創(chuàng)新視角下獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的教改建議

閆龍龍

摘 要 為提升我院數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，根據(jù)我院能源動(dòng)力類專業(yè)特點(diǎn)，嘗試性提出了以資深專業(yè)課教師教授部分?jǐn)?shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程，從而使學(xué)生了解數(shù)學(xué)知識(shí)在本專業(yè)的具體應(yīng)用，在學(xué)習(xí)過(guò)程中把握側(cè)重點(diǎn)的同時(shí)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，同時(shí)碎片化地了解本專業(yè)的一些基本理論。

關(guān)鍵詞 數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程 教學(xué)改革 創(chuàng)新

0 引言

我院于1999年成立，在前期緊緊依托母體院校雄厚的辦學(xué)資源，得到了快速發(fā)展。2003年，教育部下發(fā)8號(hào)文件，鼓勵(lì)獨(dú)立學(xué)院努力向應(yīng)用型本科院校發(fā)展。2008年，教育部又下發(fā)《獨(dú)立學(xué)院設(shè)置與管理辦法》，重新規(guī)定了有關(guān)獨(dú)立學(xué)院的一些重要內(nèi)容。自此，我院開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，辦學(xué)規(guī)模與教學(xué)質(zhì)量都得到了顯著提升。然而，由于長(zhǎng)期依托母體院校，目前我院仍有許多專業(yè)的教學(xué)模式及專業(yè)課程與母體院校相類似。對(duì)于部分專業(yè)而言，由于獨(dú)立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在與母體相雷同的教學(xué)模式下，經(jīng)常會(huì)存在“課上聽(tīng)不懂，課下用不到”的現(xiàn)象。課程學(xué)習(xí)是人才培養(yǎng)的基石，目前，課程的教學(xué)改革已成為獨(dú)立學(xué)院教學(xué)改革的首要任務(wù)。[1-2]本文將以我院能源動(dòng)力類專業(yè)為例，探討數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的教改建議。

1 數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

眾所周知，高等數(shù)學(xué)是理、工、農(nóng)、經(jīng)、管等專業(yè)的重要基礎(chǔ)理論課，也是培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題、訓(xùn)練思維模式的重要方法。[3]此外復(fù)變函數(shù)、積分變換以及矩陣論等亦是高年級(jí)專業(yè)課學(xué)習(xí)所必不可少的重要基礎(chǔ)課。這些課程的掌握程度將直接關(guān)系到我們理工類專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果。目前，我院大部分?jǐn)?shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的教師還是由理學(xué)院的專任數(shù)學(xué)教師擔(dān)任。上課時(shí)，老師會(huì)對(duì)教材上的知識(shí)點(diǎn)逐個(gè)推導(dǎo)講解。然而，由于缺乏實(shí)際應(yīng)用背景，學(xué)生時(shí)常會(huì)反映學(xué)而不知所用，感覺(jué)所學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，再者，由于數(shù)學(xué)知識(shí)本身的晦澀與系統(tǒng)性，使得數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍較差的獨(dú)立學(xué)院學(xué)生在數(shù)學(xué)課上的學(xué)習(xí)顯得更為吃力，且學(xué)習(xí)效果不佳。

筆者所執(zhí)教的專業(yè)是動(dòng)力工程及工程熱物理，是典型的工科類專業(yè)。一些專業(yè)基礎(chǔ)課需要有深厚的數(shù)學(xué)功底，譬如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等。然而由于學(xué)生大一、大二期間，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)掌握不足，導(dǎo)致專業(yè)課老師在課堂上需要補(bǔ)充大量的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)，出現(xiàn)“流體力學(xué)老師在教高等數(shù)學(xué)”的尷尬局面。課堂上也會(huì)因此浪費(fèi)大量的時(shí)間花費(fèi)在基本的公式推導(dǎo)與講解上，這一現(xiàn)狀嚴(yán)重地影響了專業(yè)課本身的學(xué)習(xí)。這些問(wèn)題需要我們對(duì)數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程在獨(dú)立學(xué)院的建設(shè)進(jìn)行重新思考。

2 對(duì)數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的重新反思

我們常說(shuō)“脫離物理的數(shù)學(xué)是瞎子，脫離數(shù)學(xué)的物理是癱子”，可見(jiàn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論與物理知識(shí)的應(yīng)用是相輔相成、不可偏廢的。對(duì)于大一、大二剛?cè)雽W(xué)的新生而言，缺乏廣泛的物理知識(shí)背景，而數(shù)學(xué)老師在課堂上對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解，往往也只能單純地“就事而論事”，很少會(huì)提及與之相關(guān)的詳細(xì)背景及具體應(yīng)用，致使學(xué)生對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)不夠深刻。而對(duì)于具有廣泛專業(yè)背景知識(shí)的專業(yè)課教師而言，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)常常會(huì)有更為獨(dú)到的認(rèn)識(shí)，可以從本專業(yè)的角度重新對(duì)一些數(shù)學(xué)基本知識(shí)重新闡釋，而且在講解數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，也可以把本專業(yè)的一些基本理論介紹給學(xué)生，讓學(xué)生盡早地接觸到專業(yè)課知識(shí)，從而達(dá)到一石二鳥(niǎo)之功。

譬如據(jù)筆者調(diào)查，本專業(yè)大部分學(xué)生在剛學(xué)完復(fù)變函數(shù)與積分變換這兩門(mén)重要基礎(chǔ)課后，留下的印象更多的是大量的公式推導(dǎo)，約一至兩年后，腦中可能僅僅殘留其中的只言片語(yǔ)，一些概念更是模糊不清。復(fù)數(shù)與復(fù)變函數(shù)是流體力學(xué)中重要的基礎(chǔ)理論，通過(guò)復(fù)變函數(shù)分析可以對(duì)平面勢(shì)流流場(chǎng)有一全新的認(rèn)識(shí)并簡(jiǎn)化流場(chǎng)計(jì)算，而流體力學(xué)老師往往在教大三同學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間幫助學(xué)生回顧這些基礎(chǔ)知識(shí)，從而建立與流體力學(xué)的聯(lián)系。再如，傅立葉級(jí)數(shù)與積分變換是高等數(shù)學(xué)中重要的一部分，其概念抽象，難以理解。然而若賦予工程背景，并借助一些分析軟件，則可以使抽象的數(shù)學(xué)概念，變?yōu)榫唧w生動(dòng)的工程實(shí)例。下面以《高等數(shù)學(xué)》中方波的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為例，應(yīng)用matlab分析軟件對(duì)其進(jìn)行形象化闡釋。

周期性方波信號(hào)在電工學(xué)有廣泛應(yīng)用，在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）中也常作為邊界條件施加在入口邊界。由于對(duì)于三角函數(shù)研究相對(duì)透徹，故常需將方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為三角信號(hào)來(lái)分析。如圖1所示，方波信號(hào)線表示周期為2，幅值為1的周期性方波信號(hào)。通過(guò)三角級(jí)數(shù)展開(kāi)后的形式變?yōu)椋?/p>

取n=11，即對(duì)x（t）進(jìn)行11次分解展開(kāi)后，即可得到圖1中的三角分解信號(hào)線。圖2為通過(guò)“waterfall”函數(shù)將三角分解過(guò)程在三維圖中形象表示出來(lái)。從圖2，結(jié)合式（2-1）可明顯看出，n越大，分解后的信號(hào)越接近原方波信號(hào)。

由以上實(shí)例可看出，通過(guò)專業(yè)背景知識(shí)帶入，學(xué)生一方面可以明確傅立葉級(jí)數(shù)的具體應(yīng)用，對(duì)本專業(yè)內(nèi)一些重要理論建立感性認(rèn)識(shí)，使枯燥的數(shù)學(xué)公式變得有血有肉；另一方面通過(guò)軟件分析，對(duì)傅立葉級(jí)數(shù)的分解過(guò)程有一清晰的認(rèn)識(shí)，從而提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，并加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。

3 對(duì)專業(yè)課老師的要求

就能源動(dòng)力類專業(yè)而言，其口徑寬、適應(yīng)范圍廣、基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程聯(lián)系緊密是其顯著的特點(diǎn)，而且往往還會(huì)有跨學(xué)科的現(xiàn)象。如果由專業(yè)課老師進(jìn)一步承擔(dān)部分?jǐn)?shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程，那么就需對(duì)專業(yè)課授課老師提出更高要求。首先，需要進(jìn)一步加深對(duì)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)；其次，要對(duì)自身專業(yè)知識(shí)及相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)有更深、更廣的認(rèn)知，從而能在全局上把握專業(yè)的整體脈絡(luò)。這樣，專業(yè)課教師在授課的同時(shí)，即可充當(dāng)專業(yè)導(dǎo)師的作用，幫助低年級(jí)同學(xué)迅速認(rèn)識(shí)專業(yè)知識(shí)，把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

大一、大二的數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程是大學(xué)階段的重要課程。針對(duì)目前我院數(shù)學(xué)類課程學(xué)生普遍存在的“課上聽(tīng)不懂，課下用不到”的問(wèn)題，就能源動(dòng)力類工科專業(yè)，嘗試性地提出了由資深的專業(yè)課教師來(lái)教授部分?jǐn)?shù)學(xué)類基礎(chǔ)課，從而加深對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，并幫助同學(xué)盡早碎片化地了解以本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)。

從數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)效果所反映出的這些問(wèn)題可以看出，獨(dú)立學(xué)院的課程教學(xué)存在的問(wèn)題并不是單一的、孤立的矛盾，而是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題，需要我們不斷改革創(chuàng)新，才能真正優(yōu)化整個(gè)教學(xué)模式，從而培養(yǎng)出適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用型特色人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬鵬衛(wèi).高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)改革研究[J].大眾科技，2006.27（3）：143-144.

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