《工程數(shù)學(xué)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與思考

孫永征　侍紅軍

摘要：《工程數(shù)學(xué)》課程是繼《高等數(shù)學(xué)》之后的又一門十分重要的大學(xué)公共基礎(chǔ)課，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難激發(fā)學(xué)生真正的學(xué)習(xí)興趣，因此《工程數(shù)學(xué)》課程的教學(xué)方式需要進(jìn)行多方面的改革探索，例如，在課程教學(xué)中適當(dāng)添加數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正做到“學(xué)有所思，學(xué)有所用”，從而能夠激發(fā)學(xué)生對于本課程的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，進(jìn)一步提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)與實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：工程數(shù)學(xué)；教學(xué)方法改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）33-0031-02

一、引言

大學(xué)數(shù)學(xué)課程在我國高等學(xué)校的所有課堂教學(xué)中占有非常重要地位，而《工程數(shù)學(xué)》是繼《高等數(shù)學(xué)》之后的又一門十分重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，我校大部分工科專業(yè)如：計(jì)算機(jī)、通信、電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、能源、化工等，都要求學(xué)習(xí)《工程數(shù)學(xué)》。學(xué)習(xí)《工程數(shù)學(xué)》不僅可以為工科學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，為進(jìn)一步的科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還可以進(jìn)一步培養(yǎng)大學(xué)生的邏輯思維能力與空間想象能力。因此，提高《工程數(shù)學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量將會(huì)直接促進(jìn)大學(xué)生的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的發(fā)展。

二、《工程數(shù)學(xué)》課程改革的必要性

在目前的《工程數(shù)學(xué)》課程教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般都是以定理、證明、例題作為主要內(nèi)容，一般是先給出定理的內(nèi)容，然后給出證明，最后再講幾個(gè)例題。這樣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式很容易使學(xué)生進(jìn)入一種學(xué)習(xí)誤區(qū)：學(xué)習(xí)《工程數(shù)學(xué)》就是圍繞具體數(shù)學(xué)公式進(jìn)行的推演和計(jì)算。同學(xué)們即使能夠聽懂證明過程，掌握對應(yīng)解題方法，也不知道學(xué)到的知識有什么用，如何用，很難激發(fā)學(xué)生的真正學(xué)習(xí)興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，高校教育工作者們進(jìn)行了多方面的積極探索，既有對于具體教學(xué)方法及教學(xué)策略的探討，也有對于具體數(shù)學(xué)工具及應(yīng)用軟件的分析與研究。習(xí)近平總書記指出，我國高等教育肩負(fù)著培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)者和接班人的重大任務(wù)，只有培養(yǎng)出一流人才的高校，才能夠成為世界一流大學(xué)。辦好我國高校，辦出世界一流大學(xué)，必須牢牢抓住全面提高人才培養(yǎng)能力這個(gè)核心點(diǎn)。從我們每一位高校教育工作者的角度出發(fā)，筆者認(rèn)為首先應(yīng)該兢兢業(yè)業(yè)上好每一堂課，不斷改進(jìn)提高自身的教學(xué)方法與水平，具體到《工程數(shù)學(xué)》課程來說，各種有益的教學(xué)改革都可以嘗試，因此在課程教學(xué)中適當(dāng)添加數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正做到“學(xué)有所思，學(xué)有所用”，激發(fā)學(xué)生對于本課程的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，進(jìn)一步提高大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。馬克思曾經(jīng)總結(jié)過，一種科學(xué)只有成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)的時(shí)候，才能達(dá)到真正完善的地步。

三、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與眾多數(shù)學(xué)計(jì)算軟件功能的日益強(qiáng)大，很多同學(xué)已經(jīng)不滿足于只會(huì)求解一些非常簡單的課后習(xí)題，他們面臨著在自己相關(guān)專業(yè)課程中解決更復(fù)雜實(shí)際問題的需要。作為高校教師，我們應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生從復(fù)雜的理論推導(dǎo)與計(jì)算中解放出來，適當(dāng)增加利用數(shù)學(xué)計(jì)算軟件解決更復(fù)雜實(shí)際問題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。具體課程教學(xué)改革探索如下。

1.結(jié)合學(xué)生專業(yè)，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和“十三五”計(jì)劃的實(shí)施，對高等教育的人才培養(yǎng)模式和質(zhì)量都提出了新的標(biāo)準(zhǔn)和要求。近年來，我國高等學(xué)校的教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)整和優(yōu)化普通高校學(xué)科、專業(yè)體系布局結(jié)構(gòu)，已成為目前全國高校改革和發(fā)展的迫切任務(wù)。2017年5月7日，中山大學(xué)官方微信平臺(tái)發(fā)布了最新一輪本科專業(yè)辦學(xué)評估意見，決定調(diào)整或暫停18個(gè)本科專業(yè)的2017年招生，這在社會(huì)上引起了較大爭議。如果不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展就只能被無情淘汰，不僅專業(yè)設(shè)置是如此，課程設(shè)置也是如此，應(yīng)當(dāng)圍繞學(xué)生專業(yè)，有針對性地創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)《工程數(shù)學(xué)》的主要目的是為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課服務(wù)，需要把工程數(shù)學(xué)和學(xué)生的所學(xué)專業(yè)有機(jī)地結(jié)合起來。因此，工程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)隨專業(yè)的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。精選教材內(nèi)容，彰顯專業(yè)特色，將過去工程數(shù)學(xué)單一的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌瑢I(yè)特色的，適合不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。由于中國礦業(yè)大學(xué)是以理工科為主的綜合型大學(xué)，幾乎所有專業(yè)都需要學(xué)習(xí)線性代數(shù)與概率統(tǒng)計(jì)，所以我校將上述兩部分內(nèi)容單獨(dú)開設(shè)課程；而場論和積分變換只有在信電與計(jì)算機(jī)學(xué)院等部分專業(yè)課程中才會(huì)涉及到，因此我們對這部分專業(yè)單獨(dú)開設(shè)了工程數(shù)學(xué)A、B課程；同時(shí)在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)經(jīng)過充分與對方專業(yè)課程任課教師探討，擴(kuò)充了積分變換部分的教學(xué)內(nèi)容，通過不斷更新教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)計(jì)算軟件應(yīng)用的多方面立體互動(dòng)的教學(xué)方法，取得了相當(dāng)不錯(cuò)的教學(xué)效果。

2.實(shí)例分析突出互動(dòng)性、趣味性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)計(jì)算軟件有機(jī)地結(jié)合起來，例如Matlab仿真軟件中包含許多不同種類的專用工具箱，可以為信電及計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的分析與設(shè)計(jì)提供很多方便。進(jìn)行通過學(xué)習(xí)Matlab等數(shù)學(xué)軟件的使用方法，精選部分經(jīng)典實(shí)例分析，突出師生之間的互動(dòng)，通過生動(dòng)的函數(shù)變換、快捷的復(fù)雜公式求解培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手興趣以及利用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算處理數(shù)據(jù)的能力。課程教學(xué)不能是傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)，應(yīng)當(dāng)以人為本，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，例如在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)例題時(shí)可以讓學(xué)生自己組織團(tuán)隊(duì)參與，自主設(shè)計(jì)課程章節(jié)的相關(guān)實(shí)例，作為教師應(yīng)當(dāng)關(guān)注并引導(dǎo)學(xué)生討論問題的重難點(diǎn)，提高學(xué)生的參與度，突出互動(dòng)性、趣味性。除此之外，有條件的高校還可以通過組織各種豐富多彩的課外實(shí)驗(yàn)科技活動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題，解決問題的能力，增強(qiáng)協(xié)作和團(tuán)隊(duì)意識，提高創(chuàng)新能力，為今后的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

3.改革課程考核方式，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)納入過程考核?，F(xiàn)在很多大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度并不端正，主要體現(xiàn)在平時(shí)學(xué)習(xí)比較松懈，直到期末考試復(fù)習(xí)前才稍微緊張一點(diǎn)，甚至個(gè)別學(xué)生直到考試也不復(fù)習(xí)。這些不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣應(yīng)該是由多方面因素造成的，例如不少學(xué)生認(rèn)為高中三年太辛苦，上了大學(xué)以后要好好通過美食、美景、戀愛放松一下自己；還有人認(rèn)為所學(xué)的專業(yè)知識與今后從事的工作沒有關(guān)系，沒有必要花大力氣去學(xué)習(xí)；個(gè)別學(xué)生認(rèn)為個(gè)人的成功大部分取決于自己的家庭背景、社會(huì)人脈，與自己的努力相關(guān)度不大。當(dāng)然還有一些其他因素，例如如今很多高校教師忙于科研績效、掙工分，無暇去關(guān)心自己的學(xué)生；學(xué)校管理部門認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)是成年人，該學(xué)會(huì)對自己的行為負(fù)責(zé)，只要不出點(diǎn)事，他們愛干嘛干嘛。筆者認(rèn)為最主要因素還是取決于教師本身，如果高校教師能夠認(rèn)真履行教師職責(zé)，多花點(diǎn)力氣在教學(xué)環(huán)節(jié)，平時(shí)對學(xué)生多一點(diǎn)關(guān)心，應(yīng)該會(huì)扭轉(zhuǎn)這股不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣；另外高校管理部門應(yīng)該對傳統(tǒng)成績考核方式進(jìn)行改革，從多方面、多階段綜合評定學(xué)生的課程成績。

目前很多高校已經(jīng)實(shí)行了“以過程性考核為主”（整個(gè)學(xué)習(xí)過程全程關(guān)注）的綜合成績考核制度，不斷改革高校教師的傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和方式。所謂的“過程性考核為主”強(qiáng)調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)狀況以及階段性學(xué)習(xí)成果多方面、多階段的考核，不僅關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也關(guān)注學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，不僅關(guān)注學(xué)生的課堂教學(xué)，也關(guān)注課外實(shí)踐教學(xué)，是對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果綜合考察的創(chuàng)新考核制度。中國礦業(yè)大學(xué)很早就已經(jīng)全面推行了過程性考核方式，我們工程數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)在具體教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，實(shí)行“以精講為主，實(shí)驗(yàn)為輔，學(xué)以致用”的新型教學(xué)模式，及時(shí)關(guān)注整個(gè)教學(xué)過程的每一個(gè)具體環(huán)節(jié)，在實(shí)際操作中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)報(bào)告也作為平時(shí)成績也納入考核，引導(dǎo)學(xué)生改善學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方式，變被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主動(dòng)式學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力。

四、總結(jié)

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，結(jié)合專業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)其綜合解決實(shí)際問題的能力以及創(chuàng)新能力，需要對《工程數(shù)學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容與方法不斷進(jìn)行改革。目前，在我校工程數(shù)學(xué)課程中增加的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)已經(jīng)初步體現(xiàn)出了一定效果，改變了學(xué)生的不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣，增加了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情，真正做到了“學(xué)有所思，學(xué)有所用”，從而充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，進(jìn)一步提高大學(xué)生的綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力。

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