工科院校公共数学类课程的教学改革与实践 - 中学课程辅导(教学研究)杂志社投稿

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工科院校公共数学类课程的教学改革与实践

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工科院校的公共数学类课程包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计和复变函数。这些公共数学类课程是工科院校重要的公共基础课程，是大学生进入大学最先接触到的知识内容，也是后续专业课程学习的重要保障。公共数学类课程教学对培养大学生的数学思维、创新精神以及应用数学解决实际问题的能力都起到非常重要的作用。因此，强化公共数学类课程的教学改革，要符合新形势下大学教育从精英化模式向大众化模式转换的前提，以及教育部关于工科各专业的调整与更新的要求，并在教育主管部门针对大学本科教育理念的转变和更新的大背景下完成。所有政策性的变化，使我们改变了教学理念，更新了教学模式，在课堂教学、课后辅导以及考试考核方式三个方面，有针对性地进行了一系列的教学改革，取得了很有成效的教学成果。一、课堂教学改革课堂教学是学生获得知识的主要途径之一，是影响教育教学效果的主要因素之一。传统的课堂教学注重理论性和逻辑性，忽视了数学类课程与实际生活、生产实践的紧密联系。这也导致出现了李大潜院士所说的“一方面数学很有用，另一方面学生学了数学以后却不会用”的矛盾现象。因此，在课堂教学中着手从教学内容、教学方法和教学手段等方面进行改革。 1.改革教学内容，拓宽知识面，注重各学科之间的联系。数学类课程的教学改革应以改革教学内容，改善学生的知识结构，注重素质教育为重点。在教学过程中有意识地培养学生的数学素质，注重数学思想和数学思维过程的介绍、推理论证思路的延续等，在注重结果的同时更要强调过程。有针对性地介绍一些相关学科的发展动态和研究现状，开阔学生视野，增强学生对科学研究的兴趣。要用现代的数学思想、观念和方法来组织和处理传统的教学内容，突破各学科之间的界限，使各学科有机地结合起来，相互影响，相互渗透。尽管公共类数学课程是独立的课程，但是彼此之间相互联系，相辅相成。首先，在教学过程中要给学生以全景的介绍。例如，以下公共数学类基础课是很有代表性的：高等数学代表连续的量，主要研究对象是函数；线性代数代表离散的量，主要研究对象是向量、矩阵和线性方程组；概率论与数理统计代表随机量，研究随机现象，随机变量；等等。这三门课程都是在实数域内进行研究，而复变函数则是在复数域内研究函数的形态，包括微分和积分等性质。其次要在各学科教学中让学生体会到彼此的关系，并能了解相互之间的应用。在高等数学中学习利用微分研究函数性态时，引导学生利用所学工具研究正态分布的概率密度函数，包括这个函数的单调性、奇偶性、极值型和凹凸性等性质，这对于概率论与数理统计课程中研究正态分布有很大的帮助。例如，在线性代数中讲解二次型的正交替换等非退化的线性替换，为高等数学中二次曲面的学习做准备。再比如，在学习完高等数学后，引导学生按照模块整理所学知识，如一元微积分学模块、多元微积分学模块、无穷级数与常微分方程模块等，为之后复变函数的研究打下基础。 2.更新教学观念，改革传统的教学方式。好的教学方法必须遵循学生的认知规律，数学类课程的教学过程应为学生留下充分的思考空间和余地，课堂教学贯彻少而精的原则，要尽量结合实际背景和现实原型，调动学生学习的主动性。用实际问题来组织课堂教学，让学生通过分析、讨论来寻找解决问题的方法。在教学中始终渗透数学建模思想、方法，激发学生的学习兴趣。鼓励学生大胆发表不同的见解，激发学生的创新意识，培养学生的创造性思维和创新能力。在教学过程中体现新型的教学理念，转变传统教学观念，积极采用研究性、探索性、讨论式、研讨课等形式的、有助于培养学生自主学习能力的教学模式和教学方法。鼓励学生提出问题，教师宏观把握，帮助学生进行细致及微观分析，培养学生解决问题的能力。同时，在传统教学内容为主体框架基础上局部优化教学结构，适当引入科研成果，形成特色教学方法，提高教学效果。 3.采取线上线下结合起来学习的教学模式。教学模式的改革，是基于O2O混合式的教学模式，将翻转课堂教学模式应用于教学中，启动学生自主学习模式，加强学生自主创新能力的培养。引入现代教学手段和工具，将传统的黑板教学与现代的互联网+教学方式相结合，改进教学环节，提高教学质量。在翻转课堂教学模式中，教师事先布置任务，让学生在网络平台预先观看学习内容，进行初步的学习。预习材料包括课程的知识点、小测试、简单的情景案例提问，一方面让学生先粗略了解大致框架，另一方面是找出不懂的地方，即带着问题来学习。在正式课堂上，学生就理解困难的地方求教教师，在学习过程中学生和教师之间可以实现及时交流，实现有内容和针对性的师生互动。这种方式真正实现了“主导—主体”的学习思想。通过课前预习、课中研讨、课后复习的方式翻转课堂，将以往课堂上讲授与演练7∶3的比例变成3∶7的比例，提高了学生的参与度，达到真正的学以致用和干货学习。二、提高课程辅导是提高教学效率的手段之一在教学中，教师不仅要改进教学手段，提高教学方法，还要注重教学互动，及时地解决学生在学习过程中遇到的问题。这有助于教师了解学生的掌握情况，从而促进教学，提高教学质量。教学辅导作为教学工作的重要组成部分，是保证教学质量极为重要的环节，其效果直接影响教学质量。因此，对辅导答疑环节进行有效、系统的管理，通过反馈式教学，可以提高教育教学质量。由于高校管理制度的特点，很多学生在课堂之外见不到教师。为了方便学生及时和教师沟通，提高交流的质量，我们提供了多种多样的课程辅导的方式。与教学进度同步进行一定要及时对学生进行答疑辅导，不能让学生的问题堆积起来。答疑辅导要与教学内容同步进行，巩固所学的知识并及时加深加宽。比如，我们很多教师在课前提前20分钟左右到课堂，及时为学生答疑解惑。再如，安排统一的时间对学生一对一答疑，或者针对按教学班教学的情况，照顾到不同学院学生时间的不同，按照学生时间统一安排答疑，更加有针对性的辅导学生课后自学。另外，还充分利用互联网平台和即时通讯工具，如QQ和微信等，及时沟通，调动学生学习的积极性。在网络上教师可以和学生共享自己的讲义和相关资料等，是对课堂教学的有益补充；同时即时通讯工具可以了解学生的学习状况，针对主要的疑问进行课堂讲解，减少习题讲解的盲目性，提高教学针对性。三、注重过程性考核的教学改革传统的考核模式是期末一次性、单一闭卷的考试形式，导致很多学生在期末突击，临时抱佛脚，往往取得成绩一般，更重要的是短期内很难掌握重点和难点，学习变成了为了考试而学习。为了改变这种情况，将课程考试分阶段、分层次进行，变“要求我学”为“我要学”。在对学生成绩进行评定时，结合闭卷考试结果以及学生学习过程、情感和态度。同时，注重发挥考试的评价对教学的指导和促进作用，使学生的成绩最终呈现理想的“正态分布”结果。数学类公共课中的过程性考核突出课程的培养目标和基本理念，在考核基本概念、基本定理和基本方法的同时，加强考核学生运用数学的能力；在考核理论知识的同时，加强考核实践能力，注重考核数学思维和数学品质。考核具体分为几个部分，在学期中间进行一次期中考试，在整个学期定期进行几次在线考试。考核方式可以根据课程内容多样化，包括在线作业完成情况、在线测试和学期小论文撰写情况等考核。改革课程考核方式，注重过程考核，建立公共数学类课程在线考试系统，使用软件技术加强学生完成作业的独立性。同时，教师可以实现在线掌握学生平时作业完成及在线测试情况，及时督促学生学习，发现学生学习的共性问题。通过在线考试和智能评分系统，学生可以打破时间、空间的限制，自由、独立、自主地学习，快速有效地解决疑难问题，构建自己的知识结构。在线考试和智能评分系统一方面为学生的课堂教学、课外自主学习提供了丰富的学习资源；另一方面又节省了他们搜寻查找的时间，使学生的自主学习更有可能、更加高效快捷。公共类数学课程的教学改革是新形势下适应“互联网+”教育模式的必然趋势，我们着重在课堂教学、教学辅导以及过程性考核等方面做了改革与实践，收到了较好的效果。通过课堂教学改革提高学生学习的兴趣，通过教学辅导提高学生学习的效果，通过过程性考核提高学生自主学习的能力。在实践中还有很多改革措施还处于初步尝试阶段，还需要进一步的深入探讨和研究。例如，利用O2O混合式教学模式，对公共数学类课程重新进行整体改造和建设，进一步深化公共数学类课程的教学改革，实现数学类课程课堂翻转，重新制定数学类课程质量标准，重新梳理和优化数学类课程教学内容，细化教学要求，改善教学方法，录制微课辅助学生学习，完善公共数学类课程线上线下资源建设，建设优质系列的公共数学类在线课程，提升公共数学类课程的教学质量。