2022年中青杯A-数学建模竞赛与课程思政教育评价问题-电

2/21题目：数学建模竞赛与课程思政教育评价模型摘要：本题主要是开发一个思政教育的评价模型，以便在研究其究现状与发展趋势的情况下，收集数据，分别研究数学建模课程和竞赛中的思政元素，最终基于此，对于思政教育给出自己的建议。对于问题一中搜集相关数据，建立数学模型，探讨课程思政教育理念的研究现状与发展趋势，这里我们搜集了近些年课程思政相关论文发表数量的相关数据，给出了思政教育数据相关的可视化结果，之后我们建立移动平均法模型，并基于此探究了课程思政教育现在的热度以及未来的发展趋势。对于问题二中探讨数学建模课程中的思政元素，并给出数学建模课程中的课程思政教学案例，这里我们继续搜集与“数学建模”相关的文献﹐按发表年度整理文献数量得到了可视化图，在数学建模课程的思政因素挖掘上，我们缩小关键词范围，探究了同时包含两个关键词的文献数据，之后我们以一个具体案例主要研究了为了数学建模竞赛开设课程的思想政治教育因素及具体措施。对于问题三中搜集相关数据并建模，探讨数学建模竞赛中的思政元素，并研究课程思政与数学建模竞赛的相互关系和相互作用，之后探讨对当代大学生思想政治教育的作用，这里我们搜集数学建模竞赛相关数据进行具体分析，之后增加关键词素质教育继续收集数据。而在课程教育与数模竞赛相互关系的研究上，我们探讨了多个数学建模竞赛赛题特别是中青杯数学建模竞赛历来赛题的思政因素，之后分析了对当代大学生思想政治教育的作用。对于问题四对数学建模课程教学和数学建模竞赛过程中的课程思政教育建言献策，这里我们综合考虑以上分析，给出了我们的具体建议。关键词：数据搜集移动平均法热度计算思想政治教育一、问题重述百年大计,教育为本,我国拥有悠久且完善的教育体系,通过教育可以改变无数人的命运。一个国家和民族的发展,需要大量新型高科技人才的支持,而教育的目的就是要培养出更多优秀的现代化人才。新时期立德树人这一育人目标与传统教育思想一脉相承,育人目标的落实,过去主要靠思想政治理论课程来承担,然而“课程思政”的提出无疑是教育理念、育人体系和教育方法等层面的新突破。“课程思政”是指将“课程”限定在思想政治理论课之外的高校其他各类课程,从这些课程中挖掘其内在的思政元素，并在教学中以渗透﹑隐藏的方式对学生进行思政教育,这对学生的德行培养和价值塑造具有非常重要的现实意义。近些年来,我国诸多领域都处于快速发展的重要阶段,教育事业也是蒸蒸日上。各学校响应国家的号召,加强对学生品德的教育与引导,各大院校的思政教育都取得了优异的成绩。尽管如此,思政教育还存在一些尚未解决的难题﹐如:学生对思政教育的兴致不高,缺乏学习动力;教师注重学生成绩的提升,应试教育仍占主导;思政教育的教学方法过于单调等等。这些问题不仅会影响学生道德观与价值观的培养﹐更不利于课程思政的建设。数学建模课程在实际问题和数学理论之间架起了桥梁，培养学生应用数学知识与计算机去解决各门学科和社会生产中的实际问题的能力。数学建模教学则是首先要通过对实际问题的分析和研究组建用以描述这个问题的数学模型，使用数学的理论和方法再加以编程计算对模型进行分析从而得到结果，最后返回去解决现实的实际问题。如何找到思政元素与模型教学的切入点，将思政元素自然融入教学，一方面让学生较容易地学习已有的模型，另一方面培养学生数学建模的意识和能力，引导学生做自己的模型。本文我们就是开发一个思政教育评价模型，具体而言，需要分析研究以下问题：搜集相关数据，建立数学模型，探讨课程思政教育理念的研究现状与发展趋势。2、探讨数学建模课程中的思政元素，并给出数学建模课程中的课程思政教学案例。3、搜集相关数据并建模，探讨数学建模竞赛中的思政元素，并研究课程思政与数学建模竞赛的相互关系和相互作用，之后探讨对当代大学生思想政治教育的作用。4、对数学建模课程教学和数学建模竞赛过程中的课程思政教育建言献策。二．问题分析2.1问题一搜集了近些年课程思政相关论文发表数量的相关数据，给出了思政教育数据相关的可视化结果，之后我们建立移动平均法模型，并基于此探究了课程思政教育现在的热度以及未来的发展趋势。2.2问题二分别以篇关摘、主题、全文三个检索项对课程思政各个发表年度的文献数量进行数据拟合并绘制出发展趋势图;同时,在这三个方面数据的基础上,继续搜集与“数学建模”相关的文献﹐按发表年度整理文献数量,进行数据拟合并绘制出发展趋势图，在拟合方面，我们是通过Matlab软件,采用最小二乘法对数据进行拟合﹐并绘制出拟合曲线。2.3问题三研究了数学建模竞赛中思想政治教育的相关案例，而在课程教育与数模竞赛相互关系的研究上，我们以一个具体例子主要研究了为了数学建模竞赛开设课程的思想政治教育因素及具体措施，探讨了对于大学生政治教育作用。2.4问题四需要综合考虑以上分析，给出我们的具体建议。三、模型假设假设1：假设不考虑不可预料的大型高校教育政策变化。假设2：假设课程思政教育学术论文的发表是其发展情况的一个重要指标。符号说明符号符号说明t期Yt时间序列Mtωt期的加权移动平均数ωiYt-i+1的权重五、模型建立与求解5.1问题一模型建立与求解5.1.1模型准备——数据搜集

本研究选择中国知网(CNKI)数据库作为数据来源,检索时间截至2022年5月20日。首先检索思政教育相关数据：总数120989主题占比：主要为课程思政相关论文学科分布：高等教育占比最多。研究层次：基金分布：与江苏省教育质量相吻合。重要因素——发表年份：几乎呈直线上升趋势。5.1.2模型建立与求解加权移动平均模型：在加权移动平均法中,考虑到不同时期的数据的重要性不同,越是靠近预测时间的数据其重要性越大,越应该赋予更大的权重。设时间序列为y1,y2，…,yn,…;加权移动平均公式为:采用加权移动平均法进行预测,其模型如下所示:5.1.3具体应用切换关键词为思政教育中占比最大的课程思政，以2020年以前数据作为训练集，2021年数据作为测试集如下：2008—2020年检索主题为课程思政的文献取W1=3，W2=2，W3=1,按预测公式，2021年课程思政文献发表数量为,这个预测值偏低,可以修正。根据Matlab运行后所得结果,相对误差为0.7363，所以将2021年的预测值修正为。验证：可以看出，其与真实结果较为接近。相应的，在修正后，我们可以得到2022年相关论文预测发表量为22561篇。5.1.4结果分析研究现状：发文量：我国课程思政这一概念最早出现在2014年,但是当时较少学者对课程思政进行研究,对课程思政的内涵也不是很了解,很容易将“课程思政”与“思政课程”混淆。自习近平总书记2016年在全国高校思想政治会议中提出“使各类课程与思想政治课同向同行”后，各专家学者开始对课程思政进行研究,这也能解释为何本次核心期刊课程思政的发表文献是从2016年开始的,随后几年关于课程思政的发文量逐年增加。2019年3月的学校思想政治理论课座谈会中,习近平总书记再次强调了思政课的重要性。同时,我国对课程思政的研究也达到了一个小高峰。我国课程思政的研究目前处于起步阶段,预计在接下来的一段时间中课程思政的发文量仍会持续上升。作者和研究机构：当前关于课程思政的研究无论是作者还是研究机构都尚未形成核心学术团体,作者及研究机构之间的合作也较少,提示各学者应加强彼此间的学术交流,为我国课程思政的进一步发展共同努力。上海的作者和研究机构在发文量上较多,可能与2014年上海市委、市政府首次提出“课程思政”一词相关,上海各专家学者及机构对课程思政的研究最早,且对课程思政的理解也更为深刻。区域发展不平衡：西部地区课程思政改革相对落后。一方面西部地区的经济相对落后,政府财力有限,投入教育经费不及东部发达地区;另一方面,西部教育相对封闭,要想把思政融入专业课程中还有一定的难度,其落后的思想和观念影响着西部的课程思政改革。发展趋势：关注度增加，可以看出2016年后，课程思政关注度急剧增加，探究其原因，党的十八大以来,中国特色社会主义进入新时代,课程思政教育理念也进入了一个新的历史发展阶段。在实现伟大复兴中国梦的进程中,习近平总书记高度重视高校的育人工作。在2013年的全国宣传思想工作会议上﹐习近平总书记强调高校要把马克思主义作为必修课,在充分发挥思想政治理论课育人功能和思想政治主阵地、主渠道中,不能单打独斗,孤军奋战,其他课程也要发挥思想政治教育的功能,教师要做到既教书又育人,全面贯彻党的教育方针,落实立德树人的根本任务,进一步深化其他课程在全方位、全过程育人中的积极作用,总体谋划,顶层设计、全盘思考、统筹协调,科学构建高校思想政治教育课程体系,准确定位高校思政课程与专业课程、通识课程之间的逻辑关系,明确高校思政课程和其他课程在思想政治教育育人目标中的实现路径,科学构建高校思想政治教育的大格局。习近平总书记的指示,为课程育人工作指明了方向,成为课程思政的指针和指南。在教育部的指导下,2014年上海在高校探索实施课程思政,坚持以马克思主义理论贯穿教学和研究的全过程,构建思想政治理论课程、专业教育课程、通识课程三位--体的科学的思想政治教育全课程体系。在全面培养时代新人的过程中,习近平总书记多次强调哲学社会科学课程是除马克思主义思想政治理论课以外,最具备思想政治教育功能的优势课程,在立德树人、培养时代新人的过程中有着特殊的学科优势。2016年,习近平总书记在哲学社会科学工作座谈会上又一次强调了哲学社会科学在高校育人体系中所具有的重要的育人功能,指出哲学社会科学在帮助学生科学思维的养成、健康身心和人格的形成,正确世界观、人生观、价值观的树立﹑崇高道德品质的塑造方面都发挥着重要的作用,提出要“构建中国特色社会主义哲学社会科学”,要求立足中国大地,根据中国的具体国情,解决中国现实必须面对的、急需解决的实际问题,构建以中国特色社会主义哲学社会科学为核心的中国特色思想政治教育体系。在这一过程中,必须以教材建设为重要抓手。教材是课程教学的根本要素,是学科体系科学化建设的有力支撑,好的教材是培养出好的哲学社会科学有用之才的要素之一,以教材建设推进学科建设,以教材建设推进思想政治教育向纵深发展。习近平总书记的讲话对课程思政教育观的发展提供了方法论指导。多角度、多学科的多元化研究方法的发展趋势：思想政治教育面对着复杂的社会环境,面对复杂的研究对象,则需要从更多的方面来进行研究才能达到最好的研究目的,所以单一的方法、单一的角度进行研究,得到的研究成果也是不全面的。只有从多角度、多学科研究才能更好地利用有限的资源发挥出各个学科的优势,才能更全面更科学地形成思想政治教育特定的研究方案。根据目前的情况来看,运用多视角、多方法进行研究的还相对较少,但多角度、多方法的研究策略已成为了目前思想政治教育研究发展的需要,所以多角度、多学科的研究策略已然成为了今后的发展趋势。5.2问题二模型建立与求解5.2.1模型准备——数据搜集采用问题一相同方法，搜集数据如下：重要因素：年度5.2.2具体分析可以看出，与思政教育不同，数学建模的发展平缓上升，但在其主题方面，与思政教育相关很少，由此，我们进一步缩小范围，搜索与数学建模和思政教育均相关的文献如下：可以看出，同时包含两者的文献很少，但其关注度依然在逐年增加。5.2.3思政元素与教学案例思政元素分析：数学教育作为高等教育的重要组成部分,在培养学生的思政素养中发挥着重要作用,对培养社会主义新中国合格的建设者具有重要意义。在过去的大学数学课程教学中,人们往往只注意到了大学数学课程的工具性,即,它在各种工程技术的发明过程中起到的重要作用,却忽略了它的思想性。这种舍本逐末的做法割裂了思政教育和专业教育的整体性,不仅影响了高校育人的效果,更损害了学生学习数学的积极性!"。值得注意的,而且必须澄清的是,大学数学课程的教学中处处体现了马克思主义和自然辩证法的思想。例如,自然辩证法主张从万事万物的普遍联系中看待事物的产生、发展、灭亡过程,翻译为数学的语言就是,一个变量的变化规律是自身和其他变量的多元函数,它的数量变化规律可以由数学上的“偏微分方程”来描述。正是注意到了这种思想,马克思科学地预言到了科学数学化的趋势,他甚至认为“一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步”。相比其他大学数学课程,数学建模的教学内容和教学过程包含了更多思政元素。原因之一是其教学内容主要来源于学生们感同身受的实际生活,因而容易得到学生的认同;另一方面,数学建模的教学要求学生们亲自动手进行实践,克服了其他数学教学环节纸上谈兵的弊端,容易使思政思想深入人心。数学建模在思政教育中的独特作用体现在以下几个方面。(一)用完善的数学模型提升自我理想的数学模型往往不是一蹴而就的,是通过千难万苦不断试错和检验，才最终被抽象概括出来,形成在工程技术领域应用广泛的数学模型。例如英国经济学家马尔萨斯于1798年提出了人口按照几何级数增长的人口模型。荷兰生物学家韦吕勒在19世纪中叶发展了马尔萨斯模型，提出来了一种阻滞增长模型，更加客观地描述人口和许多物种数量的变化规律。如今,传染病研究人员为了利用人口理论研究传染病的传播,进一步发展了韦吕勒的结果,使得这一理论得到进一步发展。教师在数学建模的课堂教学中往往会体现数学模型形成,发生和发展过程。通过这种不断完善的过程,学生们自然会明白一个模型从粗糙到完善需要一个不断修正的过程,一个人止于至善同样也需要一个过程,而且可能需要耗费一生的时间。(二)用数学建模的过程锻炼毅力建模求解过程需要学生综合运用数学知识、计算机编程、信息搜索等过程来得到数学模型的解,是整个数学建模过程最有传统数学味道的过程。由于数学建模实践作业或者竞赛往往有时间限制,学生们要在速度和准确性之间达到平衡,太慢了无法在规定时间完成项目,而一味追求速度,则可能在中间换接出错，导致所有建模过程从头再来。通过数学建模的求解过程,学生们能够体会到欲速则不达的道理,踏踏实实，一步一个脚印地推进项目的进展,在这个过程中培养自己的耐心和毅力。(三)以数学家的故事指引人生数学建模课堂按照数学知识的框架介绍数学家们提出来的各种数学模型及其应用。例如在介绍微分方程模型时,一个著名的数学模型是“万有引力的发现”，学生们从中将了解到牛顿在故乡躲避大瘟疫时坚持学术研究,发明了微积分,提出万有引力理论,最终改变人们对宇宙的认识的故事。这些故事能让学生们相信只要他们在某个领域持续投入时间与精力,就一定能取得成功,指导他们在目前的学业和将来的职场中踏实地训练,用心地学习,最终达到自己预定的目标。教学案例数学模型与数学实验课程思政元素及设计5.3问题三模型建立与求解5.3.1模型准备——数据搜集问题三要求探究数学建模竞赛中的思政元素，这里我们方法不变，依然先收集数据，关键词为数学建模竞赛。可以看出，数学建模竞赛范围较数学建模就小了很多，关注度近年来有下降趋势。5.3.2与课程思政的关系增加关键词思政后，搜索结果过少，由此，我们选择思政教育的一个方面素质教育作为另一关键词，得到结果如下。与课程思政的相互关系与作用：数学建模课程在实际问题和数学理论之间架起了桥梁，培养学生应用数学知识与计算机去解决各门学科和社会生产中的实际问题的能力。数学建模教学则是首先要通过对实际问题的分析和研究组建用以描述这个问题的数学模型，使用数学的理论和方法再加以编程计算对模型进行分析从而得到结果，最后返回去解决现实的实际问题。如何找到思政元素与模型教学的切入点，将思政元素自然融入教学，一方面让学生较容易地学习已有的模型，另一方面培养学生数学建模的意识和能力，引导学生做自己的模型。数学建模是数学理论和实际问题之间的一个重要链接，教师不仅要讲解现有的模型，还应让学生积极参加数学建模竞赛，做自己的模型。全国大学生数学建模竞赛创办于1992年，每年一届，是首批列入“高校学科竞赛排行榜”的19项竞赛之一，规模由最初的几十所学校、几百个发展到2020年的1470所院校、45680个队、1.3万多人报名参赛。通过很多年参赛的事实说明，只要认真参加竞赛，学生的收获和提高是多方面的。例如:2020第十三届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题C题“抗击疫情，我们能做什么”，题目要求建立数学模型给出合理的界定“流行”和“大流行”病的条件，以及给出切实可行的病毒检测抽样方案和无症状感染者分布预测模型及应对方案，并对疫情情况给出一些防控建议和降低风险的思路。学生在研究本题目的过程中会了解到，在2020年爆发的新冠肺炎期间，中国涌现出一批不畏艰难险阻迎难而上、义无反顾战斗在疫情第一线的医学专家，在国难面前，他们在酷暑与严冬中毅然选择奔赴最前线，用自己的言行践行着当代中国人的爱国精神和社会责任感，这使得学生的爱国之情油然而生。学生利用已学习过的传染病模型以及所给的数据研究题目中的问题，最终可以对疫情情况给出一些防控建议，其中，数学建模发挥了重要作用。在日常生活中处处都需要用到数学模型中的知识。应鼓励同学们学好数学建模这门课，在国家和人民需要的时候，运用自己的能力，承担起时代赋予我们的社会责任。5.4政策建议（一）挖掘、创造数学建模课程的思政元素数学模型：(包括数学公式、方程、算法和定理等等)往往是日常生活的总结,蕴含着丰富的思政元素，如果善加利用，它们完全可以成为思政教学的素材。例如在学习差分方程模型时,一个常用的案例是"购房贷款”，这个案例要求学生利用级数知识计算住房按揭贷款的月还款金额，教师可以将此案例适当引申，引导学生发现校园贷和传销的虚假广告中的谎言。再比如,学生在学习微分方程模型时,一个经典的案例是传染病模型,学生在学习这个章节后,自然就能理解为什么在2020年爆发的肺炎疫情中,党中央要严格采取隔离措施,即使牺牲一些经济发展也在所不惜。引导学生思考这些数学模型,可以帮助学生树立正确的人生观和价值观,培养学生养成理性思考的习惯。这些思政元素不仅不会削弱课堂教学的效果,反而会让学生对所学习的数学知识产生更深的印象,并且学会将数学知识应用于实际生活。一些与历史相关的数学实验,例如刘徽的“割圆术”还蕴含着大量的创新意识与创新精神,这些包含丰富文化内涵的数学实践,使得学生们用来学习编程的内容变得栩栩如生,学生们利用自己开发出的割圆术程序,重复祖冲之将“圆周率”精确计算到3.1415926和3.1415927之间的过程,一定会对古代中国的先进科当文化成就充满自豪感。还有南宋的秦九韶创立的“大衍求一术”和“正负开方术”等等,这些案例指导数学建模教师根据所在班级学生的情况进行开发。(二)进行教学体制改革,丰富教学方法：教学方法的优劣决定了教学效果的好坏,而任何教学方法也无法取代教师的言传身教，对学生而言，教师的影响是巨大的，教师往往是学生的榜样和标杆,因此好的教学体制和教学方法一定是为教学过程创造更多的师生交流机会,让学生最直观得体验到教师的处事方法和职业操守。为了提高师生有效交流的时间,教师要善于利用公共课平台,将一些学生可以自学的知识放到互联网或者移动设备上供学生自学，通过作业系统了解班级大致学习情况15',然后把将节省下来的课堂教学时间用在作业点评,数学建模思想讨论和思政元素总结中,形成“课堂教授+学生报告+小组探讨”的互动式教学模式16l。此外,教育管理者也要注意全面提升教师团队的教学能力，从立德树人的角度出发全面提高教师的育人能力，并建立合理的规章制度，落实教师在数学课程思政建设中的育人职责。(三)建设“课程思政”教学资源：在深入挖掘“课程思政”元素的基础上修订课程教学大纲,创新教学设计,制作教学课件和授课教案,设计高质量的数学建模“课程思政”案例,建设案例库,课程所选案例多来自于实际工程问题,与实际工程背景紧密结合,既有利于提高学生学习兴趣,又有利于挖掘案例中蕴含的课程思政元素。拍摄授课视频,撰写数学建模课程思政教材,丰富线上线下教学资源。(四)创新竞赛模式：为了更好地将思政元素与竞赛相结合，需要进一步优化内容、创新方法和改革模式。将思想价值引领贯穿赛题全过程和各环节,依托网上教学平台和信息化教学工具,提高学生参与度,将专业课程思政教学目标融入教学设计.融入学生学习任务,提高学生学习主动性和学习兴趣。六、模型评价6.1模型优点本文所建立模型，综合考虑了多个因素，经过了系统的理论分析，涵盖面广，数据全。6.2模型缺点本文中所建立模型在国家政策发生较大变动以及自然灾害等不可抗力时，其准确性会有大幅下降，基于此，本模型可以在考虑国家政策及市场等的情况下继续优化。七、模型推广本文中我们给出的思政教育评价模型，具体的评估方案等在现实生活中投入使用后，加上对于现实中其他因素的综合考虑，对于学校教育管理及党政建设都能提供很好的参照，同时可推广至更多区域以帮助解决思想教育问题。八、参考文献[1]严光生,赵学英