基于CDIO模式的高等數學課程教學改革探索

郝伶

（泉州信息工程學院 通識教育中心，福建 泉州 362000）

基于CDIO模式的高等數學課程教學改革探索

郝伶

（泉州信息工程學院 通識教育中心，福建 泉州 362000）

高等數學課程是應用型本科高校一門重要的理論基礎課程，為各個學科領域的發展提供了有力支撐.該課程傳統教學方法單一，授課內容與學生專業課程結合較少.本文從應用型本科院校自身發展特點和高等數學課程教學實踐出發，提出問題，并針對所提出的問題探索基于CDIO工程教育理念的課程教學改革方案.

高等數學；CDIO；教學模式；數學軟件

1 《高等數學》課程概述和現狀分析

隨著現代社會經濟的發展與進步，社會對人才質量的要求也進一步的加強，人才的發展離不開教育發展，高等教育因此得到迅速的發展，高校培養目標順應時代潮流開始漸漸注重于應用型人才質量的培養，也更側重與科學技術的融合.《高等數學》課程是應用型本科高校一門重要的理論基礎課程，也是后續專業課程學習的理論基礎.它的基本理論滲透到自然科學的各個領域，不僅能夠培養學生的抽象思維、邏輯推理以及基本運算能力，同時也培養學生專業知識應用能力以及實際操作能力，具有其他的專業課不能達到的獨特的特點.21世紀科技競爭關鍵在于人才競爭，這就要求教育中更加注重應用型人才的培養，全面提高大學生的數學素養、進一步培養學生的數學綜合應用能力，是當代高等教育的重要目標.

當代時期教育事業飛速發展，教育改革迫在眉睫，當前大多應用型本科院校高等數學教學模式與教學方法大多還停留在過去，教學中仍未擺脫一些傳統教學模式的弊端.不利于當代專業的發展與科技進步.存在主要問題在于：1.教學形式較為單一，大多采用教師主導講授，學生被動聽課的方式，不能充分發揮學生的主觀能動性和自主學習能力；2.教學方法陳舊，我校的高等數學教學方法主要以教師講授為主，學生學習為輔，缺乏實踐性和靈活性；3.在教學內容上，內容過于寬泛枯燥，授課內容與專業課程的的結合較少,不能從專業知識的角度引出數學問題并進行講授，現階段所使用的教材，在數學理論上篇幅過多，沒有根據本校的實際情況使用專門的高等數學教材，導致學生學習的積極性不高；4.課外缺乏教學實踐活動，受時間的影響，教師與學生之間沒有充足的互動時間，不能充分的輔導學生，使得教師對學情了解較少，不能很好的根據制定教學方案.5.學生的基礎差異性很大，主要原因在于生源方面，以及地區差異性，這些都為高等數學課程教學帶來了很大的問題，同時這些都為高等數學課程改革指明了基本方向.

2 CDIO工程教育理念簡介

CDIO（Conceive-構想；Design-設計；Implement-實施；Operate-操作）作為國際教育理念和模式之一，是近年來由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究組織創建的先進的教育模式.是充分調動學生的積極性和主動性，引導他們參與基礎知識的學習然后應用于實踐的一種交流方式.2005年其教育理念模式被我國高校引入，2008年召開的中國CDIO工程教育模式研討會進一步推動其在中國的發展，CDIO教育理念模式不僅應用到學院院系層面，更應用到專業甚至一門課程當中.CDIO教育理念模式系統地提出了可操作性的能力培養、全面實施以及測評檢驗的標準，將理論學習與實際應用相結合，引導學生對核心專業課程的學習產生興趣，讓學生能夠在實踐和課程之間按照有機聯系的方式進行學習，從而培養了他們的實際應用能力.

3 基于CDIO教育理念模式下的高等數學課程教學改革

當前，全國很多高校都在進行高等數學課程教學改革，也都獲得一些不錯的成績.教學改革的核心大都是圍繞著將該課程與實際應用，目標是為了培養應用型、創新型人才.為了達到實現教學改革的目標，必須從高等數學實踐教學中存在的問題出發，注重學生的應用能力和創新能力的培養.本文遵循這一原則，按照CDIO教育教學理念，提出如下教學改革方案：

3.1 基于CDIO教育理念模式下的案例教學

教學的重要環節是引入環節，精彩的課堂引入能夠吸引學生的注意力，并且激發出學生學習的積極性.案例教學是通過實際問題情境，引出教學內容，是教學實踐過程中的引入部分，通過理論結合實際教學方法，讓學生能掌握相同類型的知識點，從而很快掌握知識要點.這一教學方法是由教師進行主導，精選案例，提出問題，引導學生進行思考并且提出自己的見解.除此之外，案例教學還需要平衡好從具體到抽象，特殊到一般的關系，從案例當中提取規律，從而掌握解決具體問題的方法.在高等數學教學過程中，主要引入與實際生活及所學內容相關的一些案例，通過讓學生能夠認識到所學內容在生活中的應用，從而調動學生學習的積極性，增加學生的學習熱情.

3.2 基于CDIO教育理念模式下的模塊教學

在傳統的教學過程中教師通常重視理論知識、計算技巧和知識點的證明，解法，而忽視了對數學素質內涵的分析以及對具體問題的概括、歸納、總結和應用.對于同樣的一個知識點，僅從數學角度去分析與講解，沒有從專業角度上，將數學知識運反射到專業應用中去導致學生學習與學科運用之間出現脫節的現象.基于這個問題提出了模塊教學法，這里的模塊教學先將教學內容分為：基礎模塊-技能模塊-拓展模塊.

高等數學課程教學內容須緊密結合各專業特點，不同專業按照不同教學模塊進行教學，基礎模塊是包含了各個專業都要掌握的基礎知識理論，如概念、運算公式、性質等；技能模塊主要注重在各個專業的應用方面的選擇，例如經管類專業的學生來說，教學內容應注重在經濟生活中的應用，而在計算機專業的學生就應更注重高等數學總所蘊含的計算機算法思想的闡述與分析；拓展模塊是對知識點的升華.例如導數這一章節，概念與性質，基本公式與運算法則為基礎模塊，技能模塊當中在經管類專業注重在經濟生活中如邊際成本，邊際量運用等，在計算機專業注重算法中的運用，如運用迭加思想將其轉化為牛頓迭加公式等.拓展模塊即為應用和創新部分.

在實施的過程中，基礎模塊由教師主導負責完成，技能模塊和拓展模塊按照以下方式進行(1)分小組進行.一班一班分四五個小組，推選組長.組與組之間大體上要平衡，成績好的學生與成績差的學生相搭配；(2)分配任務.教學內容的技能部分，通過幾項具體的任務給小組，向學生具體詳細地講清任務，使學生產生學習知識的興趣.(3)實施.這一階段教師負責指導小組想辦法，特別是對有困難的學生要給予必要的指導，保證每個小組都能順利完成任務.(4)評比總結.完成任務之后，各小組選出代表要依次對任務進行解說，教師就學生對知識的掌握程度、運用知識解決新問題的能力以及學生在活動中的表現進行總結.

3.3 基于CDIO教育理念模式下的網絡教學

高校課程教學往往受到時間、地點的限制，使得教師不能充分與學生互動，沒有辦法做到及時為學生答疑解難.時間一長，學生學習遇到的問題不能及時得到解決，漸漸就會失去了學習高等數學的耐心，為了克服這一問題，實現課堂教學與課外互動并舉，確保教師能夠幫助學生及時解決數學問題，籌建網絡教學平臺是當前必須要著手準備的問題.網絡教學平臺是通過利用當前發達的網絡方式向學生提供豐富的教育資源，在保證學生自主探索、主動學習的主體地位的同時網絡教學平臺也能夠為廣大師生提供日常互動的平臺.

該平臺系統主要包含了在線交流-師生互動-日常管理三大模塊.在線交流：主要提供教師答疑區和交流區兩種類型場所.在線交流，教師區疑室主要用區主要用于學生與教師之間的在線交流學習；交流區實現師生日常互動，任課教師和學生之間的一種線下交流.通過該功能模塊，學生與老師之間以郵件方式實現線下的交流互動.日常管理：任課教師通過留言可以向學生提供學習的課件以及課外輔助、布置課外作業的管理；同時學生可以查看教師的留言以及布置的作業.

3.4 基于CDIO教育理念模式下的實驗教學

高等數學課程在實踐教學中可適當引入實驗教學環節，將部分理論教學內容進行實驗化，實驗教學可以選修課的形式進行，通過實驗教學讓學生充分自主參與到數學學習中，例如數學實驗、數學建模，根據教學內容，精心設計一些簡單應用性小課題，指導學生查閱資料應用所學知識尋找解決問題的思路和方法，并通過計算機和數學軟件（matlab和mathmatica等）最終達到解決教學問題的目的.學生在實驗的過程中能夠更好理解和掌握數學的理論知識及其應用.在開展實驗教學時，重點加強對學生專項訓練和校內數學競賽活動，積極組織我校學生參加省以及全國大學生數學建模競賽進行數學軟件的訓練與應用.我校目前可通過4-5月份組建校內高等數學比賽和數學建模競賽活動，選拔得力學生參加省級以及全國大學生數學競賽.教學之余采用以賽促教，以賽促學的方式來提高學生學習數學的動力和學習的積極性.

4 結語

當前時期，應用型本科院校對高等數學的培養目標的要求更加注重實用性和應用性，高等數學教學改革需要轉變教學理念和教學方法，同時改革過程中也需要得到學校、教師以及學生的支持，才能達到預期效果.

本文主要是針對當前高等數學教學過程中遇到的一些問題，遵循CDIO教育教學模式，對教學模式進行探索，給出教學改革一些方式.對于案例教學，模塊教學，網絡教學以及實驗教學等教學方案還有需要繼續完善的部分，今后也將會不斷地對高等數學教學模式改革進行探索.

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