孫和軍 王海俠
摘? ? 要:“雙一流”建設(shè)是我國(guó)建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó)的重大戰(zhàn)略決策。在這一建設(shè)的進(jìn)程中,我們必須重視數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課程對(duì)理工科大學(xué)“雙一流”建設(shè)的基礎(chǔ)性支撐作用。文章分析了在“雙一流”建設(shè)背景下數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課肩負(fù)的重任和存在的問(wèn)題,提出了面向“雙一流”建設(shè)的理工科大學(xué)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)改革策略。
關(guān)鍵詞:“雙一流”建設(shè);數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1002-4107(2019)06-0031-03
《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》[1]為我國(guó)未來(lái)30多年的高等教育發(fā)展制定了一個(gè)總體目標(biāo),世界一流大學(xué)和一流學(xué)科(簡(jiǎn)稱“雙一流”)建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單[2]的發(fā)布標(biāo)志著“雙一流”建設(shè)正式拉開(kāi)帷幕。一流的高校應(yīng)該有一流的本科。作為建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的重要內(nèi)涵、關(guān)鍵基礎(chǔ)和基本特征,一流的本科教育就是要培養(yǎng)更多能夠勝任創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)重任的創(chuàng)新型人才。在此背景下,理工科高校正在著力深化本科教育教學(xué)改革,而數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課是其重要的組成部分。站在新的起點(diǎn)上,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課要通過(guò)教學(xué)改革路徑的探索在理工科高?!半p一流”建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。下面我們從理工科數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課程肩負(fù)的重任、面臨的問(wèn)題和教學(xué)改革策略三個(gè)方面對(duì)“雙一流”建設(shè)背景下理工科大學(xué)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)改革做一些探討。
一、肩負(fù)的重任
在“雙一流”建設(shè)的背景下,“堅(jiān)持以學(xué)科為基礎(chǔ)”被確定為新時(shí)期高校建設(shè)的基本原則。而現(xiàn)代學(xué)科的發(fā)展表現(xiàn)為在分化的同時(shí)也不斷交叉融合,并且交叉融合的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。學(xué)科交叉滲透有助于形成跨越單一學(xué)科性的新學(xué)科體系,是大學(xué)培育新興學(xué)科、提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要戰(zhàn)略措施。近現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的歷史表明,科學(xué)上的重大突破、新的生長(zhǎng)點(diǎn)乃至新學(xué)科的產(chǎn)生常常是在不同學(xué)科間的交叉滲透過(guò)程中形成的。學(xué)科的交叉滲透提高了知識(shí)創(chuàng)新的速度和密度。從世界著名高校的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看[3],學(xué)科交叉滲透也是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、提升理工科人才融合多學(xué)科知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題能力的有效途徑。
為了建設(shè)“雙一流”、實(shí)現(xiàn)理工學(xué)科的交叉滲透,就不能忽視數(shù)學(xué)對(duì)理工學(xué)科和人才培養(yǎng)的支撐性作用。事實(shí)上,數(shù)學(xué)號(hào)稱“科學(xué)之母”,是其他理工學(xué)科理論科學(xué)化的重要工具,在理工學(xué)科的眾多研究方向中有著廣泛的應(yīng)用,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的語(yǔ)言和工具。數(shù)學(xué)的理論和應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)產(chǎn)品的個(gè)性化定制、企業(yè)決策的精準(zhǔn)分析為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供動(dòng)力,地圖軟件測(cè)算擁堵路段、購(gòu)物軟件精準(zhǔn)推送產(chǎn)品為大家的生活提供便利,而這些應(yīng)用的背后無(wú)不是數(shù)學(xué)在起著重要的支撐作用。美國(guó)自然科學(xué)基金委曾經(jīng)提出:當(dāng)代科學(xué)的研究正在日益呈現(xiàn)出數(shù)學(xué)化的趨勢(shì)。
作為面向理工科專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的重要公共基礎(chǔ)課,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課在“數(shù)學(xué)課+自然科學(xué)基礎(chǔ)課+專業(yè)基礎(chǔ)課+專業(yè)實(shí)踐”的理工科高校課程體系中占據(jù)著重要地位。一方面,大學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)和鮮明的知識(shí)層次,綜合了簡(jiǎn)單性、復(fù)合性、嚴(yán)密性和一般性特點(diǎn)。正如美國(guó)著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、科學(xué)院院士格林姆(James Glimm,1934年— )所指出的:“數(shù)學(xué)為組織和構(gòu)造知識(shí)提供了方法,以至于當(dāng)用于技術(shù)時(shí)就能使科學(xué)家和工程師們生產(chǎn)出系統(tǒng)的、能復(fù)制的,并且是可以傳播的知識(shí)。分析、設(shè)計(jì)、建模、模擬(仿真)及其具體實(shí)施就可能變成高效加結(jié)構(gòu)良好的活動(dòng)?!盵4]通過(guò)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí),學(xué)生能對(duì)現(xiàn)代數(shù)學(xué)基礎(chǔ)部分內(nèi)容有一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),形成數(shù)學(xué)計(jì)算、數(shù)學(xué)形式、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)用等能力,進(jìn)而為其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和將來(lái)從事現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐奠定必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
同時(shí),數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課在培養(yǎng)理工科人才科學(xué)精神、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人格方面也發(fā)揮著積極的作用。德國(guó)著名數(shù)學(xué)家克萊因(Felix Christian Klein,1849—1925年)曾經(jīng)這樣概括數(shù)學(xué)的作用:“數(shù)學(xué)是一種精神,一種理性的精神。正是這種精神,激發(fā)、促進(jìn)、鼓舞并驅(qū)使人類的思維得以運(yùn)用到最完善的程度,亦正是這種精神,試圖決定性地影響人類的物質(zhì)、道德和社會(huì)生活;試圖回答有關(guān)人類自身存在提出的問(wèn)題;努力去理解和控制自然;盡力去探求和確立已經(jīng)獲得知識(shí)的最深刻的和最完美的內(nèi)涵?!笔聦?shí)上,在數(shù)學(xué)定義、推導(dǎo)、證明和演繹的過(guò)程中,學(xué)習(xí)者要綜合運(yùn)用推理、分析、歸納、比較、判斷、概括等多種思維,從而可以有效地提升抽象思維能力、邏輯思維能力和直覺(jué)思維能力的水平。
因此,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課是“雙一流”建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。理工科大學(xué)的“雙一流”建設(shè)必須要有一流的數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)做支撐。
二、存在的問(wèn)題和教學(xué)改革策略的思考
當(dāng)前理工科數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)還存在著一些亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題:教學(xué)理念相對(duì)滯后、對(duì)理工科教學(xué)需求關(guān)注不足、教學(xué)不能滿足多樣化人才培養(yǎng)的需要、信息技術(shù)與教學(xué)融合程度不高等問(wèn)題都在困擾著理工科數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課的教學(xué)。這些問(wèn)題直接制約著數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課在“雙一流”建設(shè)中作用的發(fā)揮。針對(duì)以上問(wèn)題,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課應(yīng)積極探索面向“新工科建設(shè)”的教學(xué)改革策略,以期在理工科高?!半p一流”建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
(一)對(duì)接優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的需求,推動(dòng)理工學(xué)科的交叉滲透
理工科高校建設(shè)一流的理工學(xué)科離不開(kāi)數(shù)學(xué)的支撐。而當(dāng)前的數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)對(duì)其他理工學(xué)科的教學(xué)需求關(guān)注不足,在一定程度上人為地割裂了數(shù)學(xué)和其他理工學(xué)科之間的聯(lián)系。這就為數(shù)學(xué)與理工學(xué)科知識(shí)的聯(lián)系和交叉設(shè)置了障礙,造成了理工科學(xué)生較為狹隘的學(xué)習(xí)視野和有所欠缺的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在“雙一流”建設(shè)中,我們要將理工學(xué)科的教學(xué)需求轉(zhuǎn)化為教學(xué)改革的重要?jiǎng)恿?,要分析學(xué)校優(yōu)勢(shì)學(xué)科人才培養(yǎng)對(duì)數(shù)學(xué)的教學(xué)需求,尋找與學(xué)校其他學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)對(duì)接口,以便更好地適應(yīng)當(dāng)今科學(xué)發(fā)展和人才培養(yǎng)的要求。
數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課要對(duì)接優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的需求,尋找數(shù)學(xué)與理工科專業(yè)發(fā)展之間的聯(lián)系,采用恰當(dāng)?shù)男问胶头椒ㄔ趯W(xué)科交叉滲透上下功夫,著力解決數(shù)學(xué)對(duì)其他學(xué)科的應(yīng)用能力培養(yǎng)需求關(guān)注不足的問(wèn)題。例如,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課所涉及的理論和方法在本科生后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和學(xué)科研究中有著眾多應(yīng)用。我們可以利用案例式教學(xué)、研究性教學(xué)(包括啟發(fā)式、討論式、參與式、互動(dòng)式等)在數(shù)學(xué)理論與理工科應(yīng)用之間架設(shè)橋梁,在知識(shí)點(diǎn)引入、背景介紹、問(wèn)題設(shè)計(jì)、理論應(yīng)用等環(huán)節(jié)做好課程教學(xué)情景的設(shè)計(jì)。通過(guò)增加數(shù)學(xué)與理工科之間的聯(lián)系,幫助學(xué)生建立跨學(xué)科的知識(shí)框架,為其將來(lái)把數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于理工科相關(guān)創(chuàng)新研究實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。
同時(shí),我們要建立數(shù)學(xué)理論與理工科專業(yè)應(yīng)用之間的橋梁,加強(qiáng)同理工科后續(xù)專業(yè)課程的對(duì)接和聯(lián)系,建立與其他學(xué)科相關(guān)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的交流聯(lián)系通道。例如,大數(shù)據(jù)分析是工業(yè)4.0核心內(nèi)容中所列九大先進(jìn)技術(shù)之一[5-6],許多高校在“雙一流”建設(shè)中都設(shè)立了大數(shù)據(jù)專業(yè)。而從事大數(shù)據(jù)科學(xué)的工程創(chuàng)新人才需要融合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、信息處理等學(xué)科的理論。因此,我們可以分析大數(shù)據(jù)科學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)的知識(shí)需求,建立跨學(xué)科專業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì),解決大數(shù)據(jù)專業(yè)學(xué)生對(duì)相關(guān)數(shù)學(xué)理論、思想和方法的學(xué)習(xí)需求。
(二)樹(shù)立以“學(xué)”為中心的教學(xué)理念,推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變
學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量是檢驗(yàn)“雙一流”的根本標(biāo)準(zhǔn)。而教學(xué)觀念對(duì)與學(xué)生培養(yǎng)密切相關(guān)的課程教學(xué)起著指導(dǎo)和統(tǒng)率作用。當(dāng)前數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)理念相對(duì)滯后,教師仍然是以“教”為中心,仍然是知識(shí)傳遞、灌輸者的角色定位,只關(guān)注如何教,很少研究學(xué)生如何學(xué)。課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的高效傳遞和成績(jī)的提升。這樣的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生自我學(xué)習(xí)動(dòng)力和潛能關(guān)注不足,學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。在“雙一流”建設(shè)的背景下,人才的培養(yǎng)更加關(guān)注學(xué)生的能力培養(yǎng),并強(qiáng)調(diào)人的終身學(xué)習(xí)能力。這種以“教”為中心的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足“雙一流”建設(shè)的需要。
蘇聯(lián)著名教育實(shí)踐家和教育理論家蘇霍姆林斯基(1918—1970年)說(shuō):“促進(jìn)自我教育的教育,才是真正的教育。”為了落實(shí)“雙一流”對(duì)創(chuàng)新型人才能力培養(yǎng)的要求,理工科大學(xué)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課要力求在實(shí)現(xiàn)以“教”為中心到以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變方面做出有益的探索,并以此推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。以“學(xué)”為中心強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和學(xué)習(xí)過(guò)程的重要性,關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)和效果的影響。以“教”為中心和被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,已經(jīng)不能滿足“雙一流”建設(shè)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。因此,我們要改變傳統(tǒng)的以教師和教材為中心的課堂模式,關(guān)注理工科學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程,以學(xué)習(xí)為中心構(gòu)建的課堂教學(xué),創(chuàng)設(shè)理工科問(wèn)題數(shù)學(xué)原理探究的教學(xué)情境,發(fā)揮學(xué)生的主體作用,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能,讓學(xué)生主動(dòng)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題解決能力。
(三)構(gòu)建多樣化的教學(xué)實(shí)施方案,推進(jìn)模塊化教學(xué)的實(shí)施
隨著科學(xué)和社會(huì)不斷發(fā)展,社會(huì)對(duì)人才的需求日益多樣化?!半p一流”建設(shè)的基本原則就是要做大做強(qiáng)學(xué)校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科、實(shí)現(xiàn)學(xué)科的差異化發(fā)展。在這一過(guò)程中,理工科不同學(xué)科專業(yè)對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)、課程教學(xué)需求越來(lái)越差異化,不同學(xué)科或同一個(gè)學(xué)科內(nèi)部不同領(lǐng)域?qū)?shù)學(xué)的要求越來(lái)越呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì)。因此,一套教學(xué)模式、一樣的教學(xué)實(shí)施方案很難滿足不同學(xué)科專業(yè)對(duì)數(shù)學(xué)的教學(xué)需求。
在“雙一流”建設(shè)中,我們要分析理工科不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí),要主動(dòng)摸清不同學(xué)科對(duì)課程教學(xué)的需求。在此基礎(chǔ)之上,我們需要結(jié)合專業(yè)的不同需求、學(xué)生學(xué)習(xí)能力水平制定多類型、多層次、多樣化的教學(xué)實(shí)施方案,對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排進(jìn)行模塊化教學(xué)探索,以滿足不同專業(yè)方向?qū)W生的最低要求、一般要求和較高要求。改革的目標(biāo)是保證數(shù)學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性,又能使不同專業(yè)方向的學(xué)生各取所需,實(shí)現(xiàn)在知識(shí)、思維和能力等方面的全面進(jìn)步。
(四)強(qiáng)化現(xiàn)代信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用,推動(dòng)翻轉(zhuǎn)課堂和研究性教學(xué)的開(kāi)展,促進(jìn)發(fā)展性考核評(píng)價(jià)機(jī)制的建立
現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于高等教育,可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式和考核評(píng)價(jià)方式,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課程教學(xué)的眾多不足。而當(dāng)前的數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)基本上依靠課件加板書,教學(xué)資源和教學(xué)手段單一,教學(xué)的信息化程度不高。同時(shí),當(dāng)前的數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)主要采用總結(jié)性評(píng)價(jià)方式,對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)只注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的最終掌握程度,缺乏對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)效果的反饋,不能有效地全面反映學(xué)生能力的成長(zhǎng)進(jìn)步。在“雙一流”建設(shè)中,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課應(yīng)該順應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)與高等教育融合的大趨勢(shì),通過(guò)微課、慕課、在線考試與評(píng)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用推動(dòng)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化程度,賦予數(shù)學(xué)課程教學(xué)新的生機(jī)和活力。
一方面,我們要推進(jìn)微課、慕課等的教學(xué)應(yīng)用,借助現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源與數(shù)學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方式的融合,滿足“雙一流”建設(shè)中學(xué)生個(gè)性化、差異化的學(xué)習(xí)需求,使學(xué)生能主動(dòng)地根據(jù)自己的需求、興趣、潛能規(guī)劃設(shè)計(jì)自己的學(xué)習(xí)。同時(shí),要以微課、慕課等的教學(xué)應(yīng)用為切入點(diǎn),推動(dòng)翻轉(zhuǎn)課堂、研究性教學(xué)的開(kāi)展,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、合作性、探究性,使數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)符合認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的原則[7]。
另一方面,我們可以依托信息化、網(wǎng)絡(luò)化的在線考試與評(píng)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)施數(shù)學(xué)課程的“多階段、多目標(biāo)”的教學(xué)檢測(cè),形成發(fā)展性考核評(píng)價(jià)機(jī)制。根據(jù)美國(guó)著名教育心理學(xué)專家加德納(Howard Gardner,1943年—)的“多元智能理論”的觀點(diǎn)[8]:人的智力不是單一的能力,而是由多種能力構(gòu)成。傳統(tǒng)的紙筆考試方式過(guò)分強(qiáng)調(diào)語(yǔ)言和數(shù)理邏輯方面的能力,過(guò)分強(qiáng)調(diào)死記硬背知識(shí),缺乏對(duì)學(xué)生理解能力、動(dòng)手能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力的客觀考核。因此,這種考核評(píng)價(jià)方式是片面的、有局限性的。在“雙一流”建設(shè)中,我們需要各類人才為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家服務(wù),更加重視學(xué)生能力的培養(yǎng)。所以,我們必須使數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課的評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)方式多元化。而依托在線考試與評(píng)測(cè)系統(tǒng)推進(jìn)發(fā)展性考核評(píng)價(jià)機(jī)制,可以增強(qiáng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程的激勵(lì)和監(jiān)督,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及時(shí)做出動(dòng)態(tài)的測(cè)試、評(píng)價(jià)與反饋,幫助師生雙方及時(shí)獲知教學(xué)的階段性效果,并據(jù)此及時(shí)調(diào)整后續(xù)教學(xué)活動(dòng),以期獲得更理想的課程教學(xué)效果。
在理工科大學(xué)“雙一流”建設(shè)中,數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課是向理工科學(xué)生傳播現(xiàn)代數(shù)學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)理工科學(xué)生創(chuàng)新能力的課程教學(xué)主陣地。我們需要關(guān)注制約課程教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的一些關(guān)鍵性問(wèn)題,探尋理工科大學(xué)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課支撐優(yōu)勢(shì)學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需要的教學(xué)改革策略,推動(dòng)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量的提高和“雙一流”建設(shè)的深入。
參考文獻(xiàn):
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