University Mathematics Curriculum Ideological and Political Exploration and Practice—Taking the Linear Algebraic Course as an Example
The college mathematics course is an important compulsory course in science and engineering universities, and it is of great significance to explore the ideological and political elements in such courses. This article takes the linear algebra course as an example to explore ideological and political elements. The article first identifies five directions for carrying out ideological and political education in linear algebra courses. Based on this, it explores ideological and political elements in depth from the teaching content, constructs a knowledge system that fully integrates knowledge points and ideological and political elements, and subtly infiltrates ideological and political education into students in teaching.
Linear Algebra
我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键阶段,也处于从发展中大国迈向社会主义现代化强国的关键时期。科技创新已成为新一轮全球经济格局重塑的战略核心。要攻克科技难题,解决“卡脖子”等重大科技突破,关键在基础研究。大学数学课程是科学研究的重要基础。线性代数是大学数学课程之一,它在自然科学、计算机图形学、计算机算法、工程技术、医药学、生态学等方面有重要的应用。
大学阶段是人生发展的关键时期,也是世界观、人生观、价值观形成的重要时期。随着我国经济的高速发展,对外开放局面的不断扩大,全球化信息化程度不断加深,学生们的思想文化价值观念很容易会受到外界的影响,其中不乏一些负面影响。为避免一些不良的文化和思想观念的侵蚀,引导学生们树立正确的世界观、人生观和价值观,为国家培养有更多知识、有理想信念、有担当的青年一代,作为高校教师有责任有义务在做好知识传授的同时做好思政工作。课程思政就是以构建全员,全程,全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把立德树人作为教育的根本任务的一种综合教育理念
人的全面发展是马克思主义的最高价值追求和崇高理想,追求人的全面发展是中国共产党一以贯之的理想目标。党的十八大以来,党中央对培养社会主义建设者和接班人的问题非常重视,系统回答了新时代教育事业发展的战略性、全局性和根本性问题,形成了习近平总书记关于教育的重要论述。这一重要论述是中国特色社会主义教育理论发展的最新成果,开辟了马克思主义教育理论和实践发展的新境界,为课程思政建设提供了理论遵循和行动指南
课程思政最早是由上海市委、市政府在2014年提出来的一种教育理念,把思想政治融入到教育教学改革的各个环节。2016年12月召开的全国高校思想政治工作会是新时代课程思政建设的起点。随后各个高校开始对课程思政的实施路径等相关问题进行探索。肖翔,杨兰清于2018年发表一篇题为《大学数学课程中融入思政教育的路径研究》的文章。秦厚荣在2019年发表题为《大学数学课程思政的“触点”和教学体系建设》。邓瑞娟等在2020年发表的《大学数学课程思政的探索和实践》。杨威在2020年发表题为《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》。李广玉等在2021年发表了《大学数学课程思政构建路径研究》。陈秀卿在2022年发表了《大学数学课程思政探微》。还有很多与大学数学相关的思政文章,可见近年来高校对课程思政工作的重视。尽管如此,将线性代数各个知识点与马克思主义哲学思想相结合的文章还是非常少的。本文重点阐述了将线性代数中的各个知识点与马克思主义哲学思想建立紧密联系,旨在在教学中渗透哲学思想,实现知识讲授与立德树人相统一。
课程思政提出以来,沈阳航空航天大学线性代数教学团队不断地学习思政相关知识,提升思政意识和能力,在实际教学中对课程思政建设进行探索,深入挖掘课程思政元素,更新教学大纲,构建知识点与思政元素充分融合的知识体系,不断完善线上思政资源。团队主要从以下五个方面构建思政体系。
数学是伴随着人类文明的产生而产生的,它是人们在探索世界的过程中形成的,它是在长期实践中总结概括出来的知识,后经大量科学家验证、推理后逐渐形成的科学研究成果。人们又能运用这些数学知识解决实际生活中的问题,这其中蕴含着大量的哲学思想
教学内容 | 教学内容与思政元素的结合点 | 思政教育 |
行列式 | 1) 行列式的引入主要是“速记”的目的,是为了更简洁地表达方程组的解。 | 1) 马克思主义哲学认为理论来源于实践,一个新概念的引入都是有一定的实际需要和实际意义的。 |
2) 行列式引入过程可以从简单的二元线性方程组求解入手,再过渡到三元、四元线性方程组的求解。 | 2) 研究问题的方法往往可以由简单到复杂,由特殊到一般.形如生命进化,数学也遵循从简单到复杂的万物规律。 | |
3) 在观察二元方程组解的特点时,引导学生充分发挥主观能动性找到其中的规律,使解的表达形式简单,从而抽象出二、三阶行列式(对角线法则)。 | 3) 通过观察表象,对解的形式和规律有一个感性认识,这是认识的初级阶段,培养学生的探究精神。 | |
4) 三阶行列式的定义也可以由对角线的规律给出,但此规律无法推广到四阶甚至更高阶行列式。所以要对二三阶行列式的定义方式进行再认识。在此过程中发现行列式展开项里有正有负,探索正负的规律。最终得出行列式是由表面的“对角线法”到本质上的“不同行不同列的n个元素乘积的代数和”(n阶行列式的定义)。 | 4) 一个真理性认识需要多次反复才能获得,这是认识的反复性。即由感性认识发展到理性认识,从而达到对事物本质和规律的认识。这是马克思哲学中认识的两个阶段,由认识的初级阶段上升到高级阶段,才能更有效地指导实践活动。认识的过程中培养学生对知识进行提取、关联、转换、重组,提升思维能力,增强探索精神和协作精神。由特殊(2阶、3阶)到一般的(n阶)的归纳。 | |
5) 上三角和下三角行列式的计算;行列式的性质(行列式内部元素之间会有怎样的关系?利用低阶行列式探索其内部规律,便于学生的理解)。 | 5) 由特殊行列式的计算到一般行列式的计算;再将一般与特殊之间建立联系。任何事物本身都是由内部的不同部分和要素构成的,并且这些不同的部分和要素之间都存在着相互关系(探索内容各部分的关系)。 | |
6) 计算行列式的方法之一:利用性质,化一般的行列式为上三角行列式进行计算。 | 6) 唯物辩证法的联系观:事物之间和事物内部是普遍联系的。如果将普通行列式和上三角行列式之间建立联系,就可以借助上三角行列式来计算。 | |
7) 计算行列式的方法二:化高阶为低阶行列式。 | 7) 对事物的认识是一个反复的过程,通过对三阶行列式展开的第三次认识,能够使学生认识到行列式可以降成比本身低一阶的形式计算。 | |
8) 克莱姆法则(克莱姆利用特殊到一般的归纳猜测出法则,并没给出证明,柯西给出严格的证明)。用行列式求解线性方程组。 | 8) 鼓励学生在学习过程中要敢于大胆的猜想。理论服务实践。 | |
矩阵 | 1) 矩阵的概念的引入。 | 1) 马克思主义哲学的辩证思维:矛盾是事物发展的动力。 |
2) 行列式和矩阵既有区别又有联系,知识点对比。 | 2) 唯物辩证法的基本观点,是指人们在认识事物的时候,既要看到事物相互区别的一面,又要看到事物之间的相互联系。 | |
3) 矩阵的应用:方程组求解、图像处理、密码学、电路学等等。 | 3) 理论与实践是相互作用的,理论能指导实践,促进实践的发展。 | |
矩阵的初等行变换 | 1) 初等行变换化行最简形与行列式化为上三角的联系。 | 1) 辩证统一思想:两者有本质区别和又有密切联系。 |
2) 矩阵的初变换与矩阵乘法的关系。 | 2) 联系的普遍性。研究初等变换和矩阵乘法之间有怎样的联系,从而得出定理。 | |
3) 矩阵秩的性质。 | 3) 透过现象看本质,形变质不变。矩阵初等行变换前后矩阵的内部发生了很大的变化,但秩始终没有变。 | |
4) 线性方程组解的判定。 | 4) 引导学生充分发挥主观能动性,通过对表面现象的观察、分析和思考,挖掘出内部的本质和规律,利用秩判断解的情况。 | |
向量组的线性相关性 | 1) 向量组与其内部向量之间的关系。 | 1) 哲学中整体和部分的关系。 |
2) 极大线性无关组的定义,一个向量组中可能会有很多向量,找到这个向量组中的主要部分。 | 2) 辩证唯物主义的方法论告诉我们:抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 | |
相似矩阵及二次型 | 1) 正交矩阵。 | 1) 宏观定义和微观定义。宏观以全局为着眼点,微观以局部为着眼点。 |
2) 总结矩阵可逆判断的方法。 | 2) 知识之间存在着千丝万缕的联系,在学习过程中要注意知识的串联、衔接、转化,训练学生思维的联想性。 |
中国是四大文明古国之一,有着深厚的文化底蕴。线性代数中的矩阵初等行变换解线性方程组思想其实是源于我国汉代的数学书籍《九章算术》。《九章算术》是当时世界上最先进的应用数学书籍,其中的第八章采用分离系数的方法表示线性方程组,相当于现在的矩阵。解线性方程组时使用的直除法,与矩阵的初等变换一致。这是世界上最早的完整的线性方程组的解法
在介绍二次型时,可以介绍二次型研究的开拓者柯召院士。他婉拒了其导师英国曼彻斯特大学教授莫德尔的再三挽留,毅然决然地离开当时相对安全且待遇优厚的英国,回到正遭受日寇摧残而战火纷飞的祖国大地,来到四川大学,肩负起教育救国之重任,为我国培养了一批又一批优秀的数学人才,这种矢志不渝的爱国精神和民族精神令人钦佩。
优秀的个人品格不是一朝一夕就能养成的,而是在日积月累的学习生活中不断练就的。大学时期是修炼个人品质的关键时期。授课教师应对课程进行深度开发,充分挖掘其中与道德品格相关内容。如在介绍矩阵应用时,介绍最早重视矩阵应用的著名科学家华罗庚,这位只有初中学历的人是怎样在艰苦环境下一步一步成为著名数学家的,以此激发学生们的学习热情。此外华罗庚也曾放弃在美国的优厚待遇,克服重重困难回到祖国怀抱,投身我国数学科学研究事业,这种高尚品格是我们的榜样。
在研究矩阵初等变换和矩阵乘法之间的关系时,引导学生利用矩阵和特殊的初等矩阵进行乘法运算,发现左乘、右乘的不同结果,培养学生的探究精神,理性精神以及细心的研究精神。通过高阶行列式计算、矩阵混合运算、求逆矩阵等题目的练习,培养学生们严谨、认真的学习态度。做一个严谨、认真的人,不仅能提高学习效率、获得更好的成果,而且还能被周围的人信赖和尊重。
教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》,强调把思想政治教育贯穿人才培养体系,全面推进高校课程思政建设,发挥好每门课程的育人作用,提高高校人才培养质量,并提出科学设计思政教学体系,结合专业特点分类推进课程思政
沈阳航空航天大学线性代数教学团队在实施课程思政的过程中切身感受到学生们的学习热情有所提高。作者比较深刻的是讲授例子 时,学生们的情绪被调动起来,产生对学校强烈的爱和
敬仰,由此激发他们的学习积极性。总之,课程思政的实施不仅让学生学到了知识,而且也提高了他们的学习热情,增强他们的哲学认识。