)和拓展任務，針對整個班級，合理布置基礎(chǔ)性課后作業(yè)，在此基礎(chǔ)上，布置數(shù)學實驗或數(shù)學建模類相關(guān)拓展任務，倡導自主、探究、合作等學習方式，以學習小組方式制作匯報PPT，成績以師生互評方式給出，以此作為“課堂表現(xiàn)”的成績，記錄在期末考核成績中，以提高學生的學習能力，拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生的溝通能力、思維創(chuàng)新能力，促進學生全面發(fā)展。同時，為促進師生之間在課后更好地進行溝通和交流，建立QQ群、微信群等交流平臺，及時掌握學生的學習狀態(tài)，解決學生在學習中的疑難問題。

（四）圍繞“雙碳”戰(zhàn)略，優(yōu)化評價模式

作為基礎(chǔ)學科，數(shù)學教學的培養(yǎng)目標之一是：依托理論聯(lián)動實踐，培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決實際問題的能力，注重人文素養(yǎng)教育的同時，找準人才培養(yǎng)點位[9]，以適應“雙碳”戰(zhàn)略目標對人才素質(zhì)的需求。教師應摒棄“以試卷定所有”的考核方式，構(gòu)建多維度的科學、合理的教學評價模式，致力于培養(yǎng)“雙碳”戰(zhàn)略目標下的創(chuàng)新型應用人才。多維度的評價模式由平時成績、期中考試成績與期末考試成績構(gòu)成，其分值占比分別為20%，20%和60%，在傳統(tǒng)的期末試卷考核的基礎(chǔ)上，增加期中考核和平時考核兩部分，以此為引，加強平時學習效果的監(jiān)督，以保障教學質(zhì)量，如圖3所示。

將第二課堂參與度添加到過程性考核指標中，充分調(diào)動學生參與第二課堂的積極性，嚴格考核過程，以增強學生能力提高的獲得感和素質(zhì)提升的成就感。鼓勵考得好的學生參加數(shù)學競賽、數(shù)學建模比賽、大學生市場調(diào)查與分析大賽、互聯(lián)網(wǎng)+、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等大學生相關(guān)學科競賽，以培養(yǎng)學生運用數(shù)學解決實際問題的能力，提高實踐能力和探索能力。

三、結(jié)束語

在“雙碳”戰(zhàn)略目標下，本科教育模式與培養(yǎng)理念也作出調(diào)整，以適應國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略對人才需求的變化，要通過融入課程思政元素，更新教學理念，運用多元的授課模式、科學的考核手段，實現(xiàn)教學效率和質(zhì)量的雙提升；以知識傳授為基礎(chǔ)，以實踐能力提升為重點，以素質(zhì)養(yǎng)成為目標，以價值引領(lǐng)為主導，重視“價值—素質(zhì)—能力—知識”四要素為一體的人才培養(yǎng)模式，為實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標提供堅強的人才保障。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案［R］，2022.

［2］代偉，楊洋，鄂成國，等.“以學生為中心”高等數(shù)學教學改革與實踐［J］.河北環(huán)境工程學院學報，2023，33（4）：90-94.

［3］湯宇.轉(zhuǎn)型背景下高等數(shù)學創(chuàng)新型課程體系建設(shè)與教學模式改革研究［J］.科技資訊，2021，19（15）：175-177.

［4］孫輝，蔡光程，徐建新，等.新基建背景下新工科高等數(shù)學教學改革探討［J］.教育進展，2023，13（1）：94-102.

［5］劉家春.應用型人才培養(yǎng)過程中高等數(shù)學教學的質(zhì)量與改革措施［J］.湖北經(jīng)濟學院學報（人文社會科學版），2018（9）：198-199.

［6］薩和雅，王路航，恩和巴圖，等.數(shù)學模型在區(qū)域碳達峰中的應用綜述［J］.內(nèi)蒙古師范大學學報（自然科學漢文版），2021，50（6）：533-538，546.

［7］王如志，崔素萍，聶祚仁.“雙碳”目標視角下“四位一體”本科教育模式創(chuàng)新［J］.中國大學教學，2022（4）：14-18.

［8］李瑞，但煒.數(shù)學建模思想在高等數(shù)學教學中的探究［J］.高教學刊，2023，9（11）：112-115.

［9］姚先文.基于應用型人才培養(yǎng)的高等數(shù)學課堂教學改革研究［J］.科教導刊，2022（16）：124-126.