應(yīng)用數(shù)學(xué)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的思考

孫娓娓 朱曉明 唐 劍

（阜陽師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，安徽 阜陽 236037）

示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心是高校質(zhì)量工程項(xiàng)目的子項(xiàng)目，對于大學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新和應(yīng)用能力的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用[1,2]。阜陽師范大學(xué)在建設(shè)“特色鮮明的地方性應(yīng)用型高水平師范大學(xué)”的過程中，十分重視實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動，深化綜合改革，主動對接經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，加快向應(yīng)用型高校深度轉(zhuǎn)變，全面提升人才培養(yǎng)能力。2019 年，應(yīng)用數(shù)學(xué)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心通過校級質(zhì)量工程項(xiàng)目立項(xiàng)。自建設(shè)以來，本中心摒棄盲目攀比、貪大求全、不顧內(nèi)涵、只抓表面的思想，堅(jiān)持以人為本、全面培養(yǎng)數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)。

1 示范中心總體情況

應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心隸屬數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，由數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室、程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室和統(tǒng)計(jì)類專業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)室組成?，F(xiàn)有教學(xué)儀器設(shè)備400 多臺，價(jià)值300 萬多元，總面積350 多平方米，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新提供良好的操作平臺。本中心主要服務(wù)于數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院下設(shè)的數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計(jì)算科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)4 個(gè)本科專業(yè)方向的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)見習(xí)、實(shí)習(xí)以及學(xué)生參加相關(guān)學(xué)科競賽的培訓(xùn)等工作。

2 示范中心內(nèi)涵建設(shè)

2.1 建成漸進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

本中心堅(jiān)持以“階段化、單元化、現(xiàn)代化”的思想來構(gòu)建數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立開設(shè)，使用分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，將各專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程分為三個(gè)“大層次”，即專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如表1 所示。專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本知識和方法；綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)涉及本課程或多門課程的多個(gè)知識點(diǎn)，或?qū)⒍囗?xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行綜合[3]；設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生自己提出可行的實(shí)驗(yàn)方案[4]，并且鼓勵(lì)老師引入自己在科研中采用的先進(jìn)方法和技術(shù)手段，從而提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。這種分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式旨在逐步打好學(xué)生的基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、提高學(xué)生的應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

表1 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的“三大層次”

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研、社會實(shí)踐相結(jié)合

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要目的是幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)理論，掌握常用的數(shù)學(xué)軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力[5]。有一部分實(shí)驗(yàn)和實(shí)際問題相關(guān)，例如數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)中的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型就是對商品投入產(chǎn)出作分析。因此，由于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)決定了它不以訓(xùn)練工程和社會應(yīng)用能力為主要目的，把科研中的部分內(nèi)容簡化，轉(zhuǎn)化為綜合性實(shí)驗(yàn)，使得基礎(chǔ)較好的同學(xué)在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。近3 年來，本中心老師指導(dǎo)學(xué)生成功申請國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目14 項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文32 篇。

此外，打造校外實(shí)習(xí)基地是本中心深入開展校企合作辦學(xué)、加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)、提高辦學(xué)軟實(shí)力的重要途徑[6]。本中心按照“專業(yè)對口、互惠互利”的原則，認(rèn)真遴選與建設(shè)校外實(shí)習(xí)基地，著力培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能與職業(yè)素質(zhì)。目前，數(shù)學(xué)、信息、統(tǒng)計(jì)三大類專業(yè)共具有32 個(gè)校外實(shí)習(xí)基地，主要涉及中學(xué)、中國聯(lián)通、信息科技公司、軟件公司、銀行、統(tǒng)計(jì)局等部門或領(lǐng)域。

2.3 培養(yǎng)高素質(zhì)的教學(xué)隊(duì)伍

教師隊(duì)伍的建設(shè)是實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的關(guān)鍵[7]。由于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，本中心教師隊(duì)伍由兩部分人員組成，一部分是2 名專職實(shí)驗(yàn)員，負(fù)責(zé)本中心的日常管理和設(shè)備維護(hù)；另一部分是22 名實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍，負(fù)責(zé)各類實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的具體上機(jī)指導(dǎo)。

為了提高實(shí)驗(yàn)教師的專業(yè)技術(shù)水平，本中心采取外出進(jìn)修與引進(jìn)相結(jié)合的方式，優(yōu)化教師隊(duì)伍的學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和專業(yè)結(jié)構(gòu)，努力建設(shè)一支具有現(xiàn)代教育理念和創(chuàng)新精神、教學(xué)科研能力強(qiáng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、結(jié)構(gòu)合理、樂于教書育人的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。鼓勵(lì)理論課教師參與實(shí)驗(yàn)改革和實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)，充分調(diào)動各課程組教師的積極性，自行研制適應(yīng)于開放實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到每門課程都有實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人，有1 名專職實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。全校絕大多數(shù)專業(yè)開設(shè)高等數(shù)學(xué)公共課，每個(gè)老師都了解數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義和基本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并能在課堂上演示示范本課程的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，30%以上的理論課教師掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和技能，具有兼職指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的能力。

2.4 建立完善的管理體制

本中心的日常管理嚴(yán)格遵守學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作規(guī)程，實(shí)行主任負(fù)責(zé)制。中心主任全面負(fù)責(zé)本中心的規(guī)劃和建設(shè)、日常教學(xué)與管理。各系主任組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)組織教師編寫審定實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。本中心統(tǒng)一組織安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作及改革，其中包括研究新實(shí)驗(yàn)技術(shù)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、編寫實(shí)驗(yàn)教材、開發(fā)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等。

本中心的所有實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)室除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課以外，其余時(shí)間全部對學(xué)生開放。根據(jù)本中心現(xiàn)有條件，常年開放數(shù)學(xué)建模、機(jī)器人、程序設(shè)計(jì)、股票模擬交易、多媒體課件制作等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，成果顯著。其中，數(shù)學(xué)建模已成為本中心的特色開放項(xiàng)目，極大地提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

學(xué)校其他相關(guān)部門對本中心的正常運(yùn)作也給予了極大的支持。校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理中心的主要任務(wù)是做好實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備采購、儀器設(shè)備管理等工作。教務(wù)處的主要任務(wù)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，包括審批實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、監(jiān)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量等。人事處的主要任務(wù)是核定實(shí)驗(yàn)人員的編制，對實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行年度考核等。

3 示范中心特色

示范中心將“培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、很強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力、富有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級專門人才”作為指導(dǎo)思想，對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取、管理和實(shí)施辦法等各個(gè)環(huán)節(jié)，都做出了積極的探索，具有一定的特色。

3.1 教學(xué)體系和教學(xué)理念先進(jìn)

本中心以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以學(xué)科競賽為契機(jī)，形成了良好的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，探索建設(shè)了科學(xué)、先進(jìn)的分層次教學(xué)體系，創(chuàng)建“理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主；基本技能培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)結(jié)合，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主；課內(nèi)教學(xué)課外開放與學(xué)生自我訓(xùn)練貫通，以學(xué)生自我訓(xùn)練為主”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。堅(jiān)持驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)技能與自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合、知識掌握與創(chuàng)新意識培養(yǎng)相結(jié)合的原則，讓學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，既要完成與理論課程相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，又要求學(xué)生自主探索數(shù)學(xué)概念和理論形成的過程，把抽象的概念和理論直觀化，把手工難以完成的計(jì)算通過數(shù)學(xué)軟件來實(shí)現(xiàn)，把數(shù)學(xué)理論與數(shù)學(xué)建模相結(jié)合再通過計(jì)算技術(shù)求解。

3.2 數(shù)學(xué)實(shí)踐活動豐富，成績斐然

本中心建立了“提出問題—數(shù)學(xué)建?！治銮蠼狻鉀Q問題”的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新模式，該模式充分體現(xiàn)了“從具體到抽象再到具體，從特殊到一般再到特殊，從問題到方法再到問題”的辨證思想，提高了學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。面向全校學(xué)生，每年定期開展校內(nèi)、省級、全國乃至國際學(xué)科競賽的培訓(xùn)和參賽，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。近3 年，本中心人員指導(dǎo)學(xué)生參加互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)競賽、師范生技能大賽、程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人、信息安全、數(shù)據(jù)挖掘、市場調(diào)查與分析、金融投資創(chuàng)新、高校SAS 數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)建模等各項(xiàng)學(xué)科競賽，獲得省級以上獎(jiǎng)勵(lì)264 項(xiàng)，其中國家級獎(jiǎng)項(xiàng)36 項(xiàng)。這些數(shù)學(xué)實(shí)踐活動對大學(xué)生的能力與素質(zhì)的提高起到了促進(jìn)作用。

3.3 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)四年不斷線，學(xué)生受益面廣

本中心面向全校各專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)建模通識課，面向數(shù)學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)、信息、統(tǒng)計(jì)三大類專業(yè)開設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)（如數(shù)值分析、MATLAB 軟件、C 程序設(shè)計(jì)語言、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理、SPSS 軟件、多元統(tǒng)計(jì)分析等課程），并為這三個(gè)本科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)、見習(xí)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)提供支持。通過這些實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生對抽象的數(shù)學(xué)理論理解會更加深刻，培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)學(xué)軟件使用能力、數(shù)學(xué)建模能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用意識。

4 示范中心發(fā)展規(guī)劃

為了進(jìn)一步提高數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的動手能力、學(xué)習(xí)能力、科技創(chuàng)新能力，使應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心在人才培養(yǎng)中發(fā)揮更大的作用，在省內(nèi)走在前列。我們將在未來2～3 年內(nèi)，在更大范圍內(nèi)更深層次開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的研究和改革。

4.1 進(jìn)一步加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

為了做到大學(xué)數(shù)學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)普遍落到實(shí)處，主要的任課教師必須具備數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)所要求的指導(dǎo)水平。一是具有數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想，了解數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義；二是了解實(shí)驗(yàn)用的數(shù)學(xué)軟件；三是了解實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容和思路。采取有力措施鼓勵(lì)青年教師投身數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，并且積極去國內(nèi)外名校繼續(xù)深造，提高師資隊(duì)伍整體的水平，改善學(xué)緣結(jié)構(gòu)。

落實(shí)專職實(shí)驗(yàn)教師和兼職實(shí)驗(yàn)教師各自的責(zé)任，處理好專兼職教師的業(yè)務(wù)關(guān)系。積極采取措施提高實(shí)驗(yàn)教師的工作積極性、穩(wěn)定隊(duì)伍，使實(shí)驗(yàn)教師在工作崗位上看到希望，樂于從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將中心的發(fā)展與教師的個(gè)人發(fā)展兩者有機(jī)結(jié)合，給予他們自我發(fā)展的充分空間，使廣大實(shí)驗(yàn)教師愛崗敬業(yè)，這是本中心長久發(fā)展的根本保證。

4.2 進(jìn)一步深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

一是需要制定各類課程的具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，規(guī)范實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。目前，涉及第一層次（專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)）、第二層級（綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)）的課程都有實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，而第三層次（設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)）的實(shí)驗(yàn)大綱還很不完善。二是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)。各類數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，只有少數(shù)幾門課程有實(shí)驗(yàn)教材，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或者實(shí)驗(yàn)教材。三是加強(qiáng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課規(guī)律研究。積極申請各級教學(xué)改革項(xiàng)目，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。四是提高數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的理論水平，總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果，申報(bào)各類成果獎(jiǎng)。五是進(jìn)一步加強(qiáng)對教學(xué)模式和教學(xué)手段的研究和改革，在教學(xué)中使用多媒體課件演示，針對不同的學(xué)生、不同的教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)方式。

4.3 進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

隨著阜陽師范大學(xué)“131 計(jì)劃”的實(shí)施，學(xué)校將進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)場地、環(huán)境、設(shè)備上加大投入，本中心將盡力爭取，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境等硬件建設(shè)。進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，擴(kuò)展教學(xué)資源范圍，爭取建立網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完全無紙化傳送，完成網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)成績考評，不斷改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的軟件環(huán)境。

4.4 進(jìn)一步加強(qiáng)對外合作交流

加強(qiáng)與校內(nèi)外國家級、省級數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心的交流與學(xué)習(xí)借鑒，外派教師參觀走訪，請進(jìn)教師指導(dǎo)交流，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)方法和技術(shù)，擴(kuò)大本中心在省內(nèi)外同行中的影響力。

結(jié)語

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)是評價(jià)高師院校實(shí)踐教學(xué)水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并成為學(xué)校的辦學(xué)特色之一[8]。應(yīng)用數(shù)學(xué)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心在建設(shè)初期明確了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想和改革思路，搭建起了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的平臺，構(gòu)建了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的框架，初步形成了較高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，也取得了一定的成績。在此基礎(chǔ)上，爭取在未來的兩年內(nèi)將本中心建成為具有完整的實(shí)踐教學(xué)課程體系，高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，軟硬件配套夠用的實(shí)驗(yàn)平臺，嚴(yán)謹(jǐn)有序的管理制度，特色鮮明、省內(nèi)一流的示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心。