基于CDIO理念的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法探究

楊明鵬

（莆田學(xué)院，福建 莆田 351100）

基于CDIO理念的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法探究

楊明鵬

（莆田學(xué)院，福建 莆田 351100）

高等數(shù)學(xué)在高校課程體系中處于基礎(chǔ)地位，對于其他各個學(xué)科的發(fā)展都有著非常積極的作用.在新的發(fā)展背景下，高等數(shù)學(xué)出現(xiàn)了一些新的變化，傳統(tǒng)單一的教學(xué)方法嚴(yán)重影響了課程教學(xué)的效果，課程內(nèi)容也沒有與學(xué)生的專業(yè)課程有機(jī)結(jié)合在一起，無法吸引學(xué)生的注意力.本文基于CDIO理念，分析了當(dāng)前高等數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問題，并就CDIO理念下高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的有效措施進(jìn)行了探討.

CDIO理念；高等數(shù)學(xué)；教學(xué)改革

高等數(shù)學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力方面有著不容忽視的影響，是理工學(xué)科的一門重要的公共基礎(chǔ)課程，對于培養(yǎng)專業(yè)人才意義重大，對高等數(shù)學(xué)進(jìn)行更好的建設(shè)和發(fā)展，是提升高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵.不過在相關(guān)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，我國高校高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)中存在著一些問題，影響了教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要及時做好教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革創(chuàng)新.

1 CDIO理念概述

CDIO屬于一種國際通用的工程教育模式，代表了構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）以及運(yùn)作（Operate），強(qiáng)調(diào)將產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的全生命周期為載體，引導(dǎo)學(xué)生主動參與，在明確課程之間聯(lián)系的前提下，通過理論聯(lián)系實(shí)踐的方式來對工程進(jìn)行學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生工程基礎(chǔ)知識、工程系統(tǒng)能力、個人能力和團(tuán)隊(duì)能力的培養(yǎng).

2005年，CDIO教育理念被我國高校引入，2008年的CDIO工程教育模式研討會則推動了該理念在我國的進(jìn)一步發(fā)展，使得其在高校院系層面得到了應(yīng)用，甚至體現(xiàn)在單一的課程中，通過理論與實(shí)踐相互結(jié)合的形式，能夠有效提升學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣，對學(xué)生的知識應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)和提升[1].

2 高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，社會對于人才的需求進(jìn)一步提升，不僅要求人才的數(shù)量，更強(qiáng)調(diào)人才的質(zhì)量，高等教育也因此得到了迅猛發(fā)展.對于高校而言，高等數(shù)學(xué)是一門非常重要的基礎(chǔ)理論課程，可以為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)，對學(xué)生的抽象思維能力和邏輯推理能力進(jìn)行培養(yǎng)，提升其對于專業(yè)知識的實(shí)踐應(yīng)用能力，有著其他專業(yè)課程無法比擬的優(yōu)勢.新形勢下，教育改革變得迫在眉睫，而現(xiàn)階段多數(shù)應(yīng)用型本科院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式依然在沿用傳統(tǒng)，沒有能夠及時創(chuàng)新，在教學(xué)環(huán)節(jié)也表現(xiàn)出一些問題：一是重視不足，主要體現(xiàn)在學(xué)生層面，部分學(xué)生將注意力更多的集中在專業(yè)課程方面，不僅對于高等數(shù)學(xué)，對于其他非專業(yè)課程同樣不夠重視，或者雖然在掌握了高等數(shù)學(xué)的基本知識，但是在實(shí)際應(yīng)用中僅限于簡單計算，無法充分發(fā)揮高等數(shù)學(xué)應(yīng)有的作用[2].二是方法落后，多數(shù)情況下高等數(shù)學(xué)教學(xué)采用的依然是教師主導(dǎo)的灌輸式教學(xué)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和能動性無法得到有效發(fā)揮，影響了其對于高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣[3].三是內(nèi)容枯燥，缺乏與專業(yè)課程的相互結(jié)合，無法從專業(yè)課的角度引出數(shù)學(xué)問題，過于強(qiáng)調(diào)理論性，使得學(xué)生對高等數(shù)學(xué)缺乏學(xué)習(xí)積極性.

3 基于CDIO理念的高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革

在CDIO理念下，對于高等數(shù)學(xué)教學(xué)提出了幾點(diǎn)新要求，一是強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，二是關(guān)注學(xué)生能力培養(yǎng)，三是重視學(xué)生整體素質(zhì).在這樣的理念下，高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式的改革應(yīng)該從以下幾個方面著手.

3.1 激發(fā)學(xué)生興趣

在CDIO理念中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，需要改變傳統(tǒng)教師為主的教學(xué)模式，尊重學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與到教學(xué)活動中.從高校數(shù)學(xué)教師的角度，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)對學(xué)生非智力因素的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對于高等數(shù)學(xué)的興趣，實(shí)現(xiàn)智力因素與非智力因素的有機(jī)結(jié)合，以更好地對學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)和數(shù)學(xué)能力進(jìn)行培養(yǎng).例如，在新學(xué)期開始時，教師可以專門抽出一定的課時，對數(shù)學(xué)的魅力和重要性進(jìn)行講解，通過與生活實(shí)例相結(jié)合的方式，強(qiáng)調(diào)高等數(shù)學(xué)的實(shí)用性.而在日常教學(xué)中，應(yīng)該對知識點(diǎn)的背景進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解，不需要一味強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)本身，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，使得學(xué)生能夠切身感受到高等數(shù)學(xué)的作用[4].

3.2 強(qiáng)化教師能力

從適應(yīng)CDIO理念的角度，應(yīng)該強(qiáng)化教師的專業(yè)能力，確保其能夠了解每一個學(xué)生，關(guān)注學(xué)生的專業(yè)課程和未來發(fā)展.對于高校而言，應(yīng)該安排固定的數(shù)學(xué)教師進(jìn)行相應(yīng)院系高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作，然后每學(xué)期開展若干次數(shù)學(xué)教師與專業(yè)課教師的溝通交流，對教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行明確.同時，應(yīng)該安排數(shù)學(xué)教師進(jìn)行專業(yè)講座，確保在高等數(shù)學(xué)教學(xué)化解，可以更好地融入專業(yè)應(yīng)用實(shí)例，確保學(xué)生可以了解高等數(shù)學(xué)在解決專業(yè)問題方面的作用和優(yōu)勢，提升其數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.不僅如此，高校還應(yīng)該安排優(yōu)秀教師的公開課，為其他教師提供學(xué)習(xí)的模板，對于年輕教師，也可以開展一對一幫帶活動，提升全體數(shù)學(xué)教師的CDIO能力，以保證高等數(shù)學(xué)的教學(xué)效果.

3.3 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論證明以及解題技巧的教學(xué)，沒有重視數(shù)學(xué)實(shí)用性教學(xué)，也就難以激發(fā)學(xué)生對于學(xué)習(xí)的積極性.因此，在CDIO理念下，需要對數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，增加一些實(shí)踐性內(nèi)容和應(yīng)用案例.在日常教學(xué)中以及實(shí)驗(yàn)課程中，應(yīng)該合理融入專業(yè)應(yīng)用實(shí)例，通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用Matlab軟件來對問題進(jìn)行解決，使得學(xué)生可以在實(shí)踐中自主學(xué)習(xí).從學(xué)生自身的實(shí)際情況以及專業(yè)課程的需求，對高等數(shù)學(xué)教學(xué)的具體內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，拓展教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，同時對于不同專業(yè)需要設(shè)置不同數(shù)學(xué)課程結(jié)構(gòu).需要適當(dāng)對數(shù)學(xué)理論的推理過程進(jìn)行簡化，強(qiáng)調(diào)對一些常規(guī)解題方法的講解，不需要過度強(qiáng)調(diào)解題技巧.另外，可以增加數(shù)學(xué)建模課程，鼓勵學(xué)生參與相應(yīng)的競賽，將課堂教學(xué)與課外活動結(jié)合起來，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的能力和素養(yǎng)[5].

3.4 創(chuàng)新教學(xué)方法

應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)教師講解、學(xué)生聽講的教學(xué)模式，推動教學(xué)方法的多樣化，以更好地提升教學(xué)效果.比較有效的教學(xué)方法有：一是案例教學(xué)，以教師為主導(dǎo)進(jìn)行案例挑選，結(jié)合案例提出問題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，提出自身的見解.在這個過程中，需要合理把握具體與抽象、特殊與一般的關(guān)系，使得學(xué)生能夠掌握解決具體問題的方法.二是模塊教學(xué)，將高等數(shù)學(xué)與專業(yè)課程結(jié)合起來，不同專業(yè)采用不同教學(xué)模塊，如基礎(chǔ)模塊、技能模塊、拓展模塊等.基礎(chǔ)模塊應(yīng)該包含所有專業(yè)必須掌握的基礎(chǔ)知識，如公式、定理、性質(zhì)等；技能模塊偏重于專業(yè)應(yīng)用方向，以計算機(jī)專業(yè)為例，需要包含高等數(shù)學(xué)中的計算機(jī)算法思想；拓展模塊強(qiáng)調(diào)對知識點(diǎn)的升華，以導(dǎo)數(shù)為例，其中的概念、公式等屬于基礎(chǔ)模塊的內(nèi)容.技能模塊強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用，拓展模塊強(qiáng)調(diào)在應(yīng)用基礎(chǔ)上的創(chuàng)新.通過模塊設(shè)置、學(xué)生分組、任務(wù)分配、具體落實(shí)以及評價總結(jié)，推動教學(xué)活動的順利開展.三是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，高校需要構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)在線交流和師生互動，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)活動可以隨時隨地展開[6-7].四是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，通過實(shí)驗(yàn)來對理論知識進(jìn)行講解和驗(yàn)證.在實(shí)際操作中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以采用選修課的形式，引導(dǎo)學(xué)生自主參與，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式可以采用數(shù)學(xué)建?；蛘邤?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過簡單性的應(yīng)用課題，鼓勵學(xué)生通過自主查閱資料的方式來對問題進(jìn)行分析和解決，也可以通過計算機(jī)及相應(yīng)的數(shù)學(xué)軟件，提升教學(xué)的有效性.通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更好地對高等數(shù)學(xué)的相關(guān)知識進(jìn)行理解和應(yīng)用.

3.5 完善評價體系

針對當(dāng)前考試為主的評價體系，應(yīng)該及時做出改進(jìn)，將教學(xué)過程評價融入其中.高校必須認(rèn)識到，高等數(shù)學(xué)中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程強(qiáng)調(diào)的是對學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，需要對考核方式進(jìn)行改進(jìn)，采用理論考試搭配技能考核的方式，理論考試的成績占總成績的70%，其余30%為實(shí)驗(yàn)成績和平時成績.另外，還應(yīng)該增加對于高等數(shù)學(xué)的半期考試，確保學(xué)生能夠?qū)ζ谀┛荚囍械念}型有所了解，提升復(fù)習(xí)的針對性，減輕考試壓力.應(yīng)該加大日?？己肆Χ龋瑢ζ綍r成績和期末考試成績的比例進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，關(guān)注學(xué)習(xí)過程，幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識.

3.6 滲透建模思想

CDIO教學(xué)理念的核心是鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，而數(shù)學(xué)建模實(shí)踐正是這種思想的一種有效體現(xiàn).數(shù)學(xué)教師可以在教學(xué)中引入數(shù)學(xué)建模思想，引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)的實(shí)用性出發(fā)，通過多種多樣的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，對學(xué)生數(shù)學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)，確保學(xué)生能夠了解高等數(shù)學(xué)的內(nèi)涵，對其中所蘊(yùn)含的方法進(jìn)行展示，將其作為學(xué)習(xí)的工具.在教學(xué)中，需要確保學(xué)生具備初步的數(shù)學(xué)建模能力以及知識應(yīng)用能力，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識對實(shí)際問題進(jìn)行解決，要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建、模型求解的全過程，以實(shí)踐教學(xué)為依托，構(gòu)建起完善的學(xué)習(xí)平臺，激發(fā)學(xué)生對于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極性.例如，可以在教學(xué)中引入學(xué)生日常生活中的常見問題：食堂座位問題，在中午或者下午的就餐高峰，有限的食堂座位無法滿足學(xué)生就餐需求，通過數(shù)學(xué)建模，能不能對這個問題進(jìn)行解決呢？通過這樣的方式，可以在教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想，使得學(xué)生可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中成長.

4 結(jié)語

總而言之，在新時期，高等數(shù)學(xué)教學(xué)面臨著許多新的要求，也暴露出一些新問題，需要高校的重視，遵循CDIO教學(xué)理念，分析高等數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，推動教學(xué)模式改革創(chuàng)新，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，對教師隊(duì)伍進(jìn)行強(qiáng)化，配合多樣化的教學(xué)方法和完善的評價體系，提升高等數(shù)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和水平，推動學(xué)生的健康成長.

〔1〕王茗倩.基于CDIO的高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)模式的探討[J].新教育時代電子雜志：教師版,2014(7):1-4.

〔2〕郭佳,許霞.CDIO理念下的高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式探究[J].科教導(dǎo)刊,2013(1):137-138.

〔3〕黃曉紅,胡振華.基于CDIO理念的高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式初探[J].科技致富向?qū)?2011(24):25.

〔4〕曹丹華,武樹彬,李經(jīng)平,等.基于 CDIO 理念的光電系統(tǒng)課程設(shè)計實(shí)踐教學(xué)改革 [J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(4):249-251.

〔5〕潘紅艷.基于CDIO理念的環(huán)形教學(xué)模式研究[J].職業(yè)教育研究,2011(12):145-146.

〔6〕郝伶.基于CDIO模式的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然版）,2017,33(8):172-173.

〔7〕周慶新,王鳳瓊,楊英.CDIO模式下高等數(shù)學(xué)課程的改革研討[J].教育教學(xué)論壇,2016(32):110-111.

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