基于CDIO模式的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革探索

郝伶

（泉州信息工程學(xué)院 通識(shí)教育中心，福建 泉州 362000）

基于CDIO模式的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革探索

郝伶

（泉州信息工程學(xué)院 通識(shí)教育中心，福建 泉州 362000）

高等數(shù)學(xué)課程是應(yīng)用型本科高校一門(mén)重要的理論基礎(chǔ)課程，為各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支撐.該課程傳統(tǒng)教學(xué)方法單一，授課內(nèi)容與學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程結(jié)合較少.本文從應(yīng)用型本科院校自身發(fā)展特點(diǎn)和高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，提出問(wèn)題，并針對(duì)所提出的問(wèn)題探索基于CDIO工程教育理念的課程教學(xué)改革方案.

高等數(shù)學(xué)；CDIO；教學(xué)模式；數(shù)學(xué)軟件

1 《高等數(shù)學(xué)》課程概述和現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)對(duì)人才質(zhì)量的要求也進(jìn)一步的加強(qiáng)，人才的發(fā)展離不開(kāi)教育發(fā)展，高等教育因此得到迅速的發(fā)展，高校培養(yǎng)目標(biāo)順應(yīng)時(shí)代潮流開(kāi)始漸漸注重于應(yīng)用型人才質(zhì)量的培養(yǎng)，也更側(cè)重與科學(xué)技術(shù)的融合.《高等數(shù)學(xué)》課程是應(yīng)用型本科高校一門(mén)重要的理論基礎(chǔ)課程，也是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ).它的基本理論滲透到自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、邏輯推理以及基本運(yùn)算能力，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力以及實(shí)際操作能力，具有其他的專(zhuān)業(yè)課不能達(dá)到的獨(dú)特的特點(diǎn).21世紀(jì)科技競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵在于人才競(jìng)爭(zhēng)，這就要求教育中更加注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，全面提高大學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)、進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合應(yīng)用能力，是當(dāng)代高等教育的重要目標(biāo).

當(dāng)代時(shí)期教育事業(yè)飛速發(fā)展，教育改革迫在眉睫，當(dāng)前大多應(yīng)用型本科院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式與教學(xué)方法大多還停留在過(guò)去，教學(xué)中仍未擺脫一些傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端.不利于當(dāng)代專(zhuān)業(yè)的發(fā)展與科技進(jìn)步.存在主要問(wèn)題在于：1.教學(xué)形式較為單一，大多采用教師主導(dǎo)講授，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課的方式，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)能力；2.教學(xué)方法陳舊，我校的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法主要以教師講授為主，學(xué)生學(xué)習(xí)為輔，缺乏實(shí)踐性和靈活性；3.在教學(xué)內(nèi)容上，內(nèi)容過(guò)于寬泛枯燥，授課內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)課程的的結(jié)合較少,不能從專(zhuān)業(yè)知識(shí)的角度引出數(shù)學(xué)問(wèn)題并進(jìn)行講授，現(xiàn)階段所使用的教材，在數(shù)學(xué)理論上篇幅過(guò)多，沒(méi)有根據(jù)本校的實(shí)際情況使用專(zhuān)門(mén)的高等數(shù)學(xué)教材，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高；4.課外缺乏教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，受時(shí)間的影響，教師與學(xué)生之間沒(méi)有充足的互動(dòng)時(shí)間，不能充分的輔導(dǎo)學(xué)生，使得教師對(duì)學(xué)情了解較少，不能很好的根據(jù)制定教學(xué)方案.5.學(xué)生的基礎(chǔ)差異性很大，主要原因在于生源方面，以及地區(qū)差異性，這些都為高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)帶來(lái)了很大的問(wèn)題，同時(shí)這些都為高等數(shù)學(xué)課程改革指明了基本方向.

2 CDIO工程教育理念簡(jiǎn)介

CDIO（Conceive-構(gòu)想；Design-設(shè)計(jì)；Implement-實(shí)施；Operate-操作）作為國(guó)際教育理念和模式之一，是近年來(lái)由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究組織創(chuàng)建的先進(jìn)的教育模式.是充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)他們參與基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)然后應(yīng)用于實(shí)踐的一種交流方式.2005年其教育理念模式被我國(guó)高校引入，2008年召開(kāi)的中國(guó)CDIO工程教育模式研討會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)其在中國(guó)的發(fā)展，CDIO教育理念模式不僅應(yīng)用到學(xué)院院系層面，更應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)甚至一門(mén)課程當(dāng)中.CDIO教育理念模式系統(tǒng)地提出了可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及測(cè)評(píng)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)核心專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，讓學(xué)生能夠在實(shí)踐和課程之間按照有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)了他們的實(shí)際應(yīng)用能力.

3 基于CDIO教育理念模式下的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革

當(dāng)前，全國(guó)很多高校都在進(jìn)行高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革，也都獲得一些不錯(cuò)的成績(jī).教學(xué)改革的核心大都是圍繞著將該課程與實(shí)際應(yīng)用，目標(biāo)是為了培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才.為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的目標(biāo)，必須從高等數(shù)學(xué)實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題出發(fā)，注重學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).本文遵循這一原則，按照CDIO教育教學(xué)理念，提出如下教學(xué)改革方案：

3.1 基于CDIO教育理念模式下的案例教學(xué)

教學(xué)的重要環(huán)節(jié)是引入環(huán)節(jié)，精彩的課堂引入能夠吸引學(xué)生的注意力，并且激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.案例教學(xué)是通過(guò)實(shí)際問(wèn)題情境，引出教學(xué)內(nèi)容，是教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中的引入部分，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)際教學(xué)方法，讓學(xué)生能掌握相同類(lèi)型的知識(shí)點(diǎn)，從而很快掌握知識(shí)要點(diǎn).這一教學(xué)方法是由教師進(jìn)行主導(dǎo)，精選案例，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考并且提出自己的見(jiàn)解.除此之外，案例教學(xué)還需要平衡好從具體到抽象，特殊到一般的關(guān)系，從案例當(dāng)中提取規(guī)律，從而掌握解決具體問(wèn)題的方法.在高等數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，主要引入與實(shí)際生活及所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的一些案例，通過(guò)讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到所學(xué)內(nèi)容在生活中的應(yīng)用，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.

3.2 基于CDIO教育理念模式下的模塊教學(xué)

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中教師通常重視理論知識(shí)、計(jì)算技巧和知識(shí)點(diǎn)的證明，解法，而忽視了對(duì)數(shù)學(xué)素質(zhì)內(nèi)涵的分析以及對(duì)具體問(wèn)題的概括、歸納、總結(jié)和應(yīng)用.對(duì)于同樣的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，僅從數(shù)學(xué)角度去分析與講解，沒(méi)有從專(zhuān)業(yè)角度上，將數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)反射到專(zhuān)業(yè)應(yīng)用中去導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)與學(xué)科運(yùn)用之間出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象.基于這個(gè)問(wèn)題提出了模塊教學(xué)法，這里的模塊教學(xué)先將教學(xué)內(nèi)容分為：基礎(chǔ)模塊-技能模塊-拓展模塊.

高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容須緊密結(jié)合各專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，不同專(zhuān)業(yè)按照不同教學(xué)模塊進(jìn)行教學(xué)，基礎(chǔ)模塊是包含了各個(gè)專(zhuān)業(yè)都要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)理論，如概念、運(yùn)算公式、性質(zhì)等；技能模塊主要注重在各個(gè)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用方面的選擇，例如經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重在經(jīng)濟(jì)生活中的應(yīng)用，而在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生就應(yīng)更注重高等數(shù)學(xué)總所蘊(yùn)含的計(jì)算機(jī)算法思想的闡述與分析；拓展模塊是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的升華.例如導(dǎo)數(shù)這一章節(jié)，概念與性質(zhì)，基本公式與運(yùn)算法則為基礎(chǔ)模塊，技能模塊當(dāng)中在經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)注重在經(jīng)濟(jì)生活中如邊際成本，邊際量運(yùn)用等，在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)注重算法中的運(yùn)用，如運(yùn)用迭加思想將其轉(zhuǎn)化為牛頓迭加公式等.拓展模塊即為應(yīng)用和創(chuàng)新部分.

在實(shí)施的過(guò)程中，基礎(chǔ)模塊由教師主導(dǎo)負(fù)責(zé)完成，技能模塊和拓展模塊按照以下方式進(jìn)行(1)分小組進(jìn)行.一班一班分四五個(gè)小組，推選組長(zhǎng).組與組之間大體上要平衡，成績(jī)好的學(xué)生與成績(jī)差的學(xué)生相搭配；(2)分配任務(wù).教學(xué)內(nèi)容的技能部分，通過(guò)幾項(xiàng)具體的任務(wù)給小組，向?qū)W生具體詳細(xì)地講清任務(wù)，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣.(3)實(shí)施.這一階段教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)小組想辦法，特別是對(duì)有困難的學(xué)生要給予必要的指導(dǎo)，保證每個(gè)小組都能順利完成任務(wù).(4)評(píng)比總結(jié).完成任務(wù)之后，各小組選出代表要依次對(duì)任務(wù)進(jìn)行解說(shuō)，教師就學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、運(yùn)用知識(shí)解決新問(wèn)題的能力以及學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié).

3.3 基于CDIO教育理念模式下的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

高校課程教學(xué)往往受到時(shí)間、地點(diǎn)的限制，使得教師不能充分與學(xué)生互動(dòng)，沒(méi)有辦法做到及時(shí)為學(xué)生答疑解難.時(shí)間一長(zhǎng)，學(xué)生學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題不能及時(shí)得到解決，漸漸就會(huì)失去了學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的耐心，為了克服這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與課外互動(dòng)并舉，確保教師能夠幫助學(xué)生及時(shí)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，籌建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是當(dāng)前必須要著手準(zhǔn)備的問(wèn)題.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是通過(guò)利用當(dāng)前發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)方式向?qū)W生提供豐富的教育資源，在保證學(xué)生自主探索、主動(dòng)學(xué)習(xí)的主體地位的同時(shí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)也能夠?yàn)閺V大師生提供日?；?dòng)的平臺(tái).

該平臺(tái)系統(tǒng)主要包含了在線交流-師生互動(dòng)-日常管理三大模塊.在線交流：主要提供教師答疑區(qū)和交流區(qū)兩種類(lèi)型場(chǎng)所.在線交流，教師區(qū)疑室主要用區(qū)主要用于學(xué)生與教師之間的在線交流學(xué)習(xí)；交流區(qū)實(shí)現(xiàn)師生日?；?dòng)，任課教師和學(xué)生之間的一種線下交流.通過(guò)該功能模塊，學(xué)生與老師之間以郵件方式實(shí)現(xiàn)線下的交流互動(dòng).日常管理：任課教師通過(guò)留言可以向?qū)W生提供學(xué)習(xí)的課件以及課外輔助、布置課外作業(yè)的管理；同時(shí)學(xué)生可以查看教師的留言以及布置的作業(yè).

3.4 基于CDIO教育理念模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高等數(shù)學(xué)課程在實(shí)踐教學(xué)中可適當(dāng)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將部分理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以選修課的形式進(jìn)行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)讓學(xué)生充分自主參與到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，例如數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單應(yīng)用性小課題，指導(dǎo)學(xué)生查閱資料應(yīng)用所學(xué)知識(shí)尋找解決問(wèn)題的思路和方法，并通過(guò)計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)軟件（matlab和mathmatica等）最終達(dá)到解決教學(xué)問(wèn)題的目的.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中能夠更好理解和掌握數(shù)學(xué)的理論知識(shí)及其應(yīng)用.在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練和校內(nèi)數(shù)學(xué)競(jìng)賽活動(dòng)，積極組織我校學(xué)生參加省以及全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽進(jìn)行數(shù)學(xué)軟件的訓(xùn)練與應(yīng)用.我校目前可通過(guò)4-5月份組建校內(nèi)高等數(shù)學(xué)比賽和數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)，選拔得力學(xué)生參加省級(jí)以及全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽.教學(xué)之余采用以賽促教，以賽促學(xué)的方式來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動(dòng)力和學(xué)習(xí)的積極性.

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前時(shí)期，應(yīng)用型本科院校對(duì)高等數(shù)學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)的要求更加注重實(shí)用性和應(yīng)用性，高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革需要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念和教學(xué)方法，同時(shí)改革過(guò)程中也需要得到學(xué)校、教師以及學(xué)生的支持，才能達(dá)到預(yù)期效果.

本文主要是針對(duì)當(dāng)前高等數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，遵循CDIO教育教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行探索，給出教學(xué)改革一些方式.對(duì)于案例教學(xué)，模塊教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)方案還有需要繼續(xù)完善的部分，今后也將會(huì)不斷地對(duì)高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式改革進(jìn)行探索.

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