新工科背景下數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)人才培養(yǎng)模式探究與實踐

西安工程大學(xué)理學(xué)院 陜西 西安 710048

1 引言

當(dāng)今國際競爭新形勢背景下為適應(yīng)國家戰(zhàn)略發(fā)展、立德樹人的新要求,進(jìn)一步提升教育改革創(chuàng)新水平,自2017年2月,教育部積極推動下,新工科建設(shè)蓬勃發(fā)展,先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”,并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實踐項目的通知》,助力中國特色工程教育新模式的建立,逐步把我國建設(shè)成為高等教育強(qiáng)國。

新工科專業(yè)是采用現(xiàn)在流行的人工智能、機(jī)器人等現(xiàn)代化的技術(shù)手段,用于對傳統(tǒng)工業(yè)的升級改造。兩者相比較而言,面對未來的新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對人才所要具備的實踐能力、創(chuàng)新能力以及國際競爭力都有更高的要求,需要的是復(fù)合型的新工科人才。但傳統(tǒng)應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)重理論而輕應(yīng)用。未突出知識的實用性以及與社會需求的匹配性。此外,由于觀念認(rèn)識的錯誤,很多學(xué)生對數(shù)學(xué)望而卻步,不愿意選擇學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè),加之?dāng)?shù)學(xué)教學(xué)與實際脫節(jié),導(dǎo)致人們覺得在日常生活中數(shù)學(xué)沒有實用價值,嚴(yán)重掣肘數(shù)學(xué)教育的實踐價值。

本文從理論與實踐相結(jié)合,傳統(tǒng)教學(xué)研究與實例教學(xué)研究相結(jié)合,教師的教學(xué)實踐與學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐相結(jié)合等多角度出發(fā),探討了如何提升教學(xué)質(zhì)量,研究教學(xué)模式及教學(xué)方法的改革、創(chuàng)新與實踐。

2 問題分析及對策

2.1 教學(xué)模式改革和創(chuàng)新的理論準(zhǔn)備

2.1.1 以實際問題驅(qū)動實踐教學(xué) 應(yīng)用數(shù)學(xué)課程的特點是理論嚴(yán)謹(jǐn)、概念多、定理多、內(nèi)容抽象等。鑒于此,在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中往往采用先理論方法,再加以簡單實例訓(xùn)練這樣的教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)模式導(dǎo)致一定程度上理論與實際相互脫節(jié),缺乏應(yīng)用背景和實踐驗證。因此,我們需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法,把枯燥、乏味的數(shù)學(xué)理論和概念盡可能與實際問題聯(lián)系起來,通過實例引出,擴(kuò)展知識點之間的聯(lián)系,增強(qiáng)其趣味性,讓學(xué)生了解其實用性,以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及數(shù)學(xué)應(yīng)用意識、會對提高教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生了良好的效果。

2.1.2 適當(dāng)引入學(xué)科前沿,拓展知識 在課程內(nèi)容中不斷融入相關(guān)課程科研的最新成果,正確處理好課程的經(jīng)典內(nèi)容與最新相關(guān)科研進(jìn)展的關(guān)系。教師們搜索最新相關(guān)文獻(xiàn),與時俱進(jìn),努力跟蹤、收集、學(xué)習(xí)新的內(nèi)容,將最新的科研成果,深入淺出的引入課堂,比較每項內(nèi)容在實際問題中的優(yōu)劣性,提高課程的先進(jìn)性和趣味性,開闊學(xué)生視野,以此來激發(fā)學(xué)生求知的興趣[1]。

2.2 加強(qiáng)建模能力的培養(yǎng) 建模能力是衡量學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)之一。數(shù)學(xué)建模是將現(xiàn)實問題與數(shù)學(xué)知識結(jié)合的一種有效的方法,是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識能力的有效途徑,數(shù)學(xué)建模需要軟件類、方程類、優(yōu)化類等多學(xué)科知識的扎實性及靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的綜合能力。有必要將數(shù)學(xué)建模課程設(shè)置為必修課,并將日常生活中的實例融入數(shù)學(xué)建模課程中,一方面使學(xué)生覺得既新鮮又有趣。另一方面豐富了數(shù)學(xué)建模課程資源,加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)。滿足新工科背景下對人才培養(yǎng)的要求[2]。

2.3 教學(xué)模式改革和實踐

2.3.1 強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式 “以學(xué)生為中心”的觀念最早是由美國兒童教育家和心理學(xué)家杜威的“以兒童為中心”的觀念轉(zhuǎn)換來的。傳統(tǒng)的教學(xué)基于灌輸式教學(xué)、填鴨式,在教學(xué)過程中,教師起著主體作用,學(xué)生被動地學(xué)習(xí)知識,缺乏創(chuàng)新性和新鮮感,缺乏對新生事物、新知識的好奇心與求知欲。在新的教學(xué)模式中,學(xué)生起到主題作用,教師起到主導(dǎo)作用。在此過程中,教師更應(yīng)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性的引導(dǎo)和激發(fā)。故可通過一些與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的、典型的應(yīng)用實例,引導(dǎo)學(xué)生參與其中,讓學(xué)生感覺到學(xué)有所用,培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和應(yīng)用意識,進(jìn)而增強(qiáng)了學(xué)生對抽象的數(shù)學(xué)理論的理解和掌握。

2.3.2 按照素質(zhì)拓展與教產(chǎn)融合相結(jié)合構(gòu)建實踐教學(xué)體系 傳統(tǒng)教學(xué)方法中往往注重“正確”答案的傳輸,以下結(jié)論為主。正如葉圣陶先生所說,凡為教,目的在于達(dá)到不需要教。即學(xué)習(xí)上的自由,亦即學(xué)生素質(zhì)的拓展。因此,在新的培養(yǎng)模式中,應(yīng)注重積極開展學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的拓展訓(xùn)練,尤其要注重與校外實踐相結(jié)合的教學(xué)體系的構(gòu)建,讓學(xué)生體會到學(xué)有所用、學(xué)會所用。比如,與企業(yè)行業(yè)合作,讓學(xué)生走到一線去,把所學(xué)書本知識與實際生產(chǎn)實踐相結(jié)合,體驗到學(xué)有所用,激發(fā)學(xué)生求知欲和興趣。

2.3.3 注重教師在教學(xué)中的“引導(dǎo)”作用 傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教師的角色似保姆、似講解員,更多是知識的單向傳遞。課堂氣氛刻板,師生互動缺乏。在新的教學(xué)模式中,不應(yīng)只是簡單的“施”或“受”,教師的角色是引導(dǎo)者,在備課的過程中需要精心準(zhǔn)備案例,認(rèn)真的組織課堂上的每一個環(huán)節(jié),及時的發(fā)現(xiàn)問題,課后要詳細(xì)的總結(jié),查找不足并總結(jié)經(jīng)驗,寫好心得體會。因此,在整個教學(xué)過程中,是教師于學(xué)生之間思維、心得等多方面的“雙向”交流,二者都需要承擔(dān)更好的責(zé)任。

3 將思政教育融入專業(yè)教學(xué)

雖然數(shù)學(xué)類課程本身大多研究客觀規(guī)律,注重對相關(guān)定理、概念、計算方法的教學(xué),使得數(shù)學(xué)類課程難于開展思政教學(xué)。但我們可以從楊輝、李善蘭、華羅庚等古今數(shù)學(xué)家的研究成果出發(fā),挖掘思政元素,鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)他們的科研精神,樹立愛國意識。也可以從馬克思主義哲學(xué)思想出發(fā),讓學(xué)生體會數(shù)學(xué)知識里面的量變與質(zhì)變的辯證關(guān)系,學(xué)會多角度思考問題。

4 結(jié)語

綜上所述,數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革是歷史發(fā)展的必然,也是當(dāng)今國際競爭新形勢對培養(yǎng)符合新時代要求新工科人才的要求。但教學(xué)改革和完全能夠適應(yīng)新形勢培養(yǎng)模式的建立并非一朝一夕所能完成,需要長時間的探索和實踐。