軟件技術專業群學生數學素養提升的改革與實踐

文/廣東科學技術職業學院 桂改花 苑占江

一、意義

目前，各個院校非常重視用人單位和行業企業對畢業生的評價，行業企業給的合理建議為高職院校的教學改革指明了方向和思路，所以說，高職院校的辦學水平和培養的人才質量是由社會來評價和檢驗的。高級技能人才奇缺，在如今的大數據環境下，市場調研、預測，圖表分析、程序和數據統計有關的崗位多且重要，需要具備一定數學素養的人員才能勝任。因此，提升高職院校學生的素養成為高職院校數學教學改革的重要內容之一，必須全方位提升學生的數學素養，為提升人才培養質量和后期發展儲備力量。

我校軟件技術專業群立項為中國特色高水平建設單位，是以軟件技術(國家骨干校重點專業、廣東省一類品牌專業)為主體、云計算技術與大數據應用技術為兩翼、人工智能技術服務為特色，移動應用開發和計算機網絡技術為支撐，與粵港澳大灣區產業群精準對接，產教融合、資源共享、優勢互補，全力打造高水平專業群，培養高素質技術技能人才。專業公共平臺課《應用數學》是為一年級學生開設的基礎課、工具課和素質教育課，為學生的專業課程學習服務，提供必需的數學知識與數學技術，對學生進行抽象思維、邏輯思維、算法分析、數據整理與分析和運算能力等各方面的訓練，傳播數學文化與數學精神。《應用數學》十年來一直在進行探索，立足于教學內容、教學方法和考核評價的改革與完善。應用數學課程在原來的基礎上進一步改革也勢在必行，以求全方位提高學生的數學素養，更好地服務于專業群建設，打造國內一流、國際知名的專業群。

二、研究綜述和現狀分析

(一)國際上提出數學素養的幾個案例

(1)美國課標中的“數學素養”：美國全國數學教師協會(National Council of Teachers of Mathematics,NCTM) 1989年公布了《學校數學課程與評價標準》，這是有史以來公布的第一個標準。該標準認為，培養有數學素養的社會成員是數學教育的目標，具備以下五個條件才能稱為“有數學素養”：對自己的數學能力有信心；有解決數學問題的能力；學會數學交流；學會數學推理；懂得數學的價值。

(2)“人們用來有效處理生活與工作過程中的出現的數量問題所需的技能、知識、信念、氣質、思維習慣、交流能力、問題解決能力的聚合。”是澳大利亞全球生活調查對數學素養的定義。

(二)我國學生數學素養的發展與演變

1985年5月，中共中央召開了改革開放后的第一次全國教育工作會議，會后頒布了《中共中央關于教育體制改革的決定》，該規定是引領中國教育發展的綱領性文件，明確要求“教育體制改革的根本目的是提高民族素質，多出人才，出好人才”。此后，數學素養在文獻中出現的頻率越來越高，數學素質的提法也隨著素質教育的推行隨之出現。數學素養一詞首次在我國大綱中出現是在1992年頒發實施的《初級中學數學教學大綱》中，在各種背景下，我國有關數學素養的文獻逐年增多。2011年數學《課程標準》(修改稿)在2001年版的基礎上進行了修改，提出了“四基四能”的思想，“四基”指基礎知識、基本技能、基本思想和基本活動經驗；“四能”指發現問題的能力、提出問題的能力、分析問題的能力和解決問題的能力。提出數學學習中的十大核心概念：數感、符號意識、運算能力、模型思想、空間觀念、幾何直觀、推理能力、數據分析觀念、應用意識、創新意識。

關注高職學生數學素養的提升是高職院校數學教師在教育教改過程中的重中之重。通過采取問題導入、討論等有效的教學方法，使數學知識由單調枯燥變得通俗易懂，生動有趣。學生數學素養的提升能促進學生自身的全面發展，而且對于數學知識的傳播起到了非常好的作用。學生的獨立思考能力以及自主探究能力得到了持續的培養，學習興趣越來越濃厚，調動了學生學習的積極性，數學感悟能力得到了提高，從而加深學生對數學知識的理解。有關高職院校數學素養的研究比較少，所以開展本項目研究意義深遠。

三、具體改革內容與改革目標

(一)教學內容改革

為了提高學生的數學素養，具體教學改革內容如下：

(1)構建“交叉融合+項目+分層實施”的應用數學課程體系。

交叉融合：構建的課程體系與各個專業具有較強的交叉融合性，是指應用數學課程的開設注重了與專業的融合。

項目：把應用數學分成三大模塊，每個模塊要以生活中的真實項目為載體，講解有關的數學知識，進而解決問題。

分層實施：基礎知識層次、應用知識解決問題層次、創新模型層次是應用數學課程體系的“三部曲”。

(2)探索并實踐“全國大學生數學建模競賽+美國大學生數學建模競賽”兩點一線的數學建模系列競賽運行機制，兩個比賽逐步遞進。爭取成為國內一流、國際知名，為專業群建設貢獻力量。

(二)改革目標

(1)構建“交叉融合+項目+分層實施”的應用數學課程體系。加大數學建模的推廣與普及；加強與專業課程的交叉融合。

(2)增強數學建模的影響，探索并實踐數學建模系列競賽運行機制，培養德技并修、“優質高薪”的學生。

(3)探索形成“后競賽”期間數學建模學生從事創新活動的運作模式與管理機制，加強實驗室建設，全面提高學生的創新能力與就業能力。

(4)探索如何全方位地提升學生的數學素養，為專業建設服務。

四、實施方案與方法

(一)實施方案

(1)“立德”融入應用數學課，“樹人”貫穿全過程。

充分挖掘應用數學課程中的育德內容，價值引領與知識傳授、能力培養相結合，并貫穿教學全過程。采用“課堂育人三分鐘”等多種方式，有針對性地進行政治思想、職業素養、工匠精神等方面的傳導。

(2)以廣東科學技術職業學院計算機大類招生為具體案例，研究梳理當今高職院校人才培養模式中制約和阻礙多樣化應用型創新人才培養的環節和因素。

(3)全程貫穿個性化教育思想，制定出“能力優先，重在應用，個性發展”的創新人才培養的整體設計方案，并予以實踐。

(二)實施方法

(1)在第一學期，構建了服務軟件技術、大數據技術與應用、移動互聯應用技術、云計算技術與應用等專業的數學理論基礎，主要內容包括：算法基礎模塊、向量與矩陣基礎模塊、圖論基礎模塊、概率與統計模塊。

(2)在第二學期，構建了緊隨人工智能技術、大數據技術等新興專業新發展方向的數據科學基礎，主要內容包括：Matlab基礎模塊、數據預處理模塊、數據擬合與回歸模塊、隨機模擬模塊、聚類分析模塊、分類與預測模塊。

(3)在第二學期，開設了一門面向全校文理科的公選課《數學建模》，構建了數學建模通識模塊，向全體學生介紹數學文化通識素質教育。

(4)為了準備好全國大學生數學建模競賽，構建了競賽論文寫作模塊、數據分析及數據挖掘模塊、優化模型內容模塊等內容，培養學生的專業建模技能。

五、特色與創新

(一)積極探索并形成了與專業相契合的高職數學模塊化課程體系

以學生為主體，強化高職數學與其他學科交叉培養，構建了數學理論基礎模塊、數據科學模塊、數學建模通識模塊和數學建模專業技能模塊，滿足了專業對教學內容的選擇性要求，培養了學生的實踐動手能力、團隊意識、創業意識和創新精神，計算機編程能力等方面得到了綜合性訓練。

(二)把高職數學模塊化教學與培養學生創造性思維和創新能力相統一

數學建模活動本身是具有一定的理論性又具有較大的實踐性的一項創造性的思維活動，開展數學建模教育和競賽是實施創新實踐教育、素質教育的絕佳途徑。既要求思維的深刻性又要求創造的靈活性，培養學生自覺、獨立地運用已知的條件，尋求解決問題的最佳途徑和方法，學生的想象能力，直覺思維、猜測、轉換、構造等能力得到了提升。

六、結語

項目先以廣東科學技術職業學院中國特色高水平軟件技術專業群為應用對象，在項目的實施效果得到驗證后，逐步向全校、全省及全國高等職業院校推廣，達到成果共享的目的。本項目的研究成果體現了學生數學素養培養的途徑、方法、手段，具有普遍適用的價值，不僅在我校各相關專業兩萬多名學生中全面展開應用，還可推廣到全國其他高職院校，充分發揮成果培養人才、服務社會的功能，預期受益學生將更多。