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摘要:“卓越工程師教育計劃”的培養目標是造就一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。圍繞這一目標,高等數學作為重要的基礎課,在改善人才智能結構、培養學生科學思維和創新能力等方面都具有十分重要的意義。探索高等數學教學的教學規律,解決教學過程中不斷出現的新矛盾,是當前課堂教學改革的一大課題。
關鍵詞:卓越工程師班;高等數學;教學改革
高等數學是培養和提高學生的抽象思維、立體空間思維、辯證思維的重要課程。數學思維是以數量關系和空間形式為思維對象、以數學的語言和符號為思維載體,并以認識和發展數學規律為目的的一種思維。高等數學的學習過程就是培養學生思維能力的過程。高等數學是高度抽象的數學模型,是現實事物本質屬性和思想方法的“結合體”。只有學好高等數學,在深入掌握工程專業學科的基礎上,才能做到基本理論和工程學之間的相互滲透和互通,才能做到從本質上把握學科之間的聯系,才能做到多學科之間的交叉和融合,才能在以現代高科技為特點的創新工作中占據有利位置。因而,在新時期卓越工程師教育培養計劃中,打好數學理論基礎,學好高等數學對于提高學生的知識層次和未來創造性極為重要。
一、數學及數學模型對卓越工程專業的作用
1.數學與邏輯思維。數學思維是以數量關系和空間形式為思維對象、以數學的語言和符號為思維載體,并以認識和發展數學規律為目的的一種思維。對培養學習者的邏輯思維能力具有得天獨厚的優勢。因此,在培養工程專業人才的過程中數學無疑起到了奠基的作用。通過數學的學習培養出良好的邏輯思維能力。
2.數學與工程學基礎。隨著卓越工程師培養計劃的不斷深化,現代技術水平的不斷提高,對高等數學的要求也日漸提高。各項工程學專業的專業課與高等數學緊密相關,一定程度上,學生如果未更好地掌握高等數學的計算方法和邏輯空間能力,也將對工程專業課的學習產生一定的難度,因此,數學及數學模型是現代工程學基礎中最重要的組成部分。
二、目前存在的問題
1.課程設置不合理。高等數學主要是為專業課奠定數學理論基礎,然而由于專業課多、學校重視程度不足等原因,數學課時較少,學生的數學思維和能力沒有得到有效的提高。而專業課所用到的數學知識和能力又要求特別高,這難以滿足卓越工程師專業對數學基礎的要求,勢必影響到學生對專業課的學習。
2.教材重理論輕應用。高等數學教材版本雖然很多,但教材在內容編排方面大同小異,定義、性質、證明、推論等理論性極強。但教學內容陳舊,體系單一,既沒有涉及工程學本質,也沒有針對工程專業提供的應用實例,給學生掌握數學思想和方法,學習數學新知識造成困難。使得學生不能將所學的數學知識運用到實際的工作學習中。
3.授課教師的知識結構單一。目前,從事工程專業高等數學教學的教師都是數學專業畢業的,缺乏工程學知識,一般也不了解現代工程學是如何同數學結合,進而快速發展的。因此,在教學過程中,難以避免地將工程學專業的高等數學課程變成純數學理論課程,學生在學習過程中不能把所學的知識與專業知識有機地結合,這就制約了學生學習本門課程的積極性與主動性。
4.學生的學風有偏差。隨著高校招生的擴大,學生入學的水準逐漸下降,主要表現為:數學基礎參差不齊、缺乏學習的積極性與主動性、自我約束能力較差。另外,高等數學邏輯性強,習題多,并且由于缺乏內在系統認知,所學數學知識只能產生短時記憶,不能在解決問題時靈活應用。在認識不到高等數學重要性的情況下必然導致學生對高等數學的厭學心理。這些,無疑增加了授課的難度。
5.數學實踐應用缺失。傳統觀念認為高等數學只是一門理論課,其實,現代知識要求其高度的實踐性,沒有實踐只有理論的學科注定了其脫離時代。然而高等數學卻是所有理工類、醫學類,甚至是某些文科專業的實踐基礎,在它理論學科的表層下掩蓋著實踐的本質。不涉及實踐這個本質來教授高等數學,無法培養出高素質人才。
三、教學改革的方法和措施
如何完善課程設計、改革教學方法、理順知識結構;如何解決現有的高等數學教材理論性極強而專業性較弱的問題;如何提高授課教師工程學知識問題;如何解決高等數學在專業實踐應用性不高的問題,這些方面的探討與改革勢在必行,也刻不容緩。這樣的問題也存在于其他的院校,目前國內外各院校也處在探索階段,由于各個學校情況不盡相同,對卓越工程師班高等數學課的探討與改革勢必繼續深入下去。根據我校的具體情況,需要對卓越工程師班高等數學課程進行一系列的改革,特別是在課程設置、教學方法及實踐教學環節的改革。本項目以內容新、水平高、效果好為原則,提出以下研究方法、手段和實施方案:
1.改變課程設置的格局,使其更為合理,對重要理論給予充分的課時展開。課程改革不是簡單地刪減也不是盲目擴張,應該是科學地和以能滿足學生要求而不增加學生負擔為前提的改革。
2.教材是實施課程目標的重要保證。目前我校卓越工程師班高等數學的教材,理論性強、專業性較弱,針對專業提供的應用實例很少。課題組將以機制專業為背景,結合我校卓越工程師班的實際,編著適合我校卓越工程師班的高等數學教材,使其理論更貼近專業知識,突出專業特點,提高其應用性。
3.對教師隊伍進行規劃,對從事卓越工程師班高等數學的教師有計劃的培訓,使他們了解所教專業對理論的要求,提高自身的業務水平,能夠針對學生的專業對相關的知識進行處理,將高等數學的理論盡量和學生已經學過的知識以及即將開展的專業學習加以結合。
4.課堂教學是學生獲取知識的關鍵環節,在教學過程中不斷改革和完善教學方法和手段,要根據教學內容尋求適當的教學方法,還要根據授課內容授課對象進行分層次教學,以培養學生創新能力。充分了解學生對知識能力的要求,在教學工作中,學生為主體,教師為指導者。重視學生全方位素質的培養,使學生愿意學習,學會學習,以培養其邏輯思維能力、實踐能力為主要任務。
5.加強高等數學的實踐性,增加高等數學中數學建模的內容,讓學生用所學的知識解決專業中出現的問題,建立簡單的模型,模擬理論過程。這既增加了學生動手能力,又加深了學生對高等數學知識的印象,更明確了數學和專業結合才能更科學解決實際問題。考評方式上,將課程小論文與其他方面結合考核,形成科學合理的考評體系。為了檢驗學生的學習效果,充分調動學生學習的積極性、主動性,不應單單以學生的卷面分數作為唯一的考核標準,而應采用多種形式結合的方式,動員學生在日常學習中勤動手,提升創新力和實踐力,編制一套對應的考評體系。
總之,卓越工程師教育培養計劃下高等數學的教學改革是當前教育改革的重要方面,也是學生全面發展的必然需要。作為專業數學教師,只有適應不斷變化的發展需要,不斷地進行教學探索,才能使得教授過程更好地培養學生創新精神和實踐能力,更有利于快速提高教學質量,為國家和社會發展培育更多的可塑之才。
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作者:汪宏遠;張志旭;李曉霞;趙坤;杜春雪;曹萬昌 單位:佳木斯大學理學院