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高等數學是大學很多專業開設的一門基礎必修課程,它是對大學生進行素質教育的必修科目。在專業要求不高、學時不多的情況下,教師應如何教好這門課程,是個值得深思的問題。作為數學教師,怎樣做才能提高大學生學習數學的興趣呢?尤其作為幼兒師范高等專科學校的學生,雖然他們的專業是初等教育(理科)方向,但大多數同學的數學基礎還很薄弱,本文嘗試探討如何在這樣的環境中進行高等數學教育教學。
1.學習數學的目的及作用
1.1初等教育理科大專生學習數學的目的是為了學習一些數學思想和數學方法
數學思想是指人們對數學理論和內容的本質認識,是對數學規律的理性認識;數學方法是人們分析、處理和解決數學問題的根本方法,是數學思想的具體化形式。學生如果對數學這門課程的學習目的不明確,就會喪失學習數學這門課程的動力,就會淡化學習這門課程的興趣。數學思想的教育無論是對數學學科的學習還是對其他學科的學習都是非常有益的。數學思想教育是直接影響到人的素質中的最基本的部分。加強數學思想教育有助于造就一大批創造型人才。應該說,通過從小學到中學再到大學的數學學習,最大限度地提高了人們的觀察能力、分析問題和解決問題的能力、歸納總結的能力等。這就是學習數學的本質目的。
1.2初等教育理科生學習數學的作用
提到高等數學,很多學生就會想到抽象的概念、難記的公式、復雜的推理、大量的計算,因而望而卻步。其實通過學習數學,不但可以培養人的科學素養,而且還可以培養人的思維能力,提高審美力,從而提高學習者的整體素質。日常生活中的很多問題都可以通過“數學思想方法”進行建模,再通過對模型的求解或者模擬來得到問題的解答。常用的數學思想有:數形結合思想、方程與函數思想、建模思想、分類討論思想和最優化思想等。學習數學包括兩方面的內容:一方面是數學知識(包括概念、公式、定理、題目等)的學習,另一方面是數學方法和思維的學習。在教學中老師更重要的是教給學生第二方面的東西,初等教育理科生畢業后大都從事小學教育工作,在小學教育工作中,數學方法和思維的學習對小學生的學習也顯得至關重要。好的學習方法和思維可以影響小學生的一生。
2. 協調好教師的教與學生的學的關系的做法
2.1.要建立一個學習目標,培養學生學習興趣,充分發揮學生的主觀能動性
在教學過程中,可以采用啟發問答式的教學方法,學生希望老師通過啟迪他們的智慧來達到獲取知識的學習目的。這是一種較為理想的教學方法,既能調動學生的學習思維,引發學生學習的興趣,又能擺脫學生學習抽象性理論知識的枯燥感。同時教師還應重視師生的溝通。比如可通過電話、郵件、QQ、微信、面談等途徑與學生交流學習內容。在教學過程中應力求把新鮮的感覺傳遞給學生,向學生介紹一些數學概念史、定理發現史以及數學趣味題等,這樣既可以擴大學生知識面,又可以激發他們的求知欲。在課堂中為了活躍課堂氣氛還可穿插一點小故事、小笑話、新聞消息來緩解學生的緊張情緒,抓住學生的眼球,調動他們的思維。教師應對教材內容進行大膽取舍,對課程中的重點與難點,要進行詳細講授,而對學生能夠看書理解的內容盡量在課堂上不予講授。
2.2.要善于啟發引導和總結,把知識的點、線、面結合起來交織成知識網絡。
在教學過程中將知識系統化、條理化、專題化、網絡化,讓學生對所學到的知識由厚到薄再到厚。即先將知識用自己的語言進行提煉概括,形成知識網絡,再將知識拓展開來。
3.存在的問題與應對方法
幼兒師范高等專科學校的學習是學生踏入社會前的最后一次有老師指導的系統學習階段。因此,學生們爭相學習與教師技能有關的各項技能,為畢業后能成為合格的小學教師打下堅實基礎。但是高等數學課程中的知識卻看似與此無關,因此不能完全激發學生的興趣,甚至有些學生在學習過程中提出了“學高等數學有什么用”的疑問。這種疑問是隱藏在部分學生心中的疙瘩,授課教師如果不能及時做個解鈴人來解開學生心中的疑問、激發學生的學習興趣,教學質量就很難保證。
3.1聯系小學數學教學內容,增加學生學習興趣
學習興趣是最好的老師。實踐表明,在學生的學習過程中,授課教師的知識傳授固然重要,但更重要的是學生學習動力的激發以及學習積極性、主觀能動性的發揮。因此,授課教師在高等數學開篇可以把握學生“學高等數學有什么用”的心狀介紹一些內容,爭取在源頭上打消學生的疑問,使他們明白為什么要學高等數學。如果有了堅定的信念,當以后學習遇到困難時,他們也不會輕言放棄。因此把高等數學與小學數學聯系起來非常必要。在開學前幾節課,教師可以通過例子講明高等數學與小學數學的聯系。
一般人認為小學數學與高等數學相差甚遠,但它們之間不僅在內容方面,而且在思維形式方面都存在著密切的聯系。如果站在高等數學的高度來理解小學數學,會使人感到小學數學的博大和精深;但如果能把小學數學的內容放在高等數學這一背景中理解,那將會對小學生學習和理解數學概念起到非常積極的意義。小學數學和高等數學之間在思維形式和內容間具有很強的互補性。
3.1.1內容的互補性
內容的互補性主要體現在以下幾個方面:一、個別和一般。比如小學數學中有平均數的計算,平均數在高等數學中就是數學期望值的特例。如果站在數學期望的高度來講解平均數,教師就會著重強調平均數和各個數之間的差異,學生就會知道全班數學平均分數和每個學生的分數,雖然都是分數,但是它們的意義是完全不同的。反之,如果學生只會計算平均分數,而沒有把平均分數和每個學生的分數加以區別,那么學生只是多做了一些四則運算的習題。這樣不僅不能活躍學生的思維,而且也不利于提高學生的學習興趣。二、有限和無限。比如,在小學數學中無限循環小數和分數之間的互化問題,這一問題是高等數學中級數概念的應用,教師在教學中通過“0.9”、“0.99…9”和“1”之間關系的解釋,就會讓學生再一次體會極限的概念。
3.1.2思維形式的互補
思維形式的互補主要體現在以下幾個方面:一、分析和綜合。分析和綜合是數學中常用的思維方法,“曹沖稱象”這則故事正是分析和綜合方法應用的實例。七歲的小曹沖以“稱石頭代稱象”,運用的就是一種把整體分成若干較小而簡單的問題,逐個地加以解決,從而使原問題得以解決的方法。二、比較和分類。在高等數學中可以利用同態、同構的方法把整數與多項式、矩陣與線性變換、多面體和平面圖等建立聯系。這就是比較、分類的方法。而小學數學中在學生掌握了自然數的四則運算法則的基礎上,也是通過比較的方法使學生掌握小數的四則運算的。三、系統的方法。高等數學中的集合、向量空間、群等都是系統方法的應用。在小學數學中,如果利用這一思想方法不僅可以發展學生的思維,而且在解題時,可以化繁為簡。
3.2培養學生自學能力,適當增加練習和思考時間
高等數學內容多,邏輯性強、課時相對較少,教學難度比較大。在這種情況下,教學應以重、難點為主,其它內容不能很詳盡講解,這樣便要求學生必須有一定的自學能力才能學好這門課。當然,自學能力的培養離不開教師的正確引導,教師指導學生鉆研教材和閱讀參考書是提高學生自學能力的關鍵。教師在課堂上可以有意安排一部分內容和時間讓學生自學,繼而對自學內容中可能出現的問題及解答以提問的形式向學生提出并與學生共同討論,經過多次鍛煉,學生的自學能力會得到顯著提高。授課教師還可以鼓勵學生自己在課余時間選擇一些教師講解過的、自己認為已經理解的例題的解題過程再熟悉一遍。通過這些方法,不僅可以讓學生自己發現學習過程中存在的問題、弄明白出問題的環節從而想辦法解決,而且還能在無形之中提高學生的自學和獨立思考的能力。
教師在課堂上留有一定時間,解答學生疑難問題,幫助學生及時消化課堂教學內容。這是因為教學中教師講解之后,學生學習了基本理論,看懂了例題,不一定具備了分析問題和解決問題的能力。采取課堂指導練習的方式,給學生一定的練習時間,以便學生及時鞏固所學的知識,這種講練結合的教學方式,能調動學生學習的積極性,加深學生對課堂內容的理解。
3.3合理把握知識的深度
對于初等教育理科專業的學生,我們的培養目標不應該和數學系的學生一樣,在知識深度上必須把握適當的度。在不放松基礎教學大綱要求的基礎上,對于性質、定理較難的證明應放棄,只做一些通俗易懂的解釋。如果學生在數學學習中難題太多,本身又難以學會,學生常常產生畏難情緒,他們就會失去學好數學的信心和勇氣。
本科期間,趙云龍于2011、2012連續兩年參加“挑戰杯”競賽并取得優異成績。2011年,其學術科技作品《鉬酸錳/鉬酸鈷分級異質結構納米線設計構筑與超級電容器性能研究》獲得第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽特等獎和湖北省第八屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎;
2012年,以他為隊長并圍繞其科研成果組建的“幀科創業團隊”獲第八屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽銅獎和湖北省第七屆“挑戰杯”大學生創業計劃競賽金獎。由于其在科技創新方面的孜孜追求和取得的突出成績,趙云龍于2012年4月榮膺“2011湖北大學生年度人物”稱號,同時獲年度績優人物大獎,并先后獲得校青年五四獎章、理工青年十大風云學子、校創新創業先進個人等多項榮譽,最終以年級第一的綜合成績保送本校2012級研究生,并獲得直博生的資格。
趙云龍自2008年入校以來,刻苦學習,勤奮努力,成績優異。大學四年,堅持參與科技創新,他主持的“鉬氧化物復雜結構納米材料器件組裝與光電應用”項目獲得2009年國家大學生創新性實驗計劃項目資助,并于2011年結題考核為優秀。趙云龍先后在《Nature Communications》(武漢理工大學首篇Nature子刊)、《Nano Letters》(影響因子:13.2)等國際重要刊物上發表SCI論文10篇,申請國家發明專利4項。2012年,又以第一作者身份在《PNAS》(美國科學院院刊)上發表了關于鋰空氣電池方面的研究論文,受到了包括《中國日報》、《光明日報》、美國“Research News on General Science”等大量主流媒體的廣泛關注與贊揚,為鋰空氣電池領域的發展做出了積極貢獻。
基于2009年的國家大學生創新性實驗計劃項目趙云龍進行了長期的科學探索實驗,發表了一系列論文,經過校“創新杯”大學生課外學術科技作品競賽、第八屆“挑戰杯”湖北省大學生課外學術科技作品競賽、多次的模擬答辯以及大量的材料準備,他站在了第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽終審答辯的現場。在最重要的專家封閉考察階段,趙云龍從容地應答評委們一遍又一遍地提問與評審,當看到“武漢理工大學”頒獎典禮的舞臺屏幕上出現時,他的眼淚禁不住地流出來了,內心那份喜悅難以言說。為了將自己的科技成果進一步投入應用,趙云龍牽頭組建了“幀科創業團隊”,參加了2012年湖北省第七屆“挑戰杯”大學生創業計劃競賽,最終獲得湖北省金獎,同時他還作為主答辯手參與公開答辯環節并獲得“最佳團隊獎”。通過模擬創業,趙云龍期待自己的科研成果能夠真正與社會發展進步相結合。
關鍵詞: 大學生 課外學術科技活動 問題與對策
大學生課外學術科技活動是指高校大學生在學校和老師的倡導支持下,利用課余時間,以提高自身的能力與素質、培養科研精神和創新能力為目標所開展的科普、學術、發明,科技制作、科技開發和科技服務等形式的活動。[1]研究高校大學生課外學術科技活動存在的問題及對策,對于深化大學生課外學術科技活動,培養適應社會發展要求的創新型人才具有重要的現實意義。
一、大學生課外學術科技活動面臨的問題
1. 科研態度不夠端正。一是學生科技意識淡漠。對學術科技活動促進自身成長的重要性認識不足,普遍認為學術科技活動是一種“高不可攀”的活動,不是他們課程學習“份”內的事情,因而較少予以關注。二是重短期突擊,輕長期研究,不能持之以恒。多以各級各類競賽為中心,片面追求競賽成果,[2]往往比賽活動結束后,就不再繼續深入研究下去。三是重利益結果,輕能力提升過程。有的同學認為科研活動會消耗較多的時間和精力,如果最終不能獲獎就更加得不償失。
2. 課題選題不清。表現在:①不知如何選題。不注意在日常學習和工作中積累知識、尋找課題,導致前期準備不足,選題只能局限于本專業甚至是課本中已有明確結論的課題,視野不開闊,找不到正確的選題方法。②選題不合理,課題太大或是太小;③重復選題,選題多依學生興趣愛好而定,缺乏足夠的市場調查和社會需求分析,導致科研活動變成對別人研究的簡單重復。④內容層次不能前沿化。未能關注人類社會生存發展的前沿。
3. 學生缺乏科研時間保證。搞科研必須有足夠的時間投入,大學生課時多,任務重,又由于課程考試成績是評價學生的主要標準,因此學生的精力主要都放在課程知識的學習上。一、二年級打專業基礎,外語過級;三、四年級參加社會實踐、準備考研、考公務員……影響了學生對課外學術科研活動精力的投入。因此,盡管各高校為營造學術氛圍,紛紛舉辦不同形式的“學術講座”,但實際參加的學生人數相對不多,而且大部分學生是應學院的硬性要求才參加的,講座的教育效果并不理想。要讓學生有時間投入科研,就要優化課程設置,讓學生在課內學習,提高能力,在課外活動,參加競賽,課內學習與課外科研要相互促進。
4. 師資指導力度不足。在“挑戰杯”活動中,各高校為了競賽出精品、出成果,往往集中精力對種子選手加強師資指導,如配教授予以重點培養,并給予科研經費大力資助。而普通多數的學生課外科研活動,則是由中青年教師擔任。這些中青年教師教學任務繁重,科研壓力大,而學生課外科研作為一項由團委組織和領導的青年學生第二課堂活動,既不計算教學工作量,在評職稱中也沒有硬性要求,因此,甚少教師為之投入大量時間和精力,導致大學生課外學術科技活動缺乏高質量指導,從而出現學生撰寫科研論文格式不規范,文體不對,對研究目的、方法、手段、結果論證不清等問題,暴露出學生知識層次和結構不健全、不完善,實踐動手能力低的一面。
5. 信息網絡化利用率不高。目前高校都擁有比較先進的校園網絡,但是在學生課外學術科技活動中的利用率卻不高,表現為:一是沒有使用網絡進行學生課外學術科技項目管理,如選題指南,作品立項申報、成果提交、作品評審、成果展示等工作都是依靠人力進行宣傳,力度不夠,范圍不廣,程度不深,這在一定程度上影響了科技創新活動組織管理工作科學化、規范化;二是很多學生不懂得使用電子圖書數據庫資料,數據分析、數據查詢和數據統計的網絡利用能力低,難以保證科研活動的前沿性、科學性和高效性。
二、深化大學生課外學術活動的對策
進一步深化學生課外學術科技活動,應注意四個結合。
(一)學術科技活動和思想教育工作相結合。
通過思想政治教育工作,進一步強化學生的學術科研意識,夯實思想基礎。引導學生明確參與學術科技活動對促進自身成長進步的重要作用:有利于不斷培養自己嚴謹求實的科研態度,勤奮刻苦的求學精神,克服功利主義和短期行為,提高分析問題和解決問題的能力,使自己成為適應社會需要的“復合型”人才。引導學生在科研活動中提倡團隊合作精神,鼓勵學生在學習和科研中互相幫助,共同提高,發揮團體力量,開拓視野,拓寬學生分析、解決問題的思路。
(二)學生學術科研活動和學科建設相結合。
一是教師、科研人員吸收學生參與前沿課題研究。讓學生承擔課題研究中的部分工作,擔任科研助手,學生通過直接參與這些課題,教師手把手傳授有效的科研方法,培養學生的創造性的觀察能力,思維能力和實踐能力,一方面能提高學生的科研興趣,同時有利于及時發現科研工作中的各種特色、有所“突破”;并保證了充足的科研經費和科研條件;使指導教師自身的科研工作和指導工作兩不誤,有助于研究工作的有效開展。教師能夠及時發現學生科研活動中出現的各種偏差,保證項目有效、按時完成;指導學生正確地撰寫科研論文;為學生今后的科研工作積累必要的經驗。使學生能夠逐步獨立開展創新活動。
二是開展大學生科技創新活動,要充分利用有效的社會資源,要引進企業的資金來支持大學生科技創新活動,讓學生與教師參與社會單位合作項目的研究,提高學生的科研能力。教師可以在指導實習過程中研究實習工作遇到的具體問題,或者是接受實習所在單位委托的研究任務,選送優秀學生到實習單位第一線,接觸實踐,注重社會經濟價值,讓教師帶學生開展課外社會科研,及時把研究成果投入實踐使用,并在實踐中不斷改進和連續創新,使學生課外科研活動與社會工作第一線實際需要相結合。
三是引導學生充分利用信息化網絡進行數據查詢、數據分析和數據統計,使學生課外科研活動能夠在學科發展的基礎上掌握前沿動態,把握時代脈搏,開創科研新高點,站在巨人的肩膀上攀登前進,保證科研活動的前沿性、科學性和高效性。
(三)學生課外學術科技活動和本科教學相結合。
大學生科技活動是全面推進素質教育的重要環節,應當納入正常的教學軌道,作為培養學生創新素質的主要環節。主要對策有:1.對課程體系進行優化組合作出相應的調整,盡量采用先進的多媒體教學手段來提高教學效率,壓縮理論教學的學時數,使絕大多數的學生有充足的時間參與科技活動,同時要求教師在教學中既要傳授專業知識、書本知識,更要給學生傳授更多的新知識、新信息,新技術,傳授好的學習方法和科研方法,培養學生在學習中發現問題、分析問題和解決問題的能力。2.對參與指導的教師計算教學工作量,學生給予學分,對獲獎的師生給予獎勵,并在評先評優方面給予優先考慮等等。該措施必定會激勵更多的師生參與到活動中來,擴大師生的參與面。另外必須創造活動條件,如實驗設備、指導教師、經費等。3.開設論文撰寫指導課程,傳授論文撰寫基本知識,讓學生掌握論文層次結構,內容,格式等相應的規定和模式。
(四)學生課外學術科技活動與完善的組織實施體系相結合。
即由教務處、社科處與團委組成組織實施體系。1.由教務處通過計算教學工作量、教學獎評定、職稱評定等措施調動教師積極性,通過給予學分、學生評優激勵學生,組織課堂教學。2.由社科處列出各學科前沿選題指南,引導教師、學生課外科研選題緊扣社科前沿,使科研活動符合社會發展需求,解決現實問題;發揮社科網絡項目管理優勢,使用網絡進行學生課外學術科技項目管理,包括立項申報、成果提交、作品評審等工作;發揮社科處學科專家庫資源,組成教授委員會對學生課外科研作品進行立項評審、中期評審、結題評審乃至優秀作品的答辯等;通過借助計算機網絡優勢實行信息化管理,提高工作效率,確保活動與項目管理的質量。3.由團委加強宣傳、廣泛動員,精心設計組織好定期的學術科技活動,抓好每年的學術活動月,求實效,營造更加良好的學術科技活動氛圍;組織學生開展社會實踐活動,突出學生的主動性,推動課外科研,促進學生能力及綜合素質的全面提高;搭建創新服務平臺,組織學生參加各類創新科技競賽:如“挑戰杯”全國大學生課外科技作品大賽、創業設計大賽、數學建模競賽、機器人大賽、全國大學生電子設計大賽等,從而推動科技活動的蓬勃發展。
參考文獻: