| 标题 | 面向应用型本科大学数学教学的改革与实践 |
| 范文 | 张丽梅 顾剑 赵围围 [摘 要]在本科高校向应用型转变的过程中，大学数学课程要根据应用型本科的培养目标要求进行改革。大学数学教学如何，顺利完成向应用型本科的培养目标过渡，是普通本科高校亟待解决的问题。文章通过对大学数学教学存在的问题进行深入剖析，结合大连海洋大学转型时期大学数学的改革与实践，提出了以数学思想为基础，以用数学为导向，以应用型人才为培养目标的大学数学课程教学改革思路与具体措施。 [关键词]应用型本科；大学数学；教学改革 [中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）11-0107-03 一、背景概况 随着我国高等教育体系规模的迅速扩大，经济的飞速发展，高等教育的人才培养结构和质量需要适应经济结构调整和产业升级的新要求。近几年来，大学数学教育要面向实际、面向应用，以问题驱动为导向，培养数学的应用意识等一系列讨论与实践探索逐步兴起。有李大潜院士的漫谈式告诫[1]，有关于数学思维与数学意识、创新意识、应用意识的深入研究[2]，也有与专业相融合的教学模式探索[3]，关于大学数学课程的内容改革[4]，关于面向应用型的数学教材改革[5]，还有公共数学选修课教学改革的探索[6]。这些改革与实践，有的指明了大学数学教学改革的方向与实质，有的给出了具体的措施与实践经验，为大学数学教学进一步提供了指导或借鉴。 2015年10月，教育部、辽宁省相继出台了引导、推动本科高校向应用型转变的指导意见、实施意见，并随着工作的深入，出台了本科高校向应用型转变的指导性评估指标体系。在顶层设计与目标任务明确的大前提下，作为应用型本科的大学数学教学，如何扩大学生的学习自主权，实施以学生为中心的启发式、合作式、参与式教学，逐步提升学生自主获取数学知识的能力，并使得学生能在创新应用中灵活运用数学的思想与方法，是我们思考和改革的出发点与落脚点。通过对大学数学教学过程中存在问题的深入剖析，结合我校面向应用型本科培养目标的实际，我们以数学思想为基础，以教师和学生用数学为导向，以应用型工科本科人才为培养目标，深入改革大学数学课程教学方案，实施师生共同面向应用的具体举措，为普通高等学校面向应用型转型的大学数学教学改革提供了参考方案。 二、向应用型本科转型大学数学教学所面临的问题 普通高等学校工科本科通常讲授的大学数学课程包括高等数学上下册，工程数学（即线性代数、概率论与数理统计）课程，多年来遵循教育部高等学校大学数学课程教学指导委员会的指导意见来开展大学数学系列课程的教学。由于大学数学课程是本科生特别是工科类本科学生研究生入学考试的必考科目，所以各普通高校在教学内容与方法的改革上都谨慎前行。相对于大学一年级本科生来说，大学数学课程是以抽象（基础）理论性的学科内容为主的课程，学生理解其内涵时面临较大困难，教师必须花大量时间与精力从本质上把握学科理论，形成逻辑演绎性较强的讲义与教学方法，这自然使得教师讲、学生学都面临较大的困难。通常面临的问题是，学生感叹数学的难于理解，希望老师能更清晰地指点迷津；而教师则感叹学生对大学数学中基础理论掌握的不完整或普遍轻视，导致解决问题时缺乏逻辑性，缺乏理论基础，成了无源之水。从对学生的调查中发现，初学数学时，学生们踌躇满志，希望在数学的海洋里展露才华，但三分之一学期过后，他们发现他们所理解的数学不能够有效地用于解决数学习题，有时甚至听不懂教师所教授的数学知识有什么用，应当如何理解，这对他们的自信心打击很大。尽管教师还是不断提醒他们逐步跟上学习进度，但这部分学生却提不起精神了，有的学生甚至直到期末也不想再看数学。 对于教学过程中出现的这种情况，教师团队进行了深入的剖析。通过发放问题调查表了解学生整体对数学的态度，通过与学生谈心了解教与学的变化环境與变化原因，从学生角度理解他们，感受部分学生对数学理论的畏惧与拒绝，同时也感受到肩上的重任。经过讨论达成如下共识：其一，一些客观因素使得部分学生越来越不能静下心来研读数学的基础理论。由于目前学生所处的时代发生了深刻的变化，他们每天获取大量的数字信息，这些生活的、娱乐的、知识性的信息量十分巨大，直接影响到学生学习与生活的各个方面，这必然占据学生的大量时间，这必然牺牲学生的抽象理论体系学习研究时间，体现在学生学习时的急功近利、不求甚解，这就要求教师要能用尽量简短的篇幅讲深讲透数学知识原理的内涵。其二，随着学科交叉的深入，数学早已渗透到学生的本科专业教材中。信息化时代出现的学科内容爆炸，使得要在较短时间内把握学科课程的基本内容成为难点，有些时候需要在统一的某种数学理论下重新对专业课程的某些内容的本质理论进行归纳，这就要求数学教师要了解数学在相关专业中的应用案例与应用原理。事实上，知识交叉融合的背景和面向应用型转型的目标背景，要求教师能够同时掌握相关数学理论以及应用型本科专业中的数学应用思想方法，这样的教师才能够在抽象的理论观点下重新对专业课程中的某些应用问题进行本质抽象，对知识重新进行分析、归纳与更新。其三，网络信息化时代使得教师为学生的碎片化时间提供多种梳理数学知识的辅助工具成为可能，这就要求教师团队具有录制“微课”视频的能力，善于随时通过手机QQ、微信平台与学生沟通，让数学教学与沟通从课上到课下都可以畅通进行。 三、以数学思想为基础，以用数学为导向，师生共同面向应用型转型 李大潜院士[1]关于大学数学教学方法的看法与建议中明确指出：改进教学方法的最根本的途径和保证，是教师对教学内容的深刻理解和把握，而好的教学方法必须遵循学生的认识规律。面向应用型本科转型的明确目标，针对学校教务部门的指导与要求，通过对我校教学环境的调研与研讨，在前期教学研究的步骤与思路[6]的基础上，我们采取了如下思路与措施。 面向应用型转型不只是学生的事情，教师首先要面向专业讲授数学，面向专业课程中的数学应用案例进行研究与分析。教师团队分组对我校各工科学院的专业课程进行调研，将其中数学应用的思想与方法以及难度适中的例子收集起来，筛选和更新，从数学的角度对这些应用问题进行教案的重新编写，形成《大学数学应用案例及分析》资料。需要精选的内容包括信息计算中的几个概念，图形图像数学模型的矩阵表示方法，离散时间系统的状态空间、能控性与能观性的数学基础，线性系统中离散卷积的矩阵表示，声呐信号中主要的信号描述函数，机械设计中优化设计中的数学模型，力学中的扭转、弯曲应力中的数学度量，不可压非黏性流体流动的基本方程，泛函的Euler方程，加权余量法，几个集总电路基础元件约束关系的数学表示，温度场中梯度和方向导数计算问题，导热基本定律的三个方程等，线性回归模型及其矩阵表示，总体主成分，正交因子模型等内容。教师面向应用型专业的深入探究，丰富了教师的数学应用知识储备，也提升了教师应用数学的意识。 我们在遵循大学数学自身规律和教育部高等学校大学数学课程教学指导委员会要求的基础上，更加强调培养创新能力的新视野，重新理顺了工程数学的教学大纲，完善了教学目标。依据确定的课业目标细化课程要求，让学生了解知识能力的具体描述。将课业要求逐条进行分解细化，使其成为若干更加具体的、更容易实现的、更容易评价的教学点。根据教学点重新修订教学大纲与教学要求。每门课形成一个成果导向的教学要求说明，首先明确课业结束时应完成哪些工作，具备什么样的能力，会解什么样的基本类型问题，其次根据这些要求指出教学内容以及教学时数，特别是注明数学课程内在衔接的关系，使得教师与学生均知道自己的工作与任务。这样规范的基本操作程序，可达到控制整体教学效果的目的，也可根据实际的教学情境灵活变通，构成静动结合的形态。 面向应用型转型，要在数学课的教学环节让学生体会到数学在其后续专业课中的用途，从而提升学生学习数学的热情。数学由于其理论抽象以及理解的难度大等特点，使得学生不仅要课堂上听，还要在课后做大量的习题以巩固对内容的掌握和对理论的深入理解。为了使学生在学习工程数学时就能体会线性代数、概率论与数理统计在其专业中的用途，我们结合我校数学教学施行过程考核的要求，在3/4学期时，开展1次课程知识与专业对接的探究式课外作业并把它作为学生的创新能力过程考查。比如在教学线性代数的学期，开展线性代数在专业课中的应用案例分析，要求学生通过图书馆、网络等渠道查找自己将要学习的专业课程教材，深入探究线性代数知识在本专业后续课中的应用案例，并提交相应的研究报告。要求报告要表述完整，贴近主题，指明线性代数知识点以及在专业中的应用思想，鼓励学生组成2-3人的讨论小组，共同研究上述内容，所提交报告人均2000字左右。这项工作在教师给出的多个应用案例的基础上进行，大部分学生认真查阅了专业的教材与资料，撰写了相应的研究报告。这项工作在后续概率论与数理统计课程中得到了延续。这种将工程数学与专业知识结合点的对接，和其他单项考核一道纳入到课程过程考核中，使得课程平时成绩占比从原来的20%变更为现在的30%。 面对信息化时代，如何为学生提供更加便捷的数学学习的环境与素材，是近几年来我们数学教学团队积极思考并努力实践的内容。我们结合学校的相关要求和政策鼓励，先后将课程知识点录制成十几分钟的“微课”视频，通过网络向学生传送；任课教师先后建立QQ与微信平台与学生随时交流，从早上到深夜都有学生提出课业问题，教师对此进行耐心解答。期末为耽误了学业的学生开设基础班，对课程知识点以及典型题目进行讲解，受到学生的欢迎。 四、关于大学数学知识的综合应用问题 大学数学课程的改革与实践是受到数学自身的特点、学生学数学的精力与时间、大班型授课等客观因素制约的。我们一直思考这样一个问题：学生学习了大学数学的基础课程，能否综合运用数学知识解决实际问题呢？当然，一谈到这个问题就让人马上想到的是数学建模课程以及数学建模竞赛。除此之外，各普通高校还应根据自身所依托的行业特点开设自己的数学知识综合应用分析课程。 近年来，我们结合我校涉海的特点，以海洋经济数据为平台，收集了以海洋经济为背景的数学模型与方法案例，开设了海洋经济评估模型与方法公共选修课，讲授了灰色建模理论在海洋经济数据分析中的应用实例、海洋经济指标的关联问题以及灰色关联度理论，基于灰色GM模型的辽宁省海洋渔业产量、产值预测思路；基于K-means算法的各省区内陆养殖单产水平的聚类方法，应用主成分分析对辽宁省渔业统计数据进行降维的方法；时间序列分析方法建模的思想、ARMA（p，q）模型的建模原理及特点、基于ARMA（p，q）模型的经济数据具体建模步骤、模糊时间序列的简单分析方法；层次分析法在海洋经济中的具体应用案例；奇异值分解及其在海洋经济评估中的应用等内容。这就使在较短学时内将数学理论的综合运用步骤与方法得以呈现，实现了结合学校行业特点的大学数学知识的综合运用分析与实现。 五、结语 本文在本科高校向应用型转变的大背景下，结合我校实际，提出了以数学思想为基础，以用数学为导向，以应用型人才为培养目标的大学数学课程教学改革思路与具体措施。教师通过对面向应用型本科专业知识的收集与研究，丰富了教师的知识体系与应用意识。通过让学生在数学课程学习过程中开展数学在后续专业课程中的应用案例調研分析，使得学生学习数学的目的更加明确，兴趣有所提升。通过“微课”视频、QQ以及微信平台为学生数学学习提供全方位的学习环境，使得学生可以更好地利用碎片化的时间学习和思考数学。依托我校涉海行业特点，通过开设大学数学理论方法的综合应用课程，为学生综合运用大学数学知识解决涉海问题打下了基础。 正如李大潜院士所说：数学不仅是一种科学的语言和工具，是众多科学与技术必备的基础，而且是一门博大精深的科学，更是一种先进的文化[1]。作为学生大学阶段的数学知识引路者，要完成面向应用型转型的本科大学数学教学转型，还有很长的路要走。 [ 参 考 文 献 ] [1] 李大潜.漫谈大学数学教学的目标与方法[J].中国大学教学，2009（1）：7-10. [2] 严士键.数学思维与数学意识、创新意识、应用意识[J].教学与教材研究，1999（3）：16-21 [3] 黄敢基，王中兴，张更容.与专业相融合的大学公共数学教学模式探索[J].大学教育，2016（10）：120-121+124. [4] 陈怀琛，高淑萍.论非数学专业线性代数的内容改革[J].高等数学研究，2015（2）：8-11. [5] 李晓鹏.实用数学建模：一本面向应用型人才培养的数学建模新教材[J].数学建模及其应用，2014（4）：76-77. [6] 张丽梅，赵学达.普通高校涉海专业公共数学选修课教学的改革与探讨[J].大学教育，2013（2）：109-110. [责任编辑：庞丹丹] |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。