興趣分類小班教學制在人才培養過程中的研究

楊偉 劉競一 劉瓊

摘要：結合信息與計算科學教育實踐現狀，分析興趣分類小班制授課對于創新性專業領域人才培養過程中的作用，發現了現今信息與計算科學專業課必修課設置不能滿足信息類數學人才對于計算機類專業知識的需求等矛盾點，據此提出根據學生的興趣愛好，由教師引領具體的方向開設興趣分類小班制授課，進行興趣創新教育體制改革，能夠起到的有效培養專業性創新性人才，加強數學類創新型人才實踐經驗的效果。

關鍵詞：計算數學；興趣分類；小班制授課

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）39-0075-02

一、改革背景、目標、思路

1.改革背景。數學是一切科學的基礎，數學教育在高校人才培養中占據極其重要的地位，如今面對日新月異的高科技領域的競爭，對數學人才的需求也與日俱增。大學生的數學教育，是所有專業教育和文化教育中基礎且非常重要的一個方面。從而發展和改革數學教育，培養學生數學素養是培育和造就一大批具有創新精神和創新能力人才的至關重要的一個措施。當然，一個人的數學素養，不僅僅是掌握了多少數學知識，更重要的是看他能否善于思考，用創新性思維方式解決問題。信息與計算科學專業是數學學科中的一個重要應用方向，它是以信息領域為背景，數學與信息科學、計算科學相結合的交叉學科。對于全國開設該專業的院校來說，一般采用前三個學期學習數學類的專業知識，后五個學期的信息類的專業課知識。信息與計算科學專業作為近年來逐漸熱門的專業，擁有一定的數學基礎和信息類專業知識以及一定的數學建模能力，但是卻存在就業方向不明確，專業領域技能不高精尖等問題。追本溯源，信息與計算科學專業的專業必修課對于研究的方向不明確，課業滿足了最基本的要求，并沒有對某些領域進行深入學習。導致學生對于專業中應用實踐部分沒有具體的規劃和基本的了解，老師在大學培養人才過程中起著引領引導的作用，開設小班課可以讓教師給學生的興趣一個科普和某一具體領域的繼續引導。面對以上的矛盾和沖突，興趣分類教學模式的教學改革迫在眉睫。

2.改革目標、思路。為了使信息與計算科學專業的學生的就業方向以及未來深入研究方向更加明確，達成本科生在專業課學習的同時能夠對某一具體領域的基本了解和深入探究，并通過討論課小班制的教學模式能夠鍛煉到學生的創新思維和實踐能力。擬采用興趣分類小班制，讓學生有選擇的進行某一狹小領域的精準深入學習，和研究生學術的討論課接軌，進行學科領域的資源共享，讓通識課不再是簡單的科普，將數學性質的具體方向和通識課的方式以及學生的興趣結合在一起，讓本科生盡早的培養創新能力和學術認知能力。從而進行高效具象的人才培養，最終達到教育改革的積極效益。

二、改革舉措

1.建立健全計算數學專業領域的具體分支。通過初期的通識課模式為數學專業相關的課程，以計算數學為例，可以開設有限元計算、電磁波導體的應用等方面的小課，對于那些喜歡數學又偏好物理和計算的同學來說很合適。初期先通過通識課的形式科普，隨后在本科生對于數學領域的課程有了一定了解的基礎上再開始對學生有理論知識具體分支的引導和幫助，從而達到“師傅領進門”的第一階段任務。

2.拓展和完善知識結構和體系，突破對傳統專業課和課本的束縛。在教學中突破傳統學科的限制，加強各學科之間的聯系和拓展，基礎課與專業課之間相互滲透，打好專業基礎，為達到術業有專攻提供強大的保障，例如在講解常微分方程解的存在定理應該強調PICARD迭代在函數逼近中的應用。諸如泛函分析的時候可以滲透數學分析實數理論中的對比。

3.強化計算機領域的知識，提高該方向的必修課比重。計算機的發展應用和學習為研究數學打下了深厚的基礎。因此在信息與計算科學的教學過程中，要有意識地結合可以用到的計算機軟件，進行雙向的同步教學。且計算機軟件技術和生活中的方方面面息息相關，加大計算機的比重同樣也可以讓計算數學的學生在就業前景方面有更好的選擇。

4.給本科生興趣選擇的平臺交流空間，開設興趣小班制討論課實現本科生向研究生的自然過渡。以湘潭大學數學與計算科學學院研究生學習為例，部分教師擬采用課題組的方式，根據興趣像全院學生招募喜歡的課題方向，成立小班課，將本科生和研究生聚集在一起，進行該領域知識的共享和教授，通過這種方式，能夠讓本科生的獲取的只是不是死板的通過所有人一起學的專業課。而獲得了更有針對性的共享制學習，此種改革，成為信息與計算科學專業發展培養實踐性、研究型、創新型人才的神來之筆。

5.培養學生的建模能力，并解決一些實際問題。數學建模即利用數學原理針對某一個實際問題建立合理的數學模型并利用計算機軟件進行科學求解的過程。數學建模不僅僅是數學專業的學生參與的一項實踐活動，有些工程建設中的實際問題，如大型水壩設計中的應力計算、航空發動機的渦輪葉片設計等，其基本的數學模型幾百年前就有數學家建立了，然而由于計算工具的落后，在那時沒法求解，所以信息與計算科學專業的學生參與數學建模更具優勢。中科院院士李大潛說過數學建模是溝通現實世界與數學科學的橋梁與紐帶，是數學理論走向實際應用的必經之路。隨著科學技術的日益提高，數學建模即將滲透到工程計算的各個領域，對即將步入研究生的本科生們來說，也會極大程度的輔助興趣分類制教學的學習。

6.加強專業實驗的教學比重，加強對理論和實踐的結合。信息與計算科學專業有幾大專業課程，主要包括：Matlab與應用、數學模型課程實驗、信息論基礎、數據結構與模型、數據庫原理與技術、數值計算方法等。上述課程均需要實驗課來檢驗，但目前的實驗課現狀大多停留在對傳統經典實驗的驗證，大多是將已有的理論直接下放給學生，缺少對創新能力的激發和培養，開設實驗課的目的是為了讓學生更好的理解理論并服務于理論，所以要培養學生大膽動手的能力，而漸漸弱化學生目前從書本上照本宣科的情況。

三、成果主要創新點

目前實踐教學和理論學習的極不均衡發展使得對于計算數學專業的學生來講，找準興趣，深入發展顯得尤為重要信息與計算科學實踐教學環節除了實驗還包含了課程設計、畢業設計、專業見習和畢業實習。畢業設計的過程中接觸到的教學模式都是老師找準課題，老師告訴方法，老師的過多協助使得本科生在研究課題的過程中有極大的依賴性和被動狀態。所以，興趣分類制小班討論課，使得學生擁有自主選擇權，有興趣為導向加之老師的輔導，便可使在某一具體的領域能夠獲得最大化的鍛煉和學習。

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