以專業(yè)需求為導(dǎo)向的高等數(shù)學(xué)教學(xué)研究與實(shí)踐

屈磊磊 牛海英 高勝哲 張立峰 沈璐

【摘要】提高公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量提升的重要內(nèi)容，本文闡述了以專業(yè)需求為導(dǎo)向的高等數(shù)學(xué)教學(xué)研究和改革的必要性以及改革思路。分析了大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院各門專業(yè)課程與高等數(shù)學(xué)課程的聯(lián)系，并對該學(xué)院高等數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和授課方式進(jìn)行合理優(yōu)化，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)需求 高等數(shù)學(xué) 教學(xué)改革

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）12-0053-02

一、問題提出

目前我國的高等教育已從精英教育進(jìn)入大眾教育階段，《教育規(guī)劃綱要》的具體目標(biāo)為高等教育大眾化水平進(jìn)一步提高。面對高等教育普及化的大潮，如何提高教學(xué)質(zhì)量是各國高等教育大眾化階段后所面臨的共同問題，也是高等教育發(fā)展過程中必須解決的問題?！陡叩葦?shù)學(xué)》課程是工科院校各專業(yè)的公共必修課，既是構(gòu)建專業(yè)知識體系的重要基礎(chǔ)，又是專業(yè)課學(xué)習(xí)的必備工具，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了必需的數(shù)量分析手段和計算方法[1，2]。

在前幾次科技革命中，數(shù)學(xué)大都起到先導(dǎo)和支柱作用。數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，所取得的成就己成為高科技時代進(jìn)一步發(fā)展的重要基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)本身的發(fā)展為各科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。

然而傳統(tǒng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)，教師往往只注重數(shù)學(xué)課程自身框架體系的傳輸以及理論的嚴(yán)密性，忽視該課程與各學(xué)科專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系。大部分學(xué)生感覺教學(xué)內(nèi)容抽象，不好理解，因而出現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣缺乏和應(yīng)付考試的現(xiàn)狀，無法取得令人滿意的教學(xué)效果[3，4]。

二、我校的現(xiàn)狀

大連海洋大學(xué)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)，已經(jīng)做了粗略的分層。高等數(shù)學(xué)課程分為：《高等數(shù)學(xué)A》，《高等數(shù)學(xué)B》，《高等數(shù)學(xué)C》以及《大學(xué)數(shù)學(xué)》。高等數(shù)學(xué)課程體系、教材、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時數(shù)根據(jù)不同的專業(yè)需要雖然有所不同， 但使用的教學(xué)大綱、考試大綱等教學(xué)指導(dǎo)文件基本上是根據(jù)不同的學(xué)時進(jìn)行相應(yīng)的刪減。教學(xué)要求也是從純粹數(shù)學(xué)的角度來考慮， 沒有切實(shí)的將高等數(shù)學(xué)內(nèi)容與各專業(yè)課程的實(shí)際需要有效的連接起來。

教師在教學(xué)過程中會反復(fù)強(qiáng)調(diào)《高等數(shù)學(xué)》是一門十分重要的基礎(chǔ)課，但是學(xué)生感覺課程實(shí)用性不高。究其原因，一方面由于學(xué)生剛步入大學(xué)，專業(yè)課程還未接觸或是接觸不多，學(xué)生們看不到所學(xué)的數(shù)學(xué)知識是如何運(yùn)用到專業(yè)課程中；另一方面，高等數(shù)學(xué)的教學(xué)過程，能夠真正做到與專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合的也很少；再者，教師備課所依據(jù)的教學(xué)參考資料，能夠緊密結(jié)合各專業(yè)特點(diǎn)的書籍或是文章也很難查到?；A(chǔ)課程的教學(xué)如何更好的與專業(yè)課程內(nèi)容相銜接，是高等數(shù)學(xué)教學(xué)必須考慮和解決的問題。因此，出于我校高等數(shù)學(xué)教學(xué)的這一現(xiàn)狀，我們進(jìn)行基于專業(yè)需求的高等數(shù)學(xué)的教學(xué)研究與實(shí)踐。

以專業(yè)需求為導(dǎo)向的教學(xué)研究，課程選擇《高等數(shù)學(xué)A》，院系選擇海洋與土木工程學(xué)院。選擇土木2012-1班的六門專業(yè)課程成績與第二個學(xué)期的高等數(shù)學(xué)成績進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，《高等數(shù)學(xué)A》與《理論力學(xué)（A）》、《工程測量》、《材料力學(xué)（A）》有較強(qiáng)的相關(guān)性，而與《房屋建筑學(xué)》、《線路勘察設(shè)計》、《橋渡設(shè)計》等課程的相關(guān)性并不顯著。這個結(jié)果在預(yù)料之中，前三門課程應(yīng)用了較多的數(shù)學(xué)知識，后三門課程對數(shù)學(xué)需求較少。因此，從學(xué)校各學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)的研究與改革具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。

三、改革思路

以專業(yè)需求為導(dǎo)向的教學(xué)改革，需要數(shù)學(xué)課程教師和專業(yè)課程教師的通力合作。首先，基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課教師和專業(yè)課教師組成教研小組， 基于海洋與土木工程學(xué)院學(xué)科特點(diǎn)對《高等數(shù)學(xué)A》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究，在保持原有體系不變的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)需求修訂教學(xué)計劃、教學(xué)大綱、考試大綱等教學(xué)指導(dǎo)性文件，合理安排高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作。我們按照圖1的流程進(jìn)行改革，如果成效顯著，考慮把該模式推廣到其他二級學(xué)院；如果改革效果不明顯，則項目終止。

圖1 改革流程圖

四、教學(xué)改革的具體舉措

1.教學(xué)內(nèi)容改革

我校的海洋與土木工程學(xué)院有港口航道與海岸工程、土木工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、給排水科學(xué)與工程、水文與水資源工程和工程管理六個專業(yè)。從培養(yǎng)計劃中選擇港口航道與海岸工程和土木工程兩個專業(yè)的專業(yè)核心課程進(jìn)行研究，分析這些課程與高等數(shù)學(xué)知識模塊之間的聯(lián)系。對于和專業(yè)課關(guān)聯(lián)度較高的數(shù)學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加教學(xué)時數(shù)，夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)；而關(guān)聯(lián)度不高或是所用甚少的知識點(diǎn)，做合理精簡，詳略得當(dāng)。

2.教學(xué)方法改革

第一，注重數(shù)學(xué)思想的講授，而非單純講解如何計算。一些重要的思想領(lǐng)會了，理解問題會更深入，知識點(diǎn)的掌握也會更扎實(shí)。比如積分部分內(nèi)容，所有的積分都是按照“分割—近似—求和—求極限”的思維邏輯來處理，領(lǐng)會了這點(diǎn)，那么定積分、二重積分、三重積分、曲線積分和曲面積分的最根本區(qū)別就在于我們進(jìn)行分割時的分割對象。在上述分析過程中，又蘊(yùn)含著“以大化小，以直代曲”這兩個非常直觀的數(shù)學(xué)思想。

第二，重視直觀性教學(xué)法。直觀性教學(xué)法是在教學(xué)過程中運(yùn)用畫圖、類比、動畫等手段，在問題的講解中突出其直觀性，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)直覺。直觀性教學(xué)法可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其理解品質(zhì)和學(xué)習(xí)效率。

第三，應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)與理念，提升教學(xué)水平。建議教師合理使用多媒體，現(xiàn)在很多學(xué)校的高等數(shù)學(xué)教學(xué)均使用電子教案，電子教案承載信息量大，對有些內(nèi)容的呈現(xiàn)更加形象。但是建議教師不要全程使用PPT，由于學(xué)科本身特點(diǎn)，具體解題步驟的講解，電子教案的教學(xué)效果不如黑板教學(xué)理想。

3.增加實(shí)踐性教學(xué)部分

加強(qiáng)學(xué)生的參與性，在教學(xué)過程中加入數(shù)學(xué)實(shí)驗和數(shù)學(xué)建模模塊，將學(xué)生從被動的受教者轉(zhuǎn)變到教學(xué)過程的參與者[5]。數(shù)學(xué)實(shí)驗是一門既有演示性又有實(shí)踐性的課程，目前國際上通用的數(shù)學(xué)軟件有《Maple》、《Mathematica》、《Matlab》、《SPSS》等。高等數(shù)學(xué)課程可以引入《Mathematica》的教學(xué)內(nèi)容，在極限的計算、導(dǎo)數(shù)的計算、二次曲面及積分的計算部分，理論教學(xué)之余加入數(shù)學(xué)軟件的教學(xué)。

在每一章的教學(xué)結(jié)束后，教師給出幾個實(shí)際建模的小例子，這些例子的選擇最好與專業(yè)相貼近。學(xué)生們可以組成研究小組，從中選擇感興趣的問題，或是自己選擇課外相關(guān)題目，嘗試使用已學(xué)的高等數(shù)學(xué)知識來解決實(shí)際問題。數(shù)學(xué)實(shí)驗和數(shù)學(xué)建模的教學(xué)作為理論課的輔助性教學(xué)手段，在教學(xué)時數(shù)和方式上，教師可結(jié)合專業(yè)的需要和數(shù)學(xué)課程教學(xué)的需要來定。

4.網(wǎng)絡(luò)背景下的師生有效互動

當(dāng)今社會，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到生活的方方面面，對高等學(xué)校的教學(xué)組織工作產(chǎn)生很大的影響。如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提高高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量是一個急需解決的問題。本學(xué)期我們項目小組嘗試對學(xué)生采用網(wǎng)絡(luò)答疑的輔助教學(xué)手段，建立QQ群，每周固定時間在線答疑。學(xué)生平時有疑問也可以在網(wǎng)上留言，與學(xué)生及時溝通學(xué)習(xí)狀況，定時上傳學(xué)習(xí)資料，得到較好的反饋。

四、結(jié)束語

高等數(shù)學(xué)的教學(xué)改革與探索，需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況與時代背景來進(jìn)行，不能一蹴而就。我們期望能夠切實(shí)做到從專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際需要出發(fā)，讓高等數(shù)學(xué)課程充分發(fā)揮其基礎(chǔ)課程的作用。同時，隨著改革的深入，在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中可能會出現(xiàn)許多新問題，要對出現(xiàn)的問題進(jìn)行認(rèn)真思考，力爭找到更好的教學(xué)方法以進(jìn)一步提高高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李大潛.關(guān)于高校數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一些宏觀思考[J].中國大學(xué)教育，2010，（1）：6-9.

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[3]張志讓.一般本科院?！洞髮W(xué)數(shù)學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀分析與改革思路研討[J].大學(xué)數(shù)學(xué)，2010，（10）：7-8.

[4]張麗，張文彬.以專業(yè)需求為導(dǎo)向的高等數(shù)學(xué)課程體系研究與探索[J]. 課題項目，2013，（36）：179-180.

[5]朱曉峰，田益民.數(shù)學(xué)軟件在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用—數(shù)學(xué)實(shí)驗一例[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識，2009，39（13）：232-235.

基金項目：2015年遼寧省教育評價協(xié)會項目：以專業(yè)需求為導(dǎo)向的高等數(shù)學(xué)研究與實(shí)踐（PJHYYB15121）