《误差理论与测量不确定度评定》课程思政优秀教学设计

“近似数的修约与运算”

质量技术监督学院   赵宁

课程名称：误差理论与测量不确定度评定

课程性质：专业发展课程（专业核心课）

授课对象：二年级测控技术与仪器专业本科生

教学方式：线下为主，线上为辅

一、教学目标

1.价值目标

培养学生坚定中国特色社会主义共同理想，做到“两个维护”、增强“四个意识”、坚定“四个自信”；培养学生的人文精神、家国情怀和使命担当；培养学生实践创新、精益求精的工匠精神和止于至善的理念；培养学生国家质量基础设施理念和高质量发展理念；培养学生的团队协作精神；培养学生踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质，结合专业特色，激励学生提高专业素养，自觉融入到实现中华民族伟大复兴中国梦的高端计量仪器研发建设中去，成长为心系社会并有时代担当的应用型和复合型高素质人才。

2.知识目标

具有国家质量基础设施（NQI）理念，掌握近似数的修约规则、舍入误差概念、有效数字和近似数的加减、乘除、乘方开方运算。

3.能力目标

具备误差理论知识素养，具有工程实践测量中数据分析和处理能力；正确使用近似数的修约规则；掌握近似数运算法则，确保数据处理过程中的测量精度。

二、教学内容分析

1.学情分析

本课程面向测控技术与仪器专业二年级本科生开设，是一门专业发展必修课程（专业核心课），开课学期在第3学期。该年级学生通过专业导论、计量基础课程已初步形成了国家质量基础设施（NQI）意识，通过学习高等数学、线性代数等必修课程具备了数据分析处理中需要数学能力。该课程主要是为学生后续专业课程中涉及的数据分析处理能力培养提供基础类知识。

通过上节课误差来源和误差分类的知识讲授，学生对该课程产生了浓厚的兴趣，学期初学习态度比较认真，上课过程应该比较顺畅，教学活动的参与度也会比较高，结合日常生活实例从超市消费实例入手能够进一步提升话题的代入感，从惰性气体科研发现中数据处理的重要作用案例可以引发学生的学习热情，从实际问题中涉及的数据处理方法升华到科研诚信问题的思政教育，激发学生的学习兴趣和科研诚信意识。

学生可使用网络、社交软件中的视频号（如微信）、以及学校图书馆查阅电子文献资料、中国大学MOOC(慕课)—国家精品课程在线学习等平台进行内容学习以及自我拓展补充。

2.教学重点

传统四舍五入修约规则的不合理性分析，舍入误差对于测量结果的影响分析，近似数的修约规则和运算。数据诚信在科学研究中的重要作用。

3.教学难点

近似数修约规则合理性分析和正确使用。

4.对重点、难点的处理

将本节课的主要内容具体化，以日常生活中的细节作为问题提出，引发学生的思考；通过设问的方式逐步精炼问题内涵，层层递进，引发学生思考和讨论，最后抽象并进一步上升到误差理论高度，利用板书结合多媒体，进行串讲和精讲，引导学生理解教学知识点中的重点和难点。在讲授过程中创设情境，点滴融入思政教育，提升专业认知，再次理解重点难点内容。

三、课堂组织与实施

（图文并茂，语言简洁，2000字以内）

1.教学过程

（一）课前

教学活动与内容：复习雨课堂发布相关知识（见图1），预习教师课件和慕课等网络资源相关内容，反馈问题并完成课前小测。

设计意图：通过复习巩固上节课学习内容。通过预习，为新课学习打好基础。通过自测发现并反馈问题。

图1 上节课知识内容回顾

（二）课中

教学环节与活动：

【环节一】问题导入，引发思考 （时间5分钟）

问题引入：通过生活中超市购物商品结算时多采用四舍五入的方式计价到角这一日常行为，在教师的话题引导下开展课堂讨论（见图2）。以此来教育学生关注日常生活中涉及的科学问题，培养学生发现问题的科学思维和抽象方法。（思政点一）

图2 针对超市消费过程中的数据处理问题的讨论

设计意图：通过日常超市的消费活动引入课程内容，增强课程的实用性和代入感，增强学生的学习热情和动力。

【环节二】讲授新课，讨论探究 （时间35分钟）

1）“四舍五入”和舍入误差（讨论+提问）

启发学生思考超市购物结账过程中所涉及的数据修约科学问题，通过讨论引导方式引发学生对于传统“四舍五入”修约规则不合理性的讨论。以此来培养学生分析问题的能力。（思政点二）

针对本节教学重点，结合超市消费实例，借助图示，逐步引导学生分析传统“四舍五入”修约方法的不合理性（见图3），从而引出舍入误差的概念，及对数据分析和处理的影响。

图3 传统“四舍五入”修约方法的不合理性分析

2）、近似数的修约规则（讲授+科研实例+讨论+思政）

通过科研发现实例（1893年科学家雷莱利用化学方法制氮和从大气中提取氮气，图4）来说明用科学方法处理实验数据的意义，引发学生对数据分析处理方法对于科学发现以及科学研究意义的共鸣与思考见图5（思政点三）。

教师通过讲授的方式，通过对比“四舍五入”修约规则，系统阐述近似数修约规则的科学合理性这一本节课程的教学难点。通过雨课堂的习题推送功能检验学生对于知识的掌握情况。

3）、有效数字和近似数的运算（讲授+例题实战）

启发引导学生回忆有关有效数字的知识点，通过提问的方式由学生初步总结，教师澄清正误。近似数的运算规则采用讲授方式，利用雨课堂习题推送方式进行实战应用，从而使学生消化本节重点和难点知识。

设计意图：通过提问和自主分析，激发学生思维，引发学生思考，自主构建知识体系。通过思政融入，培养学生科学思维和方法，培养学生树立学术诚信和家国情怀。通过小组讨论培养学生团队协作能力，加深学生对知识的理解，活跃课堂气氛。通过雨课堂习题推送同时检验学生学习效果，随时进行课堂改进和调整，激发学生学习热情。

图4 惰性气体科研发现 图5 数据诚信思考及讨论

【环节三】课堂小结，思维梳理

通过提问的方式，引导学生构建思维导图对主要内容进行梳理和总结。透过数据修约这一科学合理的数学工具总结融入思政内容，对学生开展科研学术诚信教育（见图6），使学生增强专业自豪感，培养并增强学生的社会责任感与科研素养，提升他们的专业担当以及家国情怀。（思政点四）

设计意图：通过问题驱动，步步引导，帮助学生进行思维梳理，便于学生理解和掌握。

图5 科研学术诚信思政教育

2.教学方法

①问题驱动法：从生活中寻找并精心设计问题，层层递进，引发学生思考和讨论，把问题抽象升华，引导学生构建知识体系和诚信教育。

②讨论探究法：组织学生进行分组讨论，提高学生学习效率和团队意识。

③讲授法：利用板书结合多媒体，进行串讲和精讲，引导学生理解教学知识点。

④案例教学法：利用科研实例结合思考讨论，开展相关教学内容教学。

3.教学活动设计

①教学目标设计：具备测量误差分析能力和正确使用近似数修约规则的能力。

②教学方法设计：现场讲授法、案例讨论法结合自主学习法

③教学内容设计：日常生活中数据修约问题导入、传统修约规则合理性分析、科研案例详解、课程思政导入、课程重难点知识讲授、课堂练习检验。

④教学评价设计：课后学生问卷调查，采用学生自评，小组互评和教师团队评价相结合的方式进行。

4.课程思政理念及分析

思政点一：教育学生关注日常生活中涉及的科学问题，培养学生发现问题的科学思维和能力。培育学生的科学精神、探索创新精神；培养学生耐心专注、吃苦耐劳优秀品质。

思政点二：启发学生思考超市购物结账过程中所涉及的数据修约科学问题和分析其不合理性。培养学生踏实严谨、追求卓越等优秀品质。

思政点三：引发学生对数据分析处理方法对于科学发现以及科学研究意义的共鸣与思考。培养学生对数据诚信，专业自豪感，职业操守与社会责任感。

思政点四：对学生开展科研学术诚信教育，培养学生科研素养以及家国情怀，使其成长为心系社会并有时代担当的应用型和复合型高素质人才。

本节课程所涉及的四个思政点层层递进，由表入里，由浅入深，从书本知识到职业操守再到学术诚信，思政点与本节课程内容和案例丝丝相扣，课程思政践行本专业计量技术特色人才培养要求，秉承OBD理念，以培养精益求精的工匠精神为理念，旨在培养具有家国情怀，数据诚信、职业操守和学术诚信的高素质计量人才。

四、教学效果分析

（评价与成效等，语言简洁，1000字以内）

1、坚持OBE教学理念，构建并实施了“全程”的育人模式

本节课教学以教材内容为主，日常生活和科研成果案例运用为辅，围绕学生兴趣开展课堂教学，以学生的思考产出为导向推动课程的深入，思政内容有机融入，层层递进，使学生获得与专业相关的辩证思维，运用哲学方法解决专业问题的能力。

通过课程思政教学设计，为学生在未来工作中形成良好的工程伦理提供人文素养、工程专业素养与专业知识的储备，这有助于学生逐步具备工匠精神、诚信务实、热爱专业以及正确的人生观与价值观。

2、立德树人为主线，以“高质量发展，建立现代化经济体系新发展理念”为背景的课程思政思路

在开课前设置三问指的是：“在新发展理念下，一问自己能做什么、二问自己已经做了什么、三问自己还要做什么”。引发青年学生的深刻思考、充分讨论，培养学生的社会责任和担当意识；二讨指的是在课程教学过程中，“打造讨论性课堂、研讨性课堂”；一总指的是课后，以小组为单位，进行归纳总结。将责任担当、个人发展规划、专业特色发展和课程教学的思想教育融合在课前、课中、课后三个时间节点中，培育学生的人文精神和家国情怀。

以数字经济为切入点，以专业计量特色和当代青年责任担当等思政元素为依托，培养学生立志报国的家国情怀，将数据诚信和学术诚信教育思政元素融于教学，对学生开展科研诚信教育，培养其严谨科研态度，精益求精的工匠精神。

3、持续改进为基调，为本课程其它章节教学设计提供思路和借鉴

在教学环节中，思政元素有机融入，学生课堂更加生动，理论知识更加立体化和多维化，极大提升了学生的学习兴趣和专业认知。将本节课程作为整个课程的必要环节串联起整个课程和专业培养，承上启下，持续改进和吸收最新的相关知识和思政元素，充实课程内容，推动课程发展，为培养学生成长为心系社会并有时代担当的应用型和复合型高素质人才助力。

4、提高学生专业素养，培养德行兼备的科研人才

在教学环节中，激发教师在夯实的专业知识基础上，具备人文与专业伦理素养，密切关注与专业相关的国家大政方针，设置计量与国际民生居民幸福感、NQI与制造业强国等专题思政教育，培养学生大视野大格局观念，具有职业操守和学术诚信树立产业报国信念。

5、双标评价机制促进学生和教师发展

基于工程教育和专家评教双标评价机制，利用课程目标达成度评价，师生互评机制促进教师和学生的持续改进和可持续发展。以持续改进不断提升以学生为中心的课程思政的教学质量，打造新模式教育精品课堂。