“雙一流”背景下應(yīng)用數(shù)學(xué)類研究生課程建設(shè)與教學(xué)改革的新探索
——以《小波分析》課程為例

蔣英春 郭慧君 寇俊克

（桂林電子科技大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

0 引言

2015 年10 月，國務(wù)院印發(fā)《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》，對(duì)“雙一流”建設(shè)做出戰(zhàn)略部署。 2017 年1 月，教育部、財(cái)政部和國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)了《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法（暫行）》，文件強(qiáng)調(diào)要積極推進(jìn)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革。 2017 年9 月21 日，我國“雙一流”建設(shè)高校及學(xué)科名單正式公布，標(biāo)志著我國在建設(shè)高等教育強(qiáng)國的道路上邁入了新的發(fā)展階段。

“雙一流”背景下，創(chuàng)新人才培養(yǎng)是關(guān)鍵，而課程建設(shè)是人才培養(yǎng)的基石， 課程教學(xué)是人才培養(yǎng)的橋梁。 2014 年12 月5 日，教育部下發(fā)《關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》， 要求各培養(yǎng)單位要高度重視課程學(xué)習(xí)對(duì)研究生培養(yǎng)的重要作用，立足研究生能力培養(yǎng)和長遠(yuǎn)發(fā)展， 加強(qiáng)課程建設(shè)。 2017 年1 月17日，教育部、國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)印發(fā)了《學(xué)位與研究生教育“十三五”規(guī)劃》，明確提出培養(yǎng)單位要承擔(dān)課程建設(shè)的主體責(zé)任， 加強(qiáng)對(duì)課程建設(shè)的長遠(yuǎn)和系統(tǒng)規(guī)劃，加強(qiáng)不同培養(yǎng)階段課程的整合、銜接，面向需求科學(xué)設(shè)計(jì)課程體系， 加強(qiáng)研究生課程的系統(tǒng)性和前沿性，改革授課方式和考核辦法，構(gòu)建研究生課程學(xué)習(xí)支持體系，滿足個(gè)性化發(fā)展需求，探索在線開放等形式的教學(xué)方式，建設(shè)一批優(yōu)質(zhì)研究生網(wǎng)絡(luò)公開課程。

因此，如何以“雙一流”建設(shè)為挑戰(zhàn)和契機(jī)，加強(qiáng)研究生的課程建設(shè)和課程教學(xué)模式改革勢(shì)在必行，使研究生培養(yǎng)適應(yīng)“培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才”的需求。

應(yīng)用數(shù)學(xué)作為各工科重要的基礎(chǔ)性支撐學(xué)科，必將在“雙一流”的建設(shè)浪潮中扮演重要的、不可替代的角色，必將為“雙一流”的建設(shè)及國家新時(shí)期高等教育的戰(zhàn)略性布局做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本文以桂林電子科技科技大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)類研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課 《小波分析》為例，探索適合“雙一流”建設(shè)背景的課程建設(shè)和課程教學(xué)改革的新思路和新方法。

1 應(yīng)用數(shù)學(xué)研究生課程建設(shè)與課程教學(xué)現(xiàn)狀

應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科是數(shù)學(xué)理論知識(shí)與應(yīng)用科學(xué)、工程技術(shù)等領(lǐng)域聯(lián)系的重要紐帶，主要研究具有實(shí)際應(yīng)用背景或應(yīng)用前景的數(shù)學(xué)理論或方法，同時(shí)也研究自然科學(xué)、工程技術(shù)、信息、經(jīng)濟(jì)、管理等科學(xué)中的數(shù)學(xué)問題，包括建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型、利用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題等。桂林電子科技大學(xué)的辦學(xué)宗旨是建設(shè)電子信息特色鮮明的高水平大學(xué)，應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科是廣西區(qū)重點(diǎn)學(xué)科，應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的主要研究方向集中在信息處理與數(shù)據(jù)分析。 然而，目前應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的課程建設(shè)和課程教學(xué)方面仍然存在諸多問題。

1.1 師資隊(duì)伍不穩(wěn)定

目前，我校應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的教師數(shù)量比較充足，但是每一門課程的師資并不穩(wěn)定， 以至于經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)人外出進(jìn)修，這門課程就無人再上的問題。 同時(shí)，任課教師的專業(yè)契合度不高， 從而導(dǎo)致不能充分挖掘授課內(nèi)容的深度。以《小波分析》課程為例，這門課程是我校的專業(yè)基礎(chǔ)課， 小波分析作為信號(hào)和信息處理的重要數(shù)學(xué)工具， 在電子信息特色鮮明的高水平大學(xué)建設(shè)中扮演著重要的角色，通信專業(yè)的博士研究生、應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的碩士研究生、 信息與計(jì)算科學(xué)的本科生均開設(shè)該課程。 然而，目前可以承擔(dān)該課程的教師偏少，研究方向與該課程有緊密結(jié)合的教師更是少之又少。

1.2 課程知識(shí)前沿化程度偏低

應(yīng)用數(shù)學(xué)研究的是應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)等領(lǐng)域的數(shù)學(xué)理論和方法，應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)研究生培養(yǎng)過程中的課程內(nèi)容必須緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐才能夠?qū)W以致用， 才能使培養(yǎng)出的人才適合時(shí)代發(fā)展的需要。然而，目前我校應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)研究生課程的內(nèi)容太過基礎(chǔ)， 未能將學(xué)科前沿知識(shí)與基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合。 以《小波分析》課程為例，課堂講授基本是按照傅里葉級(jí)數(shù)、傅里葉變換、窗口傅里葉變換、連續(xù)小波變換、二進(jìn)小波變換、離散小波變換、多尺度分析與小波構(gòu)造、Mallat 算法、多元小波分析、小波包的主線進(jìn)行講解。 雖然涵蓋了小波分析的整個(gè)理論框架，但是卻很少涉及小波分析的最新研究進(jìn)展及其應(yīng)用狀況，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完這門課程以后不能靈活地將小波作為工具應(yīng)用于自己的課題研究中。

1.3 課程理論與實(shí)踐脫節(jié)

應(yīng)用數(shù)學(xué)的最終目的是“用”，然而目前的課程設(shè)置缺乏與專業(yè)的對(duì)接，設(shè)置模式仍然采取常用的“層次遞進(jìn)式”，過分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。以《小波分析》課程為例， 授課對(duì)象除了應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的研究生外，還包括機(jī)械、電子、信息等專業(yè)的學(xué)生，邏輯嚴(yán)密的數(shù)學(xué)理論雖然可以使學(xué)生掌握整個(gè)課程的主線，明白小波分析這門課程的知識(shí)體系、小波這個(gè)數(shù)學(xué)工具的由來， 但是系統(tǒng)的理論并不能使學(xué)生掌握如何使用小波。 例如，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生希望理解和掌握如何利用小波變換進(jìn)行故障檢測，通信專業(yè)的學(xué)生渴望掌握如何利用小波進(jìn)行信號(hào)的消噪和壓縮等處理。

2 應(yīng)用數(shù)學(xué)研究生課程建設(shè)新措施

2.1 建立穩(wěn)定課程團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)課程梯隊(duì)建設(shè)

針對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)的每門課程培養(yǎng)并建立一個(gè)3～5人組成的結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的教師梯隊(duì)，要聯(lián)合各相關(guān)學(xué)院建立專兼結(jié)合的教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同開展教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃的編寫和制定。由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授擔(dān)任課程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，明確分工，責(zé)任到人，打造學(xué)習(xí)型、創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)，注重高、中、低職稱，理論教師與實(shí)踐教師的梯隊(duì)設(shè)置，建設(shè)一支高效、高能、穩(wěn)定的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

2.2 以科教協(xié)同的方式推進(jìn)課程知識(shí)的前沿化

2012 年8 月，教育部和中科院聯(lián)合啟動(dòng)實(shí)施“科教結(jié)合協(xié)同育人行動(dòng)計(jì)劃”， 深化人才培養(yǎng)模式改革，推進(jìn)科技與教育協(xié)同育人，促進(jìn)教學(xué)與科研互動(dòng)，科研與人才培養(yǎng)結(jié)合， 努力培養(yǎng)造就高素質(zhì)人才和拔尖創(chuàng)新人才。 科研與教學(xué)互為表里，息息相關(guān)，科研的發(fā)展離不開教學(xué)的支撐，教學(xué)為科研提供理論基礎(chǔ)，而科研又為教育提供新的知識(shí)與系統(tǒng)，注入新的血液，兩者相互促進(jìn)、共同發(fā)展。應(yīng)用數(shù)學(xué)本身的“應(yīng)用”性特點(diǎn)更決定了其人才培養(yǎng)不能紙上談兵， 教學(xué)過程中讓學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目研究中，可以開拓學(xué)生的視野，接觸本領(lǐng)域?qū)W術(shù)前沿知識(shí)， 同時(shí)也可以使學(xué)生深刻體會(huì)學(xué)以致用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

2.3 以交叉融合的方式推進(jìn)理論與實(shí)踐的有機(jī)融合

結(jié)合桂林電子科技大學(xué)“電子信息特色鮮明的高水平大學(xué)”的辦學(xué)定位，順應(yīng)新工科建設(shè)的理念，將教師本身的專業(yè)方向與教學(xué)對(duì)象的專業(yè)特點(diǎn)緊密結(jié)合，積極探索小波分析教學(xué)內(nèi)容與電子信息特色的交叉與融合，構(gòu)建“小波分析應(yīng)用案例資源庫”。 將應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)以合適的方式與關(guān)聯(lián)工科專業(yè)進(jìn)行交叉融通，打破專業(yè)和學(xué)校的藩籬，以應(yīng)用數(shù)學(xué)的特色和優(yōu)勢(shì)匯聚各工科專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，探索全新的應(yīng)用數(shù)學(xué)類研究生培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、應(yīng)變能力，以適應(yīng)新工科的發(fā)展需要。

3 應(yīng)用數(shù)學(xué)研究生課程教學(xué)模式改革新思路

3.1 注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力

應(yīng)用數(shù)學(xué)研究生課程教學(xué)的目的應(yīng)是開拓學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，授課方式應(yīng)多采用啟發(fā)式、探究式、啟迪式的方法，為學(xué)生積極思考留有余地和空間，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供動(dòng)力。 在教學(xué)過程中， 應(yīng)注重?cái)?shù)學(xué)概念從實(shí)際問題的引入，注重一般問題的共性歸納與抽象，注重應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力培養(yǎng)，從而達(dá)到培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的目的[10]。

3.2 借助信息技術(shù)提升課程教學(xué)效果

借助漓江學(xué)堂、雨課堂、智慧教室、微信、QQ 等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和手段，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)課外、線上線下知識(shí)的有效傳輸和師生之間的有效交流?；谝詫W(xué)生為主體的OBE（成果導(dǎo)向教育）理念，開展翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合式教學(xué)等多樣化的教學(xué)模式改革。教育信息化的不斷發(fā)展?jié)B透,使教師可較以往更快甚至是實(shí)時(shí)地獲取更多元、更完備的教育教學(xué)數(shù)據(jù)。 信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用，為研究生教學(xué)互動(dòng)提供了極大的便利。 信息技術(shù)使課堂資源、課堂環(huán)境、課堂管理等多個(gè)要素發(fā)生了深刻的變化，教學(xué)環(huán)境趨于混合化、資源呈現(xiàn)形態(tài)趨于多媒體化、學(xué)習(xí)管理趨于自動(dòng)化。

3.3 構(gòu)建知識(shí)、能力、素養(yǎng)三位一體的課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系

充分貫徹以O(shè)BE 為理念的課程改革思路， 重視能力、目標(biāo)和需求導(dǎo)向。 教學(xué)過程中重視以學(xué)生為主體，構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)體系，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)，全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和能力。在《小波分析》課程教學(xué)實(shí)踐中，充分考慮本校學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、理論水平和應(yīng)用能力要求，深入挖掘每個(gè)數(shù)學(xué)符號(hào)及各教學(xué)環(huán)節(jié)中所蘊(yùn)含的思政元素， 認(rèn)真做好每個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，把“課程思政”工作貫穿教育教學(xué)全過程，努力實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)小波分析教學(xué)與思政建設(shè)的同向同行、協(xié)同效應(yīng)。