計算機(jī)專業(yè)導(dǎo)向下應(yīng)用數(shù)學(xué)課程模塊化教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐

【摘要】通過問卷調(diào)查，了解學(xué)情教情，結(jié)合計算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，提出了計算機(jī)專業(yè)導(dǎo)向下應(yīng)用數(shù)學(xué)課程模塊化教學(xué)設(shè)計的理念.闡述了基于上述理念的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式、考核評價方式的改革實(shí)踐與效果.

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)專業(yè)；應(yīng)用數(shù)學(xué)；模塊化設(shè)計；教學(xué)實(shí)踐

關(guān)于高職數(shù)學(xué)和計算機(jī)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的課程改革、課程設(shè)計、教學(xué)模式設(shè)想等探索已經(jīng)進(jìn)行了許多年，相關(guān)的文章很豐富[1][2]，其中大部分從數(shù)學(xué)課程的重要性、現(xiàn)狀剖析和存在的問題、課程改革的意義、改革設(shè)想[3]等方面闡述了作者的見解.這些問題已基本形成共識，但宏觀論述的較多，拜讀文章之后，讀者對作者理念的實(shí)踐效果及如何借鑒實(shí)施的認(rèn)識仍然比較模糊.本文嘗試將課程組多年的教學(xué)實(shí)踐和對課程改革的不斷探索進(jìn)行總結(jié)，在厘清理念的同時，對實(shí)踐做法和效果進(jìn)行較為詳盡的介紹，愿拋磚引玉，與基礎(chǔ)課教師和專業(yè)課教師共同學(xué)習(xí)探討.

計算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)之一就是日新月異，人們不由自主地被裹進(jìn)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化的技術(shù)進(jìn)步浪潮里，高職計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)受到層出不窮的新技術(shù)的影響.如何使學(xué)生掌握未來職業(yè)所需的專業(yè)知識與技能，使之具備適應(yīng)職場技術(shù)快速變化的能力？數(shù)學(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力上有怎樣的作用？又該怎樣做？這是計算機(jī)專業(yè)導(dǎo)向下應(yīng)用數(shù)學(xué)課程建設(shè)關(guān)心和思考的問題.

一、學(xué)情教情調(diào)查

為了解學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)狀況及學(xué)習(xí)情況，我們設(shè)計了兩份問卷調(diào)查表，分別在學(xué)生大學(xué)入學(xué)時和第一學(xué)期結(jié)束時進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括個人中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣和水平的自我評價，對數(shù)學(xué)的認(rèn)識，對大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的期待，大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)途徑和學(xué)習(xí)情況自我評價，對大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等的評價，以及對老師教學(xué)的意見和建議.抽樣調(diào)查了2009級、2010級、2011級和12級軟件專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)專業(yè)、信息管理專業(yè)若干班級.調(diào)查結(jié)果如下：

1.入學(xué)初調(diào)查

76%的同學(xué)對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有興趣并在中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中感到充實(shí)愉快，但成績一般.90%的同學(xué)都認(rèn)為學(xué)數(shù)學(xué)有必要，86%的學(xué)生相信能繼續(xù)學(xué)好數(shù)學(xué)或能改變現(xiàn)狀，75%的學(xué)生期待大學(xué)數(shù)學(xué)能提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，80%的同學(xué)喜歡思考，有一定獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣，62%樂于和同學(xué)共同探討.

2.第一學(xué)期末調(diào)查

60%左右的學(xué)生仍然有興趣，65%認(rèn)為數(shù)學(xué)課程訓(xùn)練了思維，教學(xué)內(nèi)容比較合適，影響數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主要因素是自身基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)方法，對老師的教學(xué)15%表示很滿意，70%表示滿意，7%表示不滿意.對自己的學(xué)習(xí)狀況，3%表示很滿意，42%表示滿意，50%表示不滿意.對老師教學(xué)的意見和建議是：改變一言堂占16%，少講多練占26%，增加課堂互動占34%，改革教學(xué)內(nèi)容占24%.學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的途徑基本在課堂內(nèi)，邊聽邊看書，以完成作業(yè)為度.大部分學(xué)生很少或從不借閱數(shù)學(xué)參考書，說明在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上學(xué)生缺乏探索鉆研，自我要求不高，僅憑課內(nèi)的90分鐘時間，課外復(fù)習(xí)方式就是完成作業(yè).軟件和網(wǎng)絡(luò)專業(yè)近20%學(xué)生抄作業(yè)或懶得做作業(yè).

3.調(diào)查統(tǒng)計后的若干結(jié)論

軟件專業(yè)學(xué)生在數(shù)學(xué)興趣、理解消化知識的能力、挑戰(zhàn)自我上表現(xiàn)更為突出，軟件專業(yè)32%的學(xué)生有參加數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)比賽的意愿.信管專業(yè)學(xué)生習(xí)慣聽從老師的安排，自律性、學(xué)習(xí)積極性更高.網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)相對更平淡，但是對學(xué)習(xí)內(nèi)容和教師教學(xué)的期待比其他兩個專業(yè)學(xué)生高，所謂有心向?qū)W，無力“殺敵”.在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力上呈現(xiàn)的整體性差異，間接反映出數(shù)學(xué)課程與各專業(yè)課程的相關(guān)性.計算機(jī)各專業(yè)人才培養(yǎng)方向和職業(yè)崗位目標(biāo)不同，需要的數(shù)學(xué)知識與技能訓(xùn)練不同，分配在數(shù)學(xué)上的總學(xué)時不同，因此應(yīng)用數(shù)學(xué)課程在教學(xué)中需進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪K劃分，加強(qiáng)針對性以適應(yīng)不同專業(yè)的需要.

二、計算機(jī)專業(yè)導(dǎo)向下應(yīng)用數(shù)學(xué)課程的教學(xué)理念與設(shè)計

應(yīng)用數(shù)學(xué)是高職計算機(jī)類專業(yè)的基礎(chǔ)能力課程模塊中的必修課程.從短期看，為學(xué)生的專業(yè)課程學(xué)習(xí)服務(wù)，要適應(yīng)計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)人才的任務(wù)導(dǎo)向、項目驅(qū)動等工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式.從長期看，為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)提供具有數(shù)學(xué)特色的思考方式和技能訓(xùn)練，包括抽象化、最優(yōu)化、邏輯分析、數(shù)據(jù)整理推斷、運(yùn)用符號、量化能力、建模能力、人工計算能力、數(shù)學(xué)軟件運(yùn)用能力等.但數(shù)學(xué)課程的教學(xué)時數(shù)受到制約，不可能面面俱到地為學(xué)生準(zhǔn)備所有的知識和進(jìn)行系統(tǒng)全面的數(shù)學(xué)能力訓(xùn)練，讓不同的專業(yè)側(cè)重選擇不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)施模塊化教學(xué)成為必然選擇，為此，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式、考核評價等方面提出一種模塊化教學(xué)設(shè)計的理念.

1.優(yōu)化課程知識結(jié)構(gòu)

課程設(shè)計遵循“學(xué)有所用、夠用為度”的原則，以整合計算機(jī)專業(yè)背景知識、程序設(shè)計思想方法、應(yīng)用問題為主線，將課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成三大模塊和若干子模塊，各模塊知識有獨(dú)立性和適用性，便于計算機(jī)各專業(yè)根據(jù)需要和課時限制針對性選擇.恰當(dāng)案例是教學(xué)核心，通過模塊學(xué)習(xí)和案例分析來訓(xùn)練學(xué)生的思維能力和應(yīng)用能力，使學(xué)生獲得新的知識和新的經(jīng)驗，并在新知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建立個人的理解力，擴(kuò)展智力框架.[4]

2.教學(xué)方法

課程形式上有理論講授課、數(shù)學(xué)實(shí)驗課、數(shù)學(xué)建模實(shí)踐指導(dǎo)課，各部分課時約占1/3.各部分的邏輯關(guān)系是：理論知識模塊→實(shí)操模塊→綜合應(yīng)用模塊.教學(xué)方法以綜合應(yīng)用模塊中的項目為導(dǎo)向，根據(jù)項目需要選擇理論知識模塊的學(xué)習(xí)深度，兼顧內(nèi)容銜接和層次遞進(jìn)，應(yīng)用實(shí)驗課程強(qiáng)化鞏固，使數(shù)學(xué)理論知識學(xué)習(xí)、數(shù)學(xué)實(shí)驗操作和數(shù)學(xué)建模形成一個項目式整體.

有數(shù)學(xué)家說過：“數(shù)學(xué)素質(zhì)中最重要的是數(shù)學(xué)建模意識和基本的數(shù)學(xué)頭腦.”實(shí)踐表明，數(shù)學(xué)實(shí)驗和數(shù)學(xué)建模實(shí)踐是擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)途徑、提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的廣泛性、提升學(xué)生查閱資料能力和團(tuán)隊合作精神的有效形式.

3.教學(xué)組織方式

以問題解決為核心組織教學(xué)，教學(xué)的問題可分為概念問題、方法問題、思想問題、計算問題、推論問題、應(yīng)用問題、實(shí)際操作以及模擬實(shí)現(xiàn)等問題.通過項目化分組實(shí)施“模塊案例+MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)”教學(xué)做一體化，逐步解決上述問題，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).

4.構(gòu)建課程新的評價體系

評價的主要目的是為了全面了解學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程，考查學(xué)生的“輸出”能力，同時督促學(xué)生學(xué)習(xí)和改進(jìn)教師教學(xué).但以往的評價手段“期末一考定終身”過于單一，不能全面反映學(xué)生的真實(shí)情況.

對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的評價要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果，更要關(guān)注學(xué)習(xí)的過程，所以采用過程考核與目標(biāo)考核、筆試與機(jī)試相結(jié)合，通過強(qiáng)化項目化分組的過程監(jiān)控，將作業(yè)、小組討論、實(shí)驗報告、論文寫作、資料查閱等任務(wù)的完成情況納入考核系統(tǒng)，加權(quán)計算數(shù)學(xué)成績，更能反映學(xué)生學(xué)習(xí)成果的真實(shí)情況，同時也能提高學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性.

三、計算機(jī)專業(yè)導(dǎo)向下應(yīng)用數(shù)學(xué)課程模塊化教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗

1.進(jìn)一步明確了模塊化教學(xué)的思路

通過研究，教師更清楚地把握了要教什么，教到什么程度，什么教學(xué)形式更有效果.學(xué)生普遍比較喜歡MATLAB上機(jī)學(xué)習(xí)的形式和體驗，新鮮有趣，在老師布置的任務(wù)驅(qū)動下能全神貫注，通過閱讀實(shí)驗指導(dǎo)，向老師提問和相互交流，大多數(shù)學(xué)生都能完成任務(wù)，特別是聽理論課有些吃力的學(xué)生，發(fā)現(xiàn)自己也能讀懂教材，可以動手操作，自然而然就有收獲參與的良好心理體驗，學(xué)生“嘗試應(yīng)用數(shù)學(xué)”的愿望得到最基本滿足.因此加大實(shí)踐實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時比重成為共識.

2.項目導(dǎo)向，教學(xué)做一體化，鍛煉和提高了學(xué)生的能力

從教學(xué)實(shí)踐來看，在實(shí)驗室教學(xué)，講解→操作演示→模仿練習(xí)→項目訓(xùn)練的方式比較有效果.把一個建模任務(wù)以數(shù)學(xué)論文的形式完成，學(xué)生首先感到很困難，但堅持下去，通過查閱資料，小組合作完成的過程帶給學(xué)生與以往不一樣的體驗.有的學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的總結(jié)中寫道：“這次寫的小論文給我收獲蠻大，一來提高了我的思維，那是一次真正思想上自由的思考，雖然一開始摸不著頭腦，找不到頭緒，只能到處去查資料、看書、查看相關(guān)專題，在短時間要理解運(yùn)用知識，這是平時我們學(xué)習(xí)很難得到的，真正鍛煉到了思維.二來又鍛煉了我的計算機(jī)應(yīng)用能力、檢索文獻(xiàn)的能力、學(xué)習(xí)新知識的能力和論文寫作能力等.這次寫論文對我來說是一次很好的經(jīng)歷，這段日子的體會和收獲，相信對我今后的學(xué)習(xí)會有一定影響，讓我不斷努力進(jìn)步.”教學(xué)做的方式同時促進(jìn)了學(xué)生計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和知識的運(yùn)用.有學(xué)生反饋：“這次實(shí)訓(xùn)使我對計算機(jī)編程有了新認(rèn)識，雖然我是學(xué)計算機(jī)的，平時寫過很多程序，不過那是事先設(shè)計好的題目，要么是課本上的，要么是老師限定好所有條件的，雖然做出來了，卻不知道在現(xiàn)實(shí)中有什么用，然而這次寫程序卻給了我很大挑戰(zhàn)，感覺寫得很辛苦，但是蠻有成就感，因為是自己第一次聯(lián)系現(xiàn)實(shí)用計算機(jī)解決問題.”

計算機(jī)專業(yè)課程（如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計）教師對應(yīng)用數(shù)學(xué)課程中講授算法邏輯結(jié)構(gòu)、遞歸算法、最短路算法等的做法大加肯定，在他們傳授相關(guān)知識時學(xué)生理解接受得比較快，數(shù)學(xué)課程為計算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)起到一定的先導(dǎo)作用.

數(shù)學(xué)教學(xué)的層次性更加鮮明.通過課堂普及性教學(xué)→建模選修提高性教學(xué)→全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽集訓(xùn)三級漸次提高的教學(xué)鏈，使具有創(chuàng)新精神和獨(dú)立鉆研能力的優(yōu)秀學(xué)生突穎而出.從2009年開始參加的每屆全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，均取得全國一等獎、二等獎的佳績，尤其是2010年，五個參賽隊中兩個獲得全國一等獎并獲“高教社”杯，已有三篇學(xué)生數(shù)學(xué)競賽論文在《數(shù)學(xué)工程學(xué)報》上發(fā)表.

3.考核評價方式改變，降低了學(xué)習(xí)壓力，改變學(xué)習(xí)狀況

通過強(qiáng)化項目化分組的過程監(jiān)控，以數(shù)學(xué)建模論文寫作作為考查學(xué)生掌握和運(yùn)用知識的能力的主要依據(jù)，使得學(xué)生改變平時混課，學(xué)習(xí)沒有壓力也沒有動力，考前抱佛腳的情況.把考試壓力分解到日常的學(xué)習(xí)中，學(xué)生感到只要平時認(rèn)真上課，就不會畏懼考試，消除了有句話說的“大學(xué)有一棵樹叫‘高數(shù)’，許多人都掛在上面”的大面積考試不及格現(xiàn)象.

結(jié)束語

雖然本課程在教學(xué)上取得一些令人鼓舞的改變，摸索出一點(diǎn)適合高職計算機(jī)類的數(shù)學(xué)教學(xué)理念、設(shè)計和實(shí)踐經(jīng)驗，學(xué)生對數(shù)學(xué)教學(xué)的認(rèn)可度也得到提高，但要達(dá)到“數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對每名學(xué)生有用”的境界，仍然艱巨.當(dāng)今數(shù)學(xué)的范疇不再是幾何、代數(shù)、微積分.數(shù)學(xué)扎根于數(shù)據(jù)，展現(xiàn)于抽象形式中，對諸如表格、圖形、趨勢分析、財務(wù)報告、邏輯辯論、概率推斷等等生活、新聞報刊、例行公事中的數(shù)學(xué)概念的理解展現(xiàn)了數(shù)學(xué)基本能力，這些能力的掌握程度必然影響到學(xué)生未來的職業(yè)能力.愿與同行們共同探討基礎(chǔ)課程貼近生活實(shí)際和專業(yè)需要的教學(xué)改革問題，不斷改進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)工作.

【參考文獻(xiàn)】

[1]張秀英，王艷萍，李海燕.計算機(jī)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程改革的探討[J].鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，3：47.

[2]王小平，劉黎，姚有林，尤飛.計算機(jī)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革設(shè)想[J].榆林學(xué)院學(xué)報，2010，11：18.

[3]吳曉紅.專業(yè)導(dǎo)向下高職計算機(jī)數(shù)學(xué)課程構(gòu)建初探[J].職業(yè)教育研究，2012，7：109.