以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的《線性代數(shù)》課程教學(xué)改革方案研究

李蕓　陳榮平　米黑龍

摘 要 培養(yǎng)人才自始至終是高等教育的一個(gè)重要目標(biāo)，“培養(yǎng)什么人，為誰(shuí)培養(yǎng)人”是高校思政課程的一個(gè)重要課題。應(yīng)用型人才與學(xué)術(shù)型人才同等重要，技術(shù)落地才能發(fā)展生產(chǎn)力。本文以《線性代數(shù)》課程為例，探索了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程教學(xué)改革方案，從課程教學(xué)方法改革、教學(xué)內(nèi)容選擇、增加實(shí)驗(yàn)?zāi)K和以賽助學(xué)四個(gè)方面對(duì)《線性代數(shù)》課程教學(xué)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型人才 線性代數(shù) 實(shí)踐教學(xué) 競(jìng)賽

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

黨的十九大提出要實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展。中華人民共和國(guó)教育部高等教育司[2018-04-27]在《普通本科院校深化產(chǎn)教融合、校企合作情況介紹》中明確提出：要優(yōu)化人才培養(yǎng)類(lèi)型結(jié)構(gòu)，加大應(yīng)用型人才培養(yǎng)力度，本科教育在培養(yǎng)適量基礎(chǔ)型、學(xué)術(shù)型人才的同時(shí)，著力培養(yǎng)多規(guī)格、多樣化的應(yīng)用型人才。

1《線性代數(shù)》課程的地位

《線性代數(shù)》課程是高等數(shù)學(xué)教育中一門(mén)重要的課程，和《微積分》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》一起并稱(chēng)為三劍客，是絕大多數(shù)專(zhuān)業(yè)必修的公共數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程。除此之外，線性問(wèn)題是在實(shí)際應(yīng)用中非常普遍的問(wèn)題，非線性問(wèn)題的求解極為困難，如果能將非線性模型線性化，那將極大的簡(jiǎn)化問(wèn)題的求解方式。事實(shí)上，《微積分》課程中的“以直代曲”的微分思想就是將整體非線性問(wèn)題局部線性化的一個(gè)經(jīng)典思想。在人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，線性代數(shù)中的矩陣方法成為解決實(shí)際問(wèn)題的各種算法的核心方法。

2傳統(tǒng)《線性代數(shù)》課程教學(xué)的弊端

然而，傳統(tǒng)的線性代數(shù)教學(xué)存在以下幾方面的問(wèn)題：（1）傳統(tǒng)教學(xué)方法過(guò)分強(qiáng)調(diào)基本概念和運(yùn)算能力，忽視了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用創(chuàng)新能力。（2）傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程是以教師講授為主，學(xué)生只能被動(dòng)聽(tīng)課，導(dǎo)致學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。（3）教材例題陳舊，與生活實(shí)例相去甚遠(yuǎn)，不能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。（4）教學(xué)內(nèi)容體系缺乏實(shí)際應(yīng)用層面的方法教授。（5）在強(qiáng)調(diào)小學(xué)生要掌握編程能力的今天，大學(xué)生不會(huì)利用計(jì)算機(jī)來(lái)編程計(jì)算求解問(wèn)題，特別是《線性代數(shù)》這一類(lèi)非常適合用計(jì)算機(jī)來(lái)求解的課程。

3以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的《線性代數(shù)》課程教學(xué)改革方案探索

本文結(jié)合筆者多年來(lái)在教學(xué)一線的經(jīng)驗(yàn)，嘗試從幾個(gè)方面對(duì)《線性代數(shù)》課程教學(xué)方案進(jìn)行改革，以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

3.1課程教學(xué)方法的改革

《線性代數(shù)》課程將從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行教學(xué)的組織。首先，教師利用微課方式，引入案例或項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生對(duì)本堂課的興趣，帶著問(wèn)題和思考進(jìn)入課堂。其次，在課堂上，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生們和老師一起對(duì)問(wèn)題進(jìn)行線性模型的建立，并學(xué)習(xí)線性代數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的求解的方法和技巧。然后，借助于超星“學(xué)習(xí)通”，“Educoder"等平臺(tái)，仿照游戲的關(guān)卡設(shè)計(jì)，設(shè)置課堂練習(xí)，學(xué)生必須在當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)過(guò)關(guān)后才能開(kāi)始進(jìn)行下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，用心理學(xué)的知識(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的不斷挑戰(zhàn)自我的心理。最后，增加測(cè)驗(yàn)次數(shù)，每個(gè)章節(jié)除作業(yè)外均進(jìn)行一次小測(cè)驗(yàn)，不再以期末考試一考定終生，強(qiáng)調(diào)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程。 在這個(gè)方案中，除課堂時(shí)間外，學(xué)生將充分利用好自己的碎片時(shí)間。

3.2教學(xué)內(nèi)容選擇

在教學(xué)內(nèi)容上，除傳統(tǒng)的行列式、矩陣基本運(yùn)算、向量、線性方程組、矩陣對(duì)角化等基本模塊外，可增加在實(shí)際應(yīng)用中非常有用的幾個(gè)模塊內(nèi)容：矩陣奇異值分解及其應(yīng)用，線性代數(shù)在圖與網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用;復(fù)矩陣與傅立葉變換;線性代數(shù)與信號(hào)壓縮等。

3.3增加實(shí)驗(yàn)?zāi)K

本方案將采用Python語(yǔ)言和Jupyter平臺(tái)來(lái)對(duì)《線性代數(shù)》中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行可視化和計(jì)算。舉例如下：

3.4以賽助學(xué)

在進(jìn)行案例式教學(xué)訓(xùn)練后，學(xué)生可以參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，鍛煉自己在《線性代數(shù)》課程中學(xué)到的能力，一個(gè)是建立數(shù)學(xué)模型的能力，另一個(gè)是編程解決問(wèn)題的能力。

4結(jié)語(yǔ)

在核心技術(shù)受到他國(guó)卡脖子的今天，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)顯得格外重要，我們的人才不僅要知其然，更要知其所以然，并且能夠?qū)W以致用，“師夷長(zhǎng)技以制夷”乎！

基金項(xiàng)目：本文受到湖南商學(xué)院第二十批校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目的資助。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳利霞，王學(xué)文.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下線性代數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].中國(guó)電力教育，2013（19）：147-148.

[2] 鐘小品，曾文雯.以概念為中心的“線性代數(shù)”教學(xué)改革探討[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2013（08）：87-89.