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【停课不停育】《常微分方程》“课程思政”疫情防控专题教学

发布者:    发布时间:2020-04-09
  

  【编者按停课不停教”“停课不停学”,学校积极开展“课程思政”新冠疫情防控专题教学工作,把疫情防控当做最鲜活的教材,引入专业课教育教学,讲好战“疫”故事,传递大爱真情,真正做到“停课不停育”。鉴于网络授课的特殊性,学校从学院征集了部分“课程思政”新冠疫情防控专题教学优秀案例,各位老师根据自己课程特点,提供了不同的教学设计和思考,供大家参考。
  一、课程基本情况
  课程名称:常微分方程
  授课章节:第一章 绪论§1.1微分方程概述
  授课教师:魏雪蕊
  课程类型:专业平台课程
  教学班级:数学181班、182班、183班
  课程特点:线上教学
  二、教学目标
  1.知识目标:了解常微分方程的产生、发展概况;正确理解常微分方程以及解的概念,能判别方程的阶数、线性与非线性等分类。熟悉对于应用问题建立常微分方程的一般步骤。
  2.能力目标:逐步培养学生运用常微分方程的理论与方法解决一些实际问题的能力,建立和解决确定性数学模型的思想方法,把数学理论和方法运用到解决实际问题中去。
  3.素质目标:
通过了解数学的发展史和探究来源于实际生活中的微分方程,体验数学与生活的联系,学习兴趣有所提高,能积极的思考并逐渐形成与他人交流合作学习的习惯。培养了学生的爱国主义、社会责任感。
  三、教学内容
  1.微分方程的产生和发展
  了解常微分方程的产生、发展概况。结合数学史教育学生要有科学探索,勇于钻研的奋进。微分方程概述,使学生更好地体会数学的发现、发展过程以及由此产生的各种数学思想方法;还可以通过数学发明创造推动科学技术发展的动人故事、数学家精神的展现,培养学生的数学情感、端正学习态度和树立正确的数学价值观。
  2.微分方程的模型建立以及应用举例
  利用相关的物理、化学、生物等有关规律建立反映实际问题的模型。使学生从中体会:(a)从一个有关变量变化率的实际问题,理解最简单的一阶微分方程数学模型建立的过程。(b)通过对方程的求解,解释有关现象,理解微分方程的实际应用。
  其中在传染病模型的建立过程中,提到传染病的传播机理的定量描述和预测是传染病防治的重要依据。人们不能去做传染病传播的试验以获取数据,因此常需要依据传播机理分析建立数学模型分析变化规律。所以通常主要是依据机理分析的方法建立模型.如最简单的SI仓室模型:

   

   


   

   

   

  其中假设中,(3)单位时间内一个病人能传染的人数与当时健康人数成正比,比例常数为k。这样的假设与事实相符,也从科学的角度回答了传染病防疫隔离措施的科学性、重要性和急迫性。
  3.微分方程的基本概念
正确理解常微分方程以及解的概念,能判别方程的阶数、线性与非线性等分类
  4.一阶微分方程的几何意义:方向场与积分曲线
用几何方法去理解问题,达到事半功倍的效果,更看清问题的本质。
  四、新冠疫情防控典型案例
  1.案例一:《习近平对新型冠状病毒感染的肺炎疫情作出重要指示强调要把人民群众生命安全和身体健康放在第一位 坚决遏制疫情蔓延势头》(引自《人民日报》(2020年01月21日 01 版))
  习近平在会上强调要依法科学有序防控。要做好疫情监测、排查、预警等工作,切实做到早发现、早报告、早隔离、早治疗。加快查明病毒源头和感染、传播等机理,及时客观发布疫情和防控工作信息,科学宣传疫情防护知识。
  2.案例二:《钱江潮评|以疫情防控成色检验社会治理底色》(引自《浙江在线》2020年02月18日)
  近年来,浙江积极打造智慧城市,建设城市大脑,让人工智能、大数据技术服务城市治理,使我们得以在这次疫情中合理预测人员流动,准确分析疫情发展,以“五色图”让分区分级防控真正落地,以“健康码”破解返城复工大流量难题,以“智控指数”把管控大网织得更密更细。“智网恢恢、疏而不漏”。
  五、思政元素
  思政元素1:爱国意识
  在以习近平同志为核心的党中央坚强领导和科学部署下,中国人民上下同心、团结协作、顽强斗争,充分发扬伟大的中国精神,凝聚起众志成城抗击疫情的强大精神力量。这次疫情,那是让世界看到了我国的强大,我们在疫情开始后,在全国快速而迅速的行动,政府一声令下,整个全国立刻被调动起来了,为了阻断疫情,政府宣导百姓不出门。相关部分配合协作,集中精力抗击新冠肺炎疫情,让世界见识到了中国速度和奇迹。
  思政元素2:科学务实精神
  结合传染病模型建立,谈到传染途径等问题。结合这次的新冠疫情,教育当代大学生科学态度对待疫情,尊重科学,理性看待新冠状病毒以及各项防疫措施。
  思政元素3:社会责任
  提醒学生如果学校一旦发生疫情,结果难以想象。结合传染病模型,向学生讲解疫情数据的准确性会对决策起到非常重要的作用。疫情凶猛,谁都无法独善其身,谁都肩负一份责任。居家隔离是责任,不能任性妄为。引导青年学生要勇于担当,应具有高度的社会责任感,知行合一,不为防疫"抗疫"添乱,积极传播正能量,为打赢这场“抗疫”大战做出青年人应有的贡献。同时提醒大家提高自身防范能力,保护好身体,以健康、阳光的姿态安全返校,是家长和学校对你的希望,更是社会对你的要求。此阶段需要配合好学校安排,做好防护和疫情保送。
  思政元素4:远大理想
  结合终南山先生的事迹,教育同学们要读书,未来才能成为对社会有用的人,树立正确人生导向。用知识
去战胜危险,用勇敢和担当去化解危难。
  六、“课程思政”实施路径
  1.基本思路:
  从课程导读引入新知,结合数学史教育,在对知识点科学严谨的分析基础上,合并思政元素,实现思政目标。
  2.教学方法:多种线上教学结合
  (1)课前:
  学习通中布置预习任务,让学生拍照上传学习结果。
  (2)课中:
  a)学生自主观看中国大学爱课程mooc优质精品资源。
  b)钉钉直播研讨形式,针对课程进行总结补充,给出适当练习,当堂测试,进行必答和抢答等环节进行互动。结合学习通中限时提交作业可以有效的提升学习效果。
  (3)课后:
  a)开通钉钉班级圈,有些有争议,歧义的问题进行讨论,并且在班级圈探讨学习方法。
  b)学习通中限时提交作业,合理设置和丰富,增加作业的多样性。
  c)阶段性的提交学习内容的结构导图,使得知识能够内化于心,融会贯通。优秀作品在班级圈中进行展示,同学之间相互学习借鉴。
  3.教学措施:
  (1)数学史融入
  结合数学史教育学生要有
科学探索,勇于钻研的奋进。微分方程概述,使学生更好地体会数学的发现、发展过程以及由此产生的各种数学思想方法;还可以通过数学发明创造推动科学技术发展的动人故事、数学家精神的展现,培养学生的数学情感、端正学习态度和树立正确的数学价值观。
  (2)数学建模思想的融入
  利用相关的物理、化学、生物等有关规律建立反映实际问题的模型。使学生从中体会(a)从一个有关变量变化率的实际问题,理解最简单的一阶微分方程数学模型建立的过程。(b)通过对方程的求解,解释有关现象,理解微分方程的实际应用。其中假设中,(c)单位时间内一个病人能传染的人数与当时健康人数成正比,比例常数为k。这样的假设与事实相符,也从科学的角度回答了传染病防疫隔离措施的科学性、重要性和急迫性。接着将SI模型推广至SIS模型、SIR模型等。
  针对新冠疫情中出现的医护感染交叉感染、病床、医务人员不足等医疗问题,在复杂的模型中都是需要考虑的因素。数学模型为深入理解传染病传播机理和预测各种传染病控制措施效果的一个非常重要的工具。这里引用习主席的讲话强调了科学防疫重要性。要做到早发现,早报告,早隔离,尽快查明传染病的传播机理。结合这次的新冠疫情,教育当代大学生科学态度对待疫情,尊重科学,理性看待新冠状病毒以及各项防疫措施。结合这次的新冠疫情,教育当代大学生科学态度对待疫情,尊重科学,理性看待新冠状病毒以及各项防疫措施。疫情凶猛,谁都无法独善其身,谁都肩负一份责任。居家隔离是责任,不能任性妄为。引导青年学生要勇于担当,应具有高度的社会责任感,知行合一,不为防疫"抗疫"添乱,积极传播正能量,为打赢这场“抗疫”大战做出青年人应有的贡献。
  在课堂教学中,注意讲好科学精神教育课。科学防治是对抗此次疫情的“驱魔利器”。在防控大网下,以科技推动数据、样本、平台等资源信息整合,进一步坚持科学防控、精密智控,不断提升疫情防控的数字化、现代化水平。我们大学生要以知促行、以行求知,在不断学习、不断实践中求真学问、练真本领、作真贡献。
  针对现阶段每天学校组织学生健康情况上报,许多学生不理解,有些随意申报的情况。提醒学生如果学校一旦发生疫情,结果难以想象。结合传染病模型,向学生讲解疫情数据的准确性会对决策起到非常重要的作用。同时提醒大家提高自身防范能力,保护好身体,以健康、阳光的姿态安全返校,是家长和学校对你的希望,更是社会对你的要求。此阶段需要配合好学校安排,做好防护和疫情保送。
  (3)师生配合,加强合作学习
  在线上的教学中,将任务指标点细化,设置合适的学习任务清单,如何合理设置过程性评价,教学效果得到及时反馈增强学生的自主性和获得感。

编辑:彭江


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