在“双碳”目标背景下,减排并不是简单的“越多越好”,而是一道需要精确计算的最优决策题。有限的资金,差异化的区域条件,如何找到碳减排效果最大的方案?
围绕这一现实问题,远景学院《高等数学》教师李晓冉与《地球科学与环境保护》课程教师杨玉婷打破学科壁垒,以高等数学中“函数的最大值与最小值”为教学主线,以国家“双碳”战略为现实背景,共同打造了一堂兼具科学深度与时代温度的双师课堂。
课堂伊始,杨玉婷老师从“碳达峰、碳中和”的提出背景与现实意义出发,系统讲解了“双碳”目标的核心内涵及主要实现路径,并结合实际案例介绍了节能减排的多种方式,引导学生认识绿色低碳发展对生态文明建设和可持续发展的重要意义。在此基础上,杨老师特别强调,碳达峰并非全国“一刀切”,而是要立足区域差异,因地制宜推进减排方案。这一观点自然引出了西北与西南地区在资源禀赋、减排路径上的显著差异——西北地区光照充足、风能丰富,新能源优势明显;而西南地区气候湿润、森林覆盖率高,植树造林碳汇潜力突出。

围绕这一真实情境,课堂精心设置了“减排资金最优分配”的问题情境:在总投入一定的条件下,如何在西北新能源建设与西南植树造林之间进行合理分配,使总碳减排量达到最大。这一问题为数学建模提供了天然载体。李晓冉老师引导学生将现实问题抽象为函数模型,将不同区域的减排方式转化为函数关系,从数学视角深入分析“最优解”问题,并系统讲解了函数最大值与最小值的求解方法与基本步骤,引导学生用数学理论解决现实中的最优决策问题。学生在分析、计算与比较中,逐步体会到数学工具在实际决策中的重要价值。

模型求解完成后,杨玉婷老师再次从地理与环境科学视角出发,对最优解进行深入解读,结合区域资源禀赋、减排机制差异以及生态系统碳汇特征,阐释模型结论背后的科学依据,实现了数学结论与地理逻辑的有机统一,帮助学生构建起“数学分析—学科解释—现实应用”的完整认知链条。
在此基础上,李晓冉老师进一步设计了多道与函数最值相关的练习题,引导学生将建模思路与求解方法迁移应用到新的问题情境中,通过巩固训练加深对函数最值思想与方法的理解,提升学生的综合应用能力。

课堂最后,借助中科院推出的在线碳足迹计算小程序,李老师和杨老师组织学生测算个人年度碳排放量,将宏观的“双碳”目标具体落实到个体行为层面,引导学生反思日常生活方式与碳排放之间的关系,号召同学们从点滴做起,增强节能减排意识,自觉践行绿色低碳理念,共同守护生态环境。
本次双师课堂以国家重大战略为切入点,以数学建模为纽带,推动高等数学与地理环境课程的深度融合,不仅拓展了函数最值问题的应用场景,也显著提升了课堂的现实关照度与育人实效,为推进课程思政建设和教学改革提供了有益探索。