以“新工科”建設(shè)推動大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革

韓筠 仲允 鄺雪松

【摘要】大學(xué)數(shù)學(xué)課程是培養(yǎng)工程技能型人才的基礎(chǔ)，它是學(xué)生在創(chuàng)新能力和實踐能力方面保持后勁的主要動力源泉.因此，大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量決定著“新工科”建設(shè)能否走實走深.本文討論了目前大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中的問題，指出了高校的管理方式及教師的教學(xué)觀念對數(shù)學(xué)教學(xué)改革的重要性，探討了教學(xué)內(nèi)容的取舍、如何上好第一門數(shù)學(xué)課、學(xué)生對數(shù)學(xué)的正確認識、如何合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)以及改革考試制度等幾個方面的內(nèi)容.

【關(guān)鍵詞】大學(xué)數(shù)學(xué);教學(xué)改革;新工科

【基金項目】廣東海洋大學(xué)2018年度教育教學(xué)改革項目 （No.524210328）;廣東省高等教育教學(xué)改革項目（No.530003003010）;廣東海洋大學(xué)2019年度教育教學(xué)改革項目 （No.570219019）

引 言

數(shù)學(xué)是一門重要且應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，它已廣泛滲透到自然科學(xué)和社會科學(xué)的各個領(lǐng)域.“新工科”建設(shè)的啟動，為數(shù)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用提供了更廣闊的空間，但同時對大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)也提出了更高的要求，即必須培養(yǎng)出具有數(shù)學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)數(shù)學(xué)人才.目前，大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)雖然吸收了前些年教學(xué)改革的精華，但仍然遠遠滯后于社會經(jīng)濟和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，所培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)遠不能滿足工程實踐對數(shù)學(xué)的需求.2017年，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進“新工科”的建設(shè)與發(fā)展，這預(yù)示著高等教育步入了新階段.在新形勢下，大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)需要進一步改革，以提高大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，推動“新工科”建設(shè)走實走深.

一、“新工科”需要“新數(shù)學(xué)”

新經(jīng)濟的發(fā)展需要高素質(zhì)復(fù)合型的“新工科”人才，而大學(xué)數(shù)學(xué)課程是培養(yǎng)工程技能型人才的基礎(chǔ)，是學(xué)生在創(chuàng)新能力和實踐能力方面保持后勁的主要動力源泉.因此，要使未來的新工科大學(xué)生工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力，大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)改革必須走在前面.

近些年，大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)已經(jīng)進行了一些改革，例如，實行分層次教學(xué)、引入多媒體輔助教學(xué)等.但教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念、教學(xué)方法以及考試制度都缺乏系統(tǒng)、持久的研究和行之有效的措施.隨著“高技術(shù)本質(zhì)上是數(shù)學(xué)技術(shù)”的觀念日益為人們所共識，大學(xué)數(shù)學(xué)課程開設(shè)的專業(yè)覆蓋面不斷擴大，很多高校的數(shù)學(xué)課都是兩個班、三個班甚至四個班的大班授課，即使是同一個專業(yè)的學(xué)生，個體差異也愈來愈大，教師很難做到因材施教，也很難關(guān)注每個學(xué)生.加之教學(xué)內(nèi)容多、課時少，教師疲于追趕教學(xué)進度，導(dǎo)致教學(xué)方式固化單一，過度依賴多媒體.很多一線教師認為在教學(xué)中應(yīng)加強學(xué)生數(shù)學(xué)實驗、數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)，這樣不僅可以豐富教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容，而且能更好地滿足各學(xué)科發(fā)展和工程實踐對數(shù)學(xué)的要求，但由于教學(xué)內(nèi)容面面俱到，考核方式陳舊老套，教師為了在有限的課時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)和提高學(xué)生考試及格率，只能放棄對學(xué)生數(shù)學(xué)實驗、數(shù)學(xué)建模的訓(xùn)練.長此以往，很多大學(xué)生對數(shù)學(xué)沒有一個正確的認識，覺得大學(xué)數(shù)學(xué)沒有用，只是為了應(yīng)付考試才學(xué)一點，這顯然不利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，更不能滿足新時代對數(shù)學(xué)人才的需要.“新工科”建設(shè)需要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力、數(shù)學(xué)建模能力和創(chuàng)新能力的現(xiàn)代數(shù)學(xué).

二、“新工科”背景下對大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革的幾點思考

1.轉(zhuǎn)變高校的管理方式及教師的教學(xué)觀念

課程改革的成敗，教學(xué)質(zhì)量的高低歸根結(jié)底取決于教師，所以教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變對提升大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量尤為重要.教師只有教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變了才能有意識地轉(zhuǎn)變教學(xué)行為，而學(xué)校的管理方式、評估標準又會直接影響教師的教學(xué)觀念.目前，很多高校都存在重科研輕教學(xué)的現(xiàn)象，晉升職稱只看重科研成果，基本不考慮教學(xué)水平和教學(xué)效果，因而作為教學(xué)主要力量的中青年教師不愿將主要精力放在改進教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量上.高校作為求真育人的地方，應(yīng)該教學(xué)和科研并重，讓投身一線教學(xué)的教師得到應(yīng)有的待遇，教師才會靜下心來鉆研教學(xué)內(nèi)容，研究學(xué)生心理，掌握科學(xué)的教育策略，形成新的教學(xué)觀念.只有教師的教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變了，才能形成與時俱進的教育教學(xué)行為，站“活”講臺，從而提高課堂績效.

2.教學(xué)內(nèi)容合理取舍

隨著高等學(xué)校教學(xué)改革的推進，各專業(yè)的課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)的調(diào)整，提高了對數(shù)學(xué)的要求，但也縮減了數(shù)學(xué)教學(xué)的課時.這使得大學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容多、課時少的矛盾進一步加劇.如果仍然采用單一的教學(xué)方式、傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，教師為了完成教學(xué)任務(wù)，不可避免地會出現(xiàn)“滿堂灌”.這種情況下，要使教師能從繁重的教學(xué)任務(wù)中解放出來去關(guān)注學(xué)生的個體發(fā)展、專業(yè)需求，去加強學(xué)生的數(shù)學(xué)實驗、數(shù)學(xué)建模的訓(xùn)練，要讓學(xué)生從枯燥的被動學(xué)習(xí)中解放出來，有自主探索的“土壤”，教師必須對教學(xué)內(nèi)容做合理的取舍.近些年，中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)已經(jīng)進行了大刀闊斧的改革，例如，極限、導(dǎo)數(shù)、微分等部分大學(xué)數(shù)學(xué)中的知識已經(jīng)列入了中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué).而大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)改革滯后于中學(xué)數(shù)學(xué)，目前使用的大學(xué)數(shù)學(xué)教材與過去“精英教育”時的內(nèi)容基本一致，沒有做好與中學(xué)數(shù)學(xué)的銜接，也沒有融入近十年數(shù)學(xué)教育改革的成果及現(xiàn)代教育理念.因此，教師在教學(xué)內(nèi)容上不能照搬教材，應(yīng)根據(jù)學(xué)生專業(yè)刪除一些過于煩瑣的證明和對學(xué)生后續(xù)課程沒有任何幫助、相對陳舊的內(nèi)容，融入一些現(xiàn)代數(shù)學(xué)的內(nèi)容和理念，有些內(nèi)容要轉(zhuǎn)化成貼近生活或?qū)I(yè)中的數(shù)學(xué)問題，放權(quán)給學(xué)生，讓他們自己去探索.

3.上好第一門數(shù)學(xué)課

大學(xué)生面對的第一門數(shù)學(xué)課是高等數(shù)學(xué)，而高等數(shù)學(xué)和中學(xué)數(shù)學(xué)在研究對象和研究方法上有很大的不同，尤其是高等數(shù)學(xué)一開始就是抽象的極限證明，很多同學(xué)包括中學(xué)數(shù)學(xué)成績很好的同學(xué)，不明白數(shù)學(xué)怎么突然變得如此陌生，不知道該怎么學(xué)，從而產(chǎn)生畏懼心理.高等數(shù)學(xué)是大學(xué)生第一學(xué)期最為重要的一門基礎(chǔ)課程，是大學(xué)學(xué)習(xí)的啟蒙課程，學(xué)生對高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)會對他們后續(xù)數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)以及整個大學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響，因此高等數(shù)學(xué)教師必須讓大學(xué)數(shù)學(xué)在大一新生面前有一個正確的打開方式.首先，教師要讓學(xué)生知道大學(xué)數(shù)學(xué)與中學(xué)數(shù)學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，它們在思維方式上有什么不同，讓學(xué)生做好情感上的準備，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維方式，而不是急于講授課本上的知識.其次，教師應(yīng)讓學(xué)生明白大學(xué)數(shù)學(xué)與中學(xué)數(shù)學(xué)在學(xué)習(xí)方式上有不同.中學(xué)數(shù)學(xué)講一個新知識點后，教師會帶領(lǐng)學(xué)生通過大量練習(xí)加深理解，每節(jié)課所學(xué)的新內(nèi)容比較少.而大學(xué)數(shù)學(xué)每節(jié)課相比中學(xué)數(shù)學(xué)新知識多，信息量大，課后學(xué)生需要通過看課本理解課堂內(nèi)容，然后做作業(yè).簡而言之，中學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)主要依賴數(shù)學(xué)教師，而大學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)主要靠學(xué)生自己的主動學(xué)習(xí)，教師由“保姆”變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”.當(dāng)然，教師角色的轉(zhuǎn)變、課堂信息的增加都應(yīng)該有個循序漸進的過程，不能跨度過大，讓學(xué)生難以適應(yīng)，教師要有足夠的耐心，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，逐漸讓他們變成課堂的主體.最后，教師要轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目標，幫助學(xué)生樹立正確的數(shù)學(xué)觀.在中學(xué)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主要目標是在高考中取得高分，而大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主要目標是使自己具備一定的數(shù)學(xué)素質(zhì)和數(shù)學(xué)思維能力，能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)技能解決實際問題，為以后的專業(yè)課程服務(wù).因此，第一門數(shù)學(xué)課就要讓學(xué)生清楚大學(xué)數(shù)學(xué)與中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)目標的不同，要將學(xué)生從應(yīng)付考試的學(xué)習(xí)誤區(qū)中拉出來，幫助他們樹立正確的數(shù)學(xué)觀，讓他們意識到數(shù)學(xué)對他們今后可持續(xù)發(fā)展的重要性，意識到自己學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不只是為了應(yīng)付考試，而是在進行綜合能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練.第一門數(shù)學(xué)課上好了，會使學(xué)生對大學(xué)的學(xué)習(xí)充滿信心和興趣，從而使學(xué)生整個大學(xué)期間的學(xué)習(xí)進入一個良性循環(huán)的軌道.

4.合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)

飛速發(fā)展的現(xiàn)代信息技術(shù)使教師可以更好地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.目前，大多數(shù)高校的數(shù)學(xué)課程已全部采用多媒體輔助教學(xué)模式.與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，多媒體輔助教學(xué)極大地節(jié)約了教師書寫板書的時間，增加了教學(xué)容量，教師還可以很方便地插入相關(guān)概念的背景知識.然而，多媒體輔助教學(xué)如果缺乏與之配套的教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面的改革，容易導(dǎo)致教師過度依賴多媒體，講課速度過快，信息量過大，學(xué)生在課堂上來不及思考等，由傳統(tǒng)的“滿堂灌”變成多媒體輔助教學(xué)下的“電灌”.當(dāng)多媒體應(yīng)用到教學(xué)中時，它只能作為一種輔助工具，不能代替教師的主導(dǎo)地位.至于能否提高教學(xué)效果，關(guān)鍵在于教師有沒有現(xiàn)代化的教育觀.數(shù)學(xué)課堂引入了多媒體并不等于實現(xiàn)了教學(xué)的現(xiàn)代化，現(xiàn)代化的數(shù)學(xué)課堂不僅需要教學(xué)手段的現(xiàn)代化，還需要教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)管理的現(xiàn)代化.

在多媒體輔助教學(xué)中，教師應(yīng)留給學(xué)生思考的時間，不能只顧操作和展示課件，更不能完全依賴多媒體，放棄對傳統(tǒng)黑板的使用.對于一些思路分析、重要例題，教師應(yīng)根據(jù)師生的分析思路在黑板上進行演示，使多媒體和黑板的優(yōu)勢互補，更好地服務(wù)教學(xué).此外，教師應(yīng)充分利用多媒體技術(shù)，在課堂教學(xué)中融入數(shù)學(xué)實驗和數(shù)學(xué)建模的教學(xué)，以增加數(shù)學(xué)與現(xiàn)代計算機技術(shù)的融合和應(yīng)用，將抽象的數(shù)學(xué)知識與計算機語言結(jié)合起來，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，教師可以把適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的知識點做成問題解決型、實驗?zāi)M型等，讓學(xué)生課后自己去探索學(xué)習(xí).計算機和數(shù)學(xué)軟件的合理使用對培養(yǎng)工科學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力和工程實踐能力非常重要.

5.改革考核制度

教學(xué)和考核是相輔相成、相互促進的，考核的方式和內(nèi)容對教師的教和學(xué)生的學(xué)都起著調(diào)控的作用，要切實提升大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量必須改革考核方式和考核內(nèi)容.目前，高校多采用平時考核和期末考試的方式考核學(xué)生.大學(xué)數(shù)學(xué)一般采用大班授課，加之教學(xué)內(nèi)容多，課時少，平時考核又缺乏行之有效的具體措施和監(jiān)督，使得平時考核在很多時候流于形式.因此，期末考試是決定學(xué)生考核是否合格的關(guān)鍵，而期末考試的試題基本都是知識性的考查，沒有對知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的考查，且每一年的考試重難點、題型相差不大，這使學(xué)生必然產(chǎn)生應(yīng)試思想.這樣的考核制度無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，教師也會慢慢產(chǎn)生懈怠情緒.

大學(xué)數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)課程，其目的不是培養(yǎng)“數(shù)學(xué)精英”，而是讓學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)素質(zhì)，能運用數(shù)學(xué)技能解決實際問題，同時提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力.不同層次、不同專業(yè)的學(xué)生對數(shù)學(xué)的需求不同，因此，大學(xué)數(shù)學(xué)的考核可以借鑒英語和計算機這兩個科目的等級考試制度，探索出適合大學(xué)數(shù)學(xué)自身特點的等級考試制度，通過不同的題型考查學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，同時考查他們對數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，并隨著等級的提高逐步加強對應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的考查，這樣數(shù)學(xué)素養(yǎng)較高、對數(shù)學(xué)需求高的同學(xué)在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中會不斷加深對數(shù)學(xué)知識的理解，增強對數(shù)學(xué)技能的運用，他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)不斷提高，可以再次參加高等級考試，有利于調(diào)動學(xué)生對數(shù)學(xué)的持續(xù)學(xué)習(xí);數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差、對數(shù)學(xué)需求相對較低的同學(xué)，他們可以只參加初級考試，不至于心灰意冷或直接放棄對大學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí).

結(jié) 語

扎實的數(shù)學(xué)知識是學(xué)生工作后學(xué)習(xí)新知識、新技能的主要動力源泉，“新工科”建設(shè)要走實走深，必須加快對大學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)改革.教學(xué)改革的核心是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索的行為.無論在教學(xué)中還是在考核中都應(yīng)側(cè)重學(xué)生的數(shù)學(xué)思想的培養(yǎng)以及數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).在有限的課時內(nèi)，培養(yǎng)出專業(yè)理論基礎(chǔ)扎實、創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)數(shù)學(xué)人才，為培養(yǎng)工程技能型人才打下堅實的基礎(chǔ)，更好地服務(wù)“新工科”建設(shè).

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