这道育人的“数学题”,他们精彩作答!


——北理工“数学公共课程本科育人团队”侧记

【编者按】2021年是中国共产党成立100周年,是实施“十四五”规划、开启全面建设社会主义现代化国家新征程的第一年。在全党开展党史学习教育之际,党委宣传部特别推出“永远跟党走、奋进新征程”专题报道,全面展现学校加强党的领导党的建设取得的成绩,生动讲好北理工人的奋斗故事,广泛凝聚学校事业发展的磅礴力量,以优异成绩迎接中国共产党百年华诞。

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走进北理工数学与统计学院“红数林”学生成长社区,一个由不同图形、数学符号拼接而成的红色“数”字映入眼帘,看似简单的设计,却蕴含着北理工数学人对事业的追求。

日前,北京理工大学数学与统计学院“数学公共课程本科育人团队”(以下简称:团队)成功入选2021年“北京高校优秀本科育人团队”。

成绩的背后,既有多年来团队全体成员们在全校本科生数学公共基础课程、数学类学科知识竞赛指导、数学与创新实践活动开展方面的辛勤耕耘,更有对北理工精神的传承、对数学的热爱和对立德树人使命的坚守。

让“数学”成为“金钥匙”

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“通俗讲,重塑研究就是让我们的数学教学针对不同专业学生更具有针对性。在制定教学计划之前,我们会系统地了解学院的整体教学框架,针对学院人才培养需求来制定教研方案。数学基础课程虽然是一门独立课程,但更是一把‘利刃’,要能帮助学生们解决不同学科上的难题。”团队带头人数学与统计学院副院长徐厚宝介绍道。

近年来,数学公共课程本科育人团队聚焦学校一流人才培养中心工作,针对不同学院在教学要求上的不同需求,结合各专业对数学公共课的应用方向,积极探索先进教学理念,积极开展了数学公共课程教学内容和课程体系的重塑研究,以期让“数学”成为学生打开专业之门的“金钥匙”。

在睿信书院的“数学实验”课程上,一个个直观的图形和生动的动画展现在屏幕上,让学生们可以从枯燥繁琐的计算中“解脱”出来,将所学迅速运用在计算机等其他课程上。“我们运用计算机和数学软件,通过程序代码、数据的输入输出以及图形、动画,验证每个定理的条件和结论,掌握复杂公式的目的和用途,认识不同算法的原理和差异。”李炳照老师介绍道。

目前,针对九大书院,团队都制定了不同的教学大纲,构建了数学公共课程群体系,从不同的专业角度,将扎实的数学基础理论知识与各专业特色紧密结合起来。

“我们所承担的不仅仅是教学任务,更重要的是育人。我们不断探索什么是学生喜爱的教学方式,希望孩子们爱上我们的‘数学课’!”在团队中,徐厚宝、陈一宏、孙华飞三位带头人都是北京市教学名师,在他们的带领下,团队“春风化雨,润物无声”把数学的思维、哲学思想以及思政元素融入到数学公共课程的教与学中,在有效提升学生们学习成效的同时,也逐渐形成了具有数学特色的课程思政模式。

2020年初,新冠肺炎疫情爆发,学生无法返校,全面开启线上教学。团队主讲《概率论与数理统计》课程的房永飞结合核酸检测,在课程中巧妙融入了核酸检测的概率论等问题。“把最新的时事融入数学课中,提升了学生们的学习兴趣,也让他们从党和国家领导的抗疫斗争中,得到思想的提升。”房永飞说。

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多年来,在团队成员们的共同努力下,2017年,“微积分MOOC”与“线性代数MOOC”已被教育部认定为国家级精品在线开放课程、获评国家级一流本科课程。2020年,“微积分AI”被教育部认定为线上线下混合式国家级一流本科课程、“数学实验”被评为北京市高等学校优质本科课程。

陈一宏主编并再版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《微积分》教材,入选“十三五”国家重点出版物出版规划项目,团队成员孙兵主编的教材《工科数学分析》入选“十三五”国家重点出版物出版规划项目。

“小课堂”融入“大科研”

“电力存储取决于天气,如果阳光充足,电力存储就会增加。那么当太阳足够充足的时候,能够存储多少电量呢?”2019年,在学校数学建模竞赛中出现了这样一道“天气与光伏发电”的相关问题。眼前一新的题目,把生活中的问题转化为数学建模命题,帮助学生提升数学实践创新能力,而这道题正是团队成员姜海燕结合自己的科研项目提炼出的。

把“大科研”变为“小问题”融入课堂教学中,是团队的“教学法宝”,但并不是一件容易事。在提炼问题的过程中,教师需要全面考虑学生需要掌握的知识点、可以接受的知识范围,并要精准把握问题的难度。团队教师常常为了简化一个科研问题,花费几个晚上的时间,反复进行推演、计算。

为进一步提升、培养学生的科研素养,团队还将各个科研合作单位变为学生们的实践基地,以在“实战”中提高学生的创新实践能力。马志武是徐厚宝带过的2016级毕业生,在指导毕业设计中,徐厚宝结合与航天科工三院某研究所开展的科研课题,为马志武确定了“基于实飞数据的气动模型统计分析方法研究”的本科毕设题目,利用遥测数据,量化仿真结果与遥测结果差异,分析差异原因,并给出差异补偿的方法和建议,研究成果最终为我国自主开发的某飞行仿真软件提供了重要技术支撑。

2018 年,国家知识产权局知识产权发展研究中心与北理工数学与统计学院签订了战略合作协议,继续开展知识产权调查题库改进设计与数据统计分析工作,该中心也成为了提高我校学生数学创新实践能力的实习实践基地。

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抓好竞赛,也是团队大力发展学生实践创新教育的“法宝”。团队构建了“辅导-训练-竞赛-辅导-研究”螺旋式上升的数学创新能力培养模式,不仅在数学建模竞赛等学科知识竞赛中取得优异成绩,也在广大学生群体普及了数学建模思想,有效推动了数学实践创新人才的培养。

2017级本科生邓京阳从一名建模“小白”成长为建模“高手”,离不开团队老师数年来的精心辅导与训练。从大一开始,邓京阳不断参加数学竞赛,在老师的指导下,总结经验,训练提升,最终获得了全国大学生数学竞赛一等奖、美国大学生数学建模竞赛特等奖题名(F奖)、“卓越联盟”大学生数学竞赛特等奖等。

近5年来,团队指导学生参加各类数学实践创新活动,多次获得北京市级及以上的大学生数学学科知识竞赛奖项。2020年,本科生于丁一、任微明、汪斯纯在美国大学生数学建模竞赛中从全球20个国家和地区的13749支队伍中脱颖而出,获得特等奖;2021年,本科生潘炯、陈龙飞、张乐怡再次获得美国大学生数学建模竞赛特等奖。2020年阿里巴巴全球数学竞赛中,北理工7人闯入决赛,入选决赛人数全球第14名(国内第12名)。

“数学三代人”解好这道“题”

“欢迎各位同学来到北京理工大学!北理工数学学科的发展可以追溯到上世纪五十年代,发展至今,我们已经是‘数学第三代人’……”在本科生入学后的第一堂课上,徐厚宝总会将数学专业的学科史生动地讲给每一位新生。

1949年,华北大学工学院(北京理工大学前身)跟随党中央迁入北平(北京)。1950年10月,原中法大学校本部、图书馆和数理化三系并入华北大学工学院。学校在重工业部的支持下,广纳贤才,邀请到著名数学教育家陈荩民教授来校任教,从事数学教学与数学研究。同年,著名数学家孙树本教授来校工作。陈荩民与孙树本两位先生作为北理工“数学第一代人”,为学校数学学科的发展奠定了坚实的基础。陈荩民教授编写的《高等数学教程》被列为全国工科院校通用教材。孙树本教授牵头建立了学校的应用数学专业,之后又设立了国内最早的应用数学博士点,培养了一批应用数学领域的高级人才。

新世纪,在“数学第二代人”叶其孝、葛渭高教授的带领下,学校数学学科蓬勃发展,叶其孝教授致力于大学、中学数学教育改革,特别是数学建模的教学和竞赛活动,主编了《大学生数学建模竞赛辅导教材》等多本经典建模竞赛教材。葛渭高教授在微分方程和差分方程周期解、微分方程边值问题等领域取得了一系列研究成果。这一时期,北理工学子积极参加国内外数学学科竞赛、建模比赛,取得了优异的成绩。

近年来,在胡峻教授等带领下,学院的“数学第三代人”茁壮成长,以才聚才,一批批青年才俊加盟北理工,在国内外形成了较大学术影响力。胡峻教授带领团队成功获批建设教育部数学拔尖学生培养基地2.0。

三代“数学人”接续奋斗,怀着对数学执着的热爱,发扬“北京理工大学精神”,实事求是、追求卓越,敢于创新、开拓进取,始终把培养出德才兼备的拔尖创新人才作为“标准答案”。

“每学期我们都会进行教学规划会。在研讨过程中,经过几位教学名师的指导,老师们经常会有很多创新点‘奔涌而出’。”团队中工科数学分析课程教学负责人闫晓霞说道。“在我们这个团队,几位带头人在关键时刻总能启发我们想出新‘点子’!”

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在团队中,对青年教师的思想引领和业务培养始终是重中之重。例如围绕“课程思政”,团队经常举办青年教师主题沙龙、交流座谈等活动,引导他们深入思考教书育人的使命责任。此外,团队还十分鼓励教师“走出去”“学回来”,提倡青年教师要研究“真问题”,着眼国家重大需求和世界学术前沿,解决实际问题。团队鼓励青年教师赴美国、德国、意大利等国进修或者开展教学研究,学习新知识、新技术、新理论。“我们作为青年教师,最幸运的就是能够加入到这个团队并肩作战。团队的三位带头人不仅是我们的同行者,更是引路人。”团队青年教师李保奎说道。

近来,数学公共课程本科育人团队秉承着“传、帮、带”的精神,不断发展壮大,团队成员的学术背景也涵盖“数学与应用数学”“信息与计算科学”“统计学”等不同方向,他们在各自领域潜心治学、开拓创新,致力于打造优质“金课”。

近年来,团队成员们取得了优异的成绩,徐厚宝获得2018年北京市青年教学名师奖,吴惠彬获得2020年北京市教学名师奖;王宏洲获得2020年北京理工大学教学名师奖,获得2014年T-more优秀教师奖(课堂教学类)二等奖;闫晓霞、赵颖老师分别获得2019年与2020年迪文奖(课堂教学类)一等奖;《高等数学》教学团队、《概率统计》教学团队分别于2017年和2019年获得北京理工大学“三育人”先进集体称号……

他们是普通的数学老师,他们是普通的北理工人,他们是平凡的奋斗者,他们是不平凡的引路人,他们立足三尺讲台,书写了精彩的育人篇章。



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