大學(xué)數(shù)學(xué)課程教育體系化調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

唐家銀 陳尚云 陳滋利 秦應(yīng)兵

［摘要］創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的培養(yǎng)對大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)提出了更高的要求。為進(jìn)一步全面提高本科教學(xué)質(zhì)量，大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)體系的深化改革勢在必行。通過對西南交通大學(xué)工科專業(yè)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的總結(jié)，提出以西南交通大學(xué)為例的大學(xué)數(shù)學(xué)課程教育體系化調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。

［關(guān)鍵詞］大學(xué)數(shù)學(xué) 課程體系教學(xué)改革結(jié)構(gòu)優(yōu)化

［中圖分類號］G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）03-0046-03

一、大學(xué)數(shù)學(xué)系列課程體系改革的背景

大學(xué)數(shù)學(xué)課程是高等工科院校各專業(yè)培養(yǎng)計劃中重要的工具性公共基礎(chǔ)理論課程。其目的在于培養(yǎng)工程技術(shù)人才所必備的數(shù)學(xué)素質(zhì),為培養(yǎng)我國現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)人才服務(wù)?；A(chǔ)數(shù)學(xué)課程是學(xué)好專業(yè)課的基礎(chǔ)。通過系統(tǒng)的大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，不僅能使高等工科院校的學(xué)生知識結(jié)構(gòu)得以擴(kuò)充，更重要的是,它對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、抽象概括能力、邏輯推理能力、分析和解決問題的能力，以及開闊學(xué)生思路、提高學(xué)生綜合素質(zhì)等都有很大幫助。因此，大學(xué)數(shù)學(xué)公共課程的教學(xué)一直深受各高等院校的重視。

我校大學(xué)數(shù)學(xué)系列課程內(nèi)容包括《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《數(shù)學(xué)建?！?、《隨機(jī)過程》、《復(fù)變函數(shù)》、《數(shù)理方程》、《數(shù)值計算》等，其核心部分以《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》和《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》三類課程為基礎(chǔ)。西南交通大學(xué)是教育部直屬、國家首批“211工程”、“特色985工程”、“2011計劃”建設(shè)高校以及正式設(shè)有研究生院的全國重點大學(xué)。大學(xué)數(shù)學(xué)系列課程是西南交通大學(xué)長期扶持的特色重點課程，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響到學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量能否穩(wěn)步提高，關(guān)系到貫徹落實教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量方案的實施。

長期以來，多數(shù)高校的教育觀念一直以課程設(shè)置的合理調(diào)控和知識結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定平衡為主導(dǎo)。數(shù)學(xué)教學(xué)側(cè)重于基本知識、基本理論和基本方法的傳授，教學(xué)內(nèi)容以“不變應(yīng)萬變”，不考慮專業(yè)、授課對象而進(jìn)行相同的、單一的授課形式。從目前社會發(fā)展的趨勢看，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)出來的人才已難以適應(yīng)當(dāng)今人才市場的需求。如何選擇教學(xué)內(nèi)容已成為新時期教學(xué)改革的緊迫問題。另一方面，西南交通大學(xué)作為全國重點大學(xué)，由于地域性、地區(qū)性教育質(zhì)量的差異，導(dǎo)致同一年級、同一專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)水平參差不齊，總體差異明顯，數(shù)學(xué)單科的差距懸殊。傳統(tǒng)單一型教育模式為任課教師的教學(xué)組織、滿足學(xué)生知識吸收需求帶來困難。為此，適應(yīng)新形勢的工科型高校大學(xué)數(shù)學(xué)系列課程體系的調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化改革勢在必行。

二、西南交通大學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程改革研究的實踐基礎(chǔ)

從2000年起，西南交通大學(xué)先后對工科大學(xué)數(shù)學(xué)課程體系進(jìn)行教育教學(xué)改革，探索新形勢下的大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)模式，不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗。先后承擔(dān)1項教育部高等理工教育數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐項目“大學(xué)數(shù)學(xué)考試手段的現(xiàn)代化的研究”（2007-2009年）；2項四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項目“教、學(xué)、研一體化的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)模式的研究與實踐”（2005-2008年）、“問題教學(xué)法在工科數(shù)學(xué)教學(xué)中的研究與實踐”（2006-2009年）；11項西南交通大學(xué)教改及教材立項項目（2006-2012年間）。面向全校工科本科學(xué)生分類別開設(shè)必修課、限選課和選修課，形成了以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)課程概率與數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)實驗課程為重點，含數(shù)值分析、隨機(jī)過程、積分變換、復(fù)變函數(shù)、數(shù)學(xué)實驗、數(shù)學(xué)建模等課程的多類型、多模式、多層次（諸如：《高等數(shù)學(xué)》課程分設(shè)《工科數(shù)學(xué)分析》、《高等數(shù)學(xué)A》、《高等數(shù)學(xué)B》、《高等數(shù)學(xué)C》、《高等數(shù)學(xué)D》五個層次；《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課程分設(shè)《概率論與數(shù)理統(tǒng)計A》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計B》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計C》三個層次）的工科數(shù)學(xué)系列課程體系，并初步完成了教材建設(shè)。編寫出與之配套的教材和講義，并在本科教學(xué)中大面積使用。在教材的編寫中，我們注意精選內(nèi)容，加強(qiáng)各數(shù)學(xué)課程之間的聯(lián)系與銜接，按思維科學(xué)的規(guī)律組織教材的編寫，重在培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)與數(shù)學(xué)的應(yīng)用能力。這些課程的開設(shè)和教材的使用，培養(yǎng)和提高了學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識能力、理論結(jié)合實際的能力、使用計算機(jī)解決實際問題的能力。

通過不斷教改實踐、課程建設(shè)，數(shù)學(xué)系列課程體系的建設(shè)取得了一定的收效?！耙詳?shù)學(xué)創(chuàng)新為核心，融合理論教學(xué)、實驗教學(xué)的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)模式”2008年獲得四川省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎；“工科數(shù)學(xué)內(nèi)容課程體系改革的實踐”2001年獲四川省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎；“線性代數(shù)課程的改革與建設(shè)”、“概率統(tǒng)計課程的改革與實踐”、“數(shù)學(xué)實驗的改革與實踐”等獲其他校級教學(xué)成果獎16項。高等數(shù)學(xué)課程是首批校一類課程，線性代數(shù)課程、概率統(tǒng)計課程1999年被評為校一類課程。由數(shù)學(xué)學(xué)院直接負(fù)責(zé)指導(dǎo)、培訓(xùn)的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模參賽工作屢創(chuàng)佳績。從2006-2012年間先后有16個隊獲全國一等獎；28個隊獲全國二等獎，其中2001年、2010的競賽成績綜合排名并列全國第一。

表1.西南交通大學(xué)2006-2012年間的“高教杯”全國大學(xué)生建模競賽成績

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三、與特色工科接軌的大學(xué)數(shù)學(xué)課程體系對策性教學(xué)模式

為了更好地適應(yīng)學(xué)校軌道交通特色以及多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的需要，強(qiáng)化公共數(shù)學(xué)類課程之?dāng)?shù)學(xué)思想對其他工科類專業(yè)的影響和滲透，充分發(fā)揮數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)作用，在提高我校數(shù)學(xué)及統(tǒng)計學(xué)學(xué)科自身實力和發(fā)展水平的同時，我們更加注重其他相關(guān)專業(yè)對數(shù)學(xué)及統(tǒng)計學(xué)課程內(nèi)容的實際需求和要求，為其專業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展和提高提供強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)支撐和保障。為此我們將對大學(xué)公共數(shù)學(xué)課程建設(shè)作系列深入細(xì)致的研究，進(jìn)行大學(xué)數(shù)學(xué)課程體系調(diào)整和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，并沿著兩條主線展開。1.層次推進(jìn)。分成茅以升學(xué)院系列數(shù)學(xué)課程的建設(shè)與研究、大面積工科數(shù)學(xué)課程建設(shè)與研究、文科普及類數(shù)學(xué)課程建設(shè)與研究三類。2.課程內(nèi)容整合集成。分成高等數(shù)學(xué)類課程（以高等數(shù)學(xué)為核心）的建設(shè)與研究、代數(shù)類課程（以線性代數(shù)為核心）的建設(shè)與研究、隨機(jī)數(shù)學(xué)類課程（以概率論與數(shù)理統(tǒng)計為核心）的建設(shè)與研究。

作為一個公共數(shù)學(xué)課程建設(shè)工程，由主管教學(xué)的副院長牽頭負(fù)責(zé)，各個部分分別設(shè)立負(fù)責(zé)人并配備相應(yīng)的團(tuán)隊。

此項教改工程包括：1.深化教學(xué)內(nèi)容改革，建立與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相適應(yīng)的數(shù)學(xué)課程體系。要堅持知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)從注重知識傳授向更加重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時更新教學(xué)內(nèi)容，將新知識、新理論和新技術(shù)充實到教學(xué)內(nèi)容中，為學(xué)生提供符合時代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。要大力推進(jìn)教學(xué)方法的改革，提倡啟發(fā)式教學(xué)，注重因材施教。要優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，構(gòu)建以核心課程和選修課程相結(jié)合、有利于學(xué)科交叉與融合的課程體系。2.推進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。要采取各種措施，繼續(xù)推進(jìn)學(xué)分制、降低必修課比例、加大選修課比例、減少課堂講授時數(shù)等，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間和空間，拓寬學(xué)生知識面，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展。創(chuàng)造條件，組織學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實驗和實踐，提升學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。3.高度重視實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實踐能力。增加數(shù)學(xué)實驗等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，推進(jìn)實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ礁母锖蛣?chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。推進(jìn)教育教學(xué)與生產(chǎn)勞動和社會實踐的緊密結(jié)合。4.推行學(xué)科帶頭人作為課程負(fù)責(zé)人制。堅持教授上講臺，保證為學(xué)生提供高質(zhì)量的教學(xué)。發(fā)揮教授、副教授在教學(xué)改革中的主力軍作用，同時重視兼職教師隊伍建設(shè)，積極聘請國內(nèi)外著名專家學(xué)者和高水平專業(yè)人才承擔(dān)教學(xué)任務(wù)和開設(shè)講座。5.建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)隊伍。教學(xué)是一項系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作。要根據(jù)教學(xué)改革和教學(xué)任務(wù)需要，建設(shè)由教學(xué)水平高、學(xué)術(shù)造詣深的教授領(lǐng)銜，由教授、副教授、講師、助教及教輔人員組成的教學(xué)團(tuán)隊。鼓勵高等學(xué)校創(chuàng)建跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊。要通過創(chuàng)建教學(xué)團(tuán)隊，研究和改革教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)教學(xué)資源，開展啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等教學(xué)方法改革，促進(jìn)教學(xué)研討、教學(xué)經(jīng)驗交流。要充分發(fā)揮教研室在開展教學(xué)討論、交流教學(xué)經(jīng)驗、研究教學(xué)改革中的作用。6.對策性的教材建設(shè)。要加強(qiáng)紙質(zhì)教材、電子教材和網(wǎng)絡(luò)教材的有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)教材建設(shè)的立體化和多樣化。

限于篇幅，本文僅就其中一節(jié)點（茅以升學(xué)院系列數(shù)學(xué)課程的建設(shè)與研究）進(jìn)行演繹說明。

四、 我校茅以升學(xué)院系列數(shù)學(xué)課程的建設(shè)與研究策略

為了適應(yīng)我校茅以升學(xué)院堅持“寬基礎(chǔ)、重實踐、善科研、求創(chuàng)新、高層次、國際化”的辦學(xué)思路，以培養(yǎng)具備健全人格、基礎(chǔ)理論扎實、知識結(jié)構(gòu)合理、科研能力和創(chuàng)新能力突出、國際視野寬廣的拔尖創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以“4年（學(xué)士）+2年（碩士）+3年（博士）”的人才培養(yǎng)模式為主渠道的培養(yǎng)模式，構(gòu)建茅以升學(xué)院本碩博數(shù)學(xué)課程體系，改革教學(xué)方法以及考核方法，形成與其目標(biāo)、培養(yǎng)模式相適應(yīng)的課程體系與教學(xué)方法與手段。具體建設(shè)思路從以下五個方面推進(jìn)。

1.茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)課程師資隊伍建設(shè)。組建一支結(jié)構(gòu)合理、人員相對穩(wěn)定、教學(xué)水平高，教學(xué)效果好、綜合素質(zhì)強(qiáng)的適合于茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)教學(xué)的師資隊伍。

2.茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程體系的研究。 一方面根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，研究茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)類課程按“本-碩”、“本-碩-博”等模式設(shè)置方案，形成系統(tǒng)科學(xué)的茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程體系。 另一方面，研究茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)各門課程之間的聯(lián)系，按照茅以升學(xué)院對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的要求，充分研究各門課程的特點，形成茅以升學(xué)院各門數(shù)學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容。還要開展大學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的理論、內(nèi)容和方法研究與實踐，通過數(shù)學(xué)建模課程的層次化開設(shè)、數(shù)學(xué)建模教學(xué)內(nèi)容的實驗化和大型數(shù)學(xué)軟件的應(yīng)用等措施將數(shù)學(xué)實驗的思想、理論、方法和應(yīng)用滲透到大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的各個層面，構(gòu)建將課堂教學(xué)、課外實踐、訓(xùn)練和競賽有機(jī)融合的大學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)體系。

3.茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究。首先將茅以升學(xué)院的每個教學(xué)班人數(shù)控制在60人左右，探索小班教學(xué)方法的改革，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、課堂討論與課堂講授相結(jié)合的教學(xué)方法的研究與實踐。其次，對其考核方法進(jìn)行相應(yīng)改革。注重學(xué)習(xí)過程的考核，改革學(xué)生成績的評定方式。

4.茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中注重數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)文化的滲透。數(shù)學(xué)不僅為認(rèn)識自然界提供了必要的工具和方法，它更應(yīng)該是一種文化和一種思想的傳播。在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)文化，不僅可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛好，更能激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)能力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。數(shù)學(xué)思想對人的深層次滲透，數(shù)學(xué)文化對“情感態(tài)度與價值觀”的影響與塑造，對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。這就需要系統(tǒng)地挖掘、提煉蘊(yùn)含在數(shù)學(xué)課程中的概念、知識中的數(shù)學(xué)思想，形成大學(xué)數(shù)學(xué)思想與知識點結(jié)合的研究報告，在研究教學(xué)過程中滲透數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)文化。此外，將大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)與數(shù)學(xué)史有機(jī)結(jié)合，研究數(shù)學(xué)史在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用。在教師教學(xué)中，引進(jìn)與主題相關(guān)的數(shù)學(xué)史題材，不僅能調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，還能協(xié)助學(xué)生將抽象觀念具體化。因為不論在科技應(yīng)用層面還是在思想突破方面，數(shù)學(xué)重要概念的演進(jìn)都有其實用的意義。大學(xué)數(shù)學(xué)教師，如果熟悉了數(shù)學(xué)人物的生平、業(yè)績、治學(xué)態(tài)度、治學(xué)方法、趣聞軼事等，對大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)來說有百利而無一害。而對于很多正在學(xué)習(xí)大學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)生來說，一旦了解了這些前輩們的學(xué)術(shù)成就和道德風(fēng)范，他們也必將從中受到鼓舞，繼而提高學(xué)習(xí)興趣。

5.茅以升學(xué)院數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教材建設(shè)。在上述研究的基礎(chǔ)上，編撰和形成茅以升學(xué)院各數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的特色教材，及配套的課程教學(xué)的輔導(dǎo)材料。

五、 結(jié)束語

通過近十年來對西南交通大學(xué)工科專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程的連續(xù)教學(xué)實踐，本文在總結(jié)所授課專業(yè)人才培養(yǎng)的成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提出以西南交通大學(xué)為例的大學(xué)數(shù)學(xué)課程體系調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。致力于深化高等教育本科教學(xué)改革，全面提高本科教學(xué)質(zhì)量，著力培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、實踐能力、交流能力和社會適應(yīng)能力。

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［責(zé)任編輯：陳明］