线性代数课程思政的探索与实践

期刊: 素质教育 DOI: PDF下载

周培桂

浙江理工大学科技与艺术学院 地点:浙江 绍兴 邮编:312300

摘要

笔者结合自身的教学实践活动和线性代数课程本身的特点,通过深入挖掘课程思政元素,积极寻找思政元素的切入点,提出了线性代数课程思政的5条设计思路,给出了3个线性代数课程思政的微案例。


关键词

线性代数 课程思政 思政元素 数学素养 数学思维 科学精神

正文

一、引言

近年来,课程思政作为一种教育理念,逐步在高等教育界形成共识。加强课程思政建设成为各高校教学改革的研究课题,许多高校教师在大学数学课程思政建设方面进行了一些有益尝试,并取得了一些建设成果[1]-[10]

文中,笔者在借鉴兄弟院校已有经验的基础之上,结合自身的教学实践,深挖课程思政元素,积极寻找思政元素的切入点,进一步开发线性代数课程的思政教育功能。

 

二、线性代数课程思政的设计思路

线性代数是理、工、农以及经管类专业的基础必修课程是学生后续专业学习的数学工具线性代数课程中蕴涵着丰富的哲学原理、数学思维和科学精神。结合线性代数课程特点,可以从数学教育、数学思想、数学文化、数学实验和应用案例角度挖掘思政元素。

(1)注重数学教育,培养科学精神。数学教育是提高整个中华民族素质的重要环节。在课程教学中可以采用混合式、案例式、探究式、讨论式和启发式教学方法,激发学生学习兴趣,把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,让学生领悟辩证法的基本规律凡事胸中有“数”养学生的科学精神

(2)提炼数学思想,训练数学思维。数学思想方法是数学的精髓和灵魂,数学思想比知识本身更重要。通过提炼内隐于线性代数中的数学思想方法,使学生领悟数学的思想、精神和方法,培养学生从数学角度看问题的着眼点、处理问题的条理性、思考问题的严密性

3)传播数学文化,提高数学素养。数学素质是人的文化素质的一个重要方面将数学文化融入课程教学当中,可以丰富教学内容,引发学生的学习兴趣,让学生了解数学文化,有助于树立文化自信提高数学素养,培养正确的数学观。

4)开展数学实验,增强自主力。随着计算机技术的发展和数学软件的应用,线性代数中的很多问题可以借助 MATLAB 等数学软件完成。通过数学实验可以改善学习环境,活跃思维,学生对所学理论知识的理解和掌握,培养学生运用计算机解决问题的能力,增强自主学习能力、动手能力和创新能力。

5引入应用案例激发探索精神牛顿说:“一个例子比十个定理有效。”对于不同专业的教学可以设置不同的应用案例,做到因材施教,提高学生的数学建模意识和运用所学知识分析和解决问题的能力,培养独立思考和不断探索的精神,达到“理论联系实际”和“学以致用”的目的。

 

三、线性代数课程思政的微案例

线性代数具有高度的抽象性和严谨的逻辑性,学生普遍会感到学习过程比较枯燥为了调动学生学习的积极性和增加趣味性,教师要注重典型案例的积累,以教学内容为载体,寻找合适的思政切入点,课程思政有机融入线性代数教学将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体

微案例1行列式的定义——“鸡兔同笼”问题

行列式概念最早出现在解线性方程组的过程中,“鸡兔同笼”问题是我国古算书《孙子算经》中著名的数学趣题,它实际上就是一个简单的线性方程组求解的问题。首先,教师可以通过“鸡兔同笼”问题切入,由特殊到一般,引出二阶行列式的符号表达,从而激发学生的学习兴趣,培养学生的探索精神,树立文化自信。其次,介绍二阶行列式的定义及应用,类比二阶行列式学习三阶行列式。再次,从另外角度分析三阶行列式的结构,引入余子式、代数余子式的概念,进一步引出n阶行列式的“归纳法”定义,从而提升类比思维能力,培养学生的“降阶”思维。最后,运用MATLAB软件求解行列式,通过数学实验增强计算机运用能力和实践动手能力。

微案例2:逆矩阵——希尔密码

逆矩阵是矩阵的运算中的重要内容,逆矩阵在密码学中有重要的应用。希尔密码是利用线性代数中的矩阵运算打破字符间的对应关系,使密文很难破译。这种方法需要发送方将要传送的信息数字化用可逆矩阵(称为“密钥”)进行加密后,接受方根据约定好的可逆矩阵破解密码。破密的关键是求出可逆矩阵的逆矩阵。教师可以将“希尔密码”作为逆矩阵的应用案例,引发学生的兴趣和思考,培养不断探索的科学精神。

微案例3:消元法解线性方程组——《九章算术》

线性方程组在我国的研究历史可以追溯到东汉初年成书的《九章算术》第八章“方程”的第一题。首先,教师可以介绍数学巨著《九章算术》,强调《九章算术》中的“方程”章主要讲多元一次线性方程组及其解法,其解法实质上是“消元法”,欧洲直到17世纪才出现。因此在研究方程组问题上我国在世界上是遥遥领先的,由此激发学生的学习兴趣,让学生了解中国古代的数学文明,树立文化自信。其次,教师可以将《九章算术》第八章“方程”第一题作为引例,将其转化为三元一次线性方程组的求解问题。再次,继续用此题探讨消元法求解线性方程组的实质。最后,通过“一题多解”揭示“殊途同归”和“办法总比困难多”的道理。

 

四、结语

“经师易得,人师难求。”作为高校数学教师,我们应该树立课程思政的教育理念,加强课程思政建设,不断提高课程思政工作素养,增强课程思政育人成效,达到教书育人的目的。

 

参考文献

[1]杨威,陈怀琛,刘三阳,高淑萍,李兵斌.大学数学类课程思政探索与实践——以西安电子科技大学线性代数教学为例[J].大学教育,2020:77-79.

[2]赵东红,魏海瑞,刘林.大学数学公共课程思政元素挖掘初探[J].大学数学,2021,37(3):46-52.

[3]何薇,陈建龙.线性代数课程思政教学案例的设计与实践[J].大学数学,2021,37(5):47-51.

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[5]朱海燕.线性代数课程思政教学案例集[M].杭州:浙江大学出版社,2022.

[6]杨文霞,何朗,周俊.线性代数课程思政建设与教学实践[J].2022,38(1):38-44.

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[9]孙兵,刘国强,海昕.线性代数教学中的希尔密码案例设计[J].大学数学,2023,39(1):102-106.

[10]高雪芬,徐定华,许言庆,徐成丹.高校数学课程思政教学设计与案例[M].上海:上海交通大学出版社,2023.


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