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复数的概念起源于求方程的根,在二次、三次代数方程的求根中就出现了负数开平方的情况。在很长时间里,人们对这类数不能理解。但随着数学的发展,这类数的重要性就日益显现出来。
复变函数作为理科和工科专业研究生学生的必修课,因其课程内容抽象,推导繁琐,教学效果一直得不到广泛好评,教师深刻体会到讲解的不易。而MATLAB作为数学建模的主要工具,一直广受数学建模爱好者和参加各项竞赛的大学生、研究生以及教师和科研工作者的喜欢,MATLAB集数值仿真、数据可视化、数据分析以及数值计算为一体的高级技术计算语言,在数学理论教学中同样可以作为一个有力的补充。
应用数学建模工具MATLAB实现工科研究生复变函数课程中案例的可视化,将晦涩难懂的数学理论转变为形象、直观的图像,便于教师讲解理论和学生掌握相关实质,可以取得良好的教学效果。
二、改善理论数学的枯燥乏味,实现吸引学生的“理论联系实际、眼见为实”的学习模式
在教学过程中,应坚持以复变函数理论为主,数学建模工具MATLAB的数值仿真为辅;教学讲解为主,数值求解为辅;学生学习为主,教师讲解为辅。因此,无论课堂演示环节,还是布置课下作业,都要明确课堂讲授内容,紧扣数学基础理论,掌握理论的实质区别,突出数学求解和研究的核心过程。
通过MATLAB的数值仿真演示环节,克服学生学习数学理论的畏难心理,有利于学生理解和对比,并且教师由浅入深,把数学基本理论的严谨推导和MATLAB数值仿真思想完美表达成图形图像,抓住学生的学习兴趣,培养学生自主学习的热情,倡导学生用同样的方法处理类似的习题,实现数学理论思想的升华。
课堂讲授在结合学生自主学习的同时,教师还可以利用当下流行的思维导图对复变函数理论体系进行思维分解,对其中单值解析函数理论、黎曼曲面理论、几何函数论、留数理论、广义解析函数等主要内容进行分类,寻找联系,逐步引出各种方法、定理,推论相互关联的思维来源,展开头脑风暴,提高学生的创新思维和开拓精神,进一步巩固教学效果。
三、应用数学建模工具MATALAB在复变函数教学中实现的典型案例
复变函数是级数展开式中的常用函数,是一个倒数函数。
在为研究生讲解时,指出:泰勒展开式中各项的指数是非负整数,洛朗展开式各项的指数是整数(包括负整数),所以泰勒级数可以看作是洛朗级数的特殊情形。一个函数如果可以展开成泰勒级数,则它的洛朗展开式仍然是那个泰勒级数。并且,显然利用数学建模的工具MATLAB使讲解更加形象,便于理解。
【关键词】高职学生 数学应用意识 数学应用能力
高等职业教育对学生更加注重能力的培养,以培养一些具有一定理论知识和丰富实践能力能够满足社会需求的实用性和技术型人才的职业教育。高职教育中数学占据重要地位,为后期其他课程的学习做好铺垫,同时学生通过学习高等数学,培养了一定数学思维,对学生的创新思维的形成具有重要意义。
一、转变思想意识,体现高等数学的重要地位
当今社会数学思维涉及到各个领域,数学知识正在转换成人们日常生活中所必须的技术方法和工具,其中最突出的特点就是数学应用需求的增加。数学并不是作为一个单独的科目存在,而是和其他的知识体系有重要的联系。数学知识还深入到经济、金融等领域,充分发挥其应有的作用。所以要求高职的学生在学习数学知识时不能靠传统的观念进行学习,必须不断改进学习的意识,更新学习的方法。做好知识架构的更新,掌握新技术、新知识,并不断增强自己的实践能力。同时要求教师在教学的过程中,注重学生实用能力的培养,正确引导学生将教学中所学习到的知识应用到现实社会中,让学生感受到数学知识在实际生活中的应用价值。加强学生的思想意识,充分认识到数学的重要性。
二、通过活动培养学生的数学应用意识和能力
兴趣是最好的老师。学生对数学的兴趣是增强学生数学应用意识和提高应用能力的关键因素。因此教师在教学的过程中要注重实用性知识的教学。在高职数学的教学中,加强实用性环节的教学,把抽象的数学理念通过一定的方法具体化,把教学内容和现实生活中一些具体的事例进行联系,这样做能培养学生学习数学的兴趣,不断拓宽学生的视野,加深学生应用数学的能力,使学生利用数学知识解决问题的能力得到一定程度的提高。教师注重知识应用性的教学,把培养高职学生解决实际问题的能力作为教学的主要内容,通过课堂活动提高学生的应用意识和能力。学生学习到的知识最终要作用于实践上。在教学中使用一定数量的开放性的问题,贴近生活,教师指导学生进行实践,引导学生处理问题,锻炼学生独立完成现实问题的能力。还可以进行一系列的讲座活动,激发学生学习数学知识的兴趣。这项工作一般从新生入学开始进行,因为在这个时候打下良好的基础,为以后学生学习数学奠定良好的基础。通过一系列的讲座,学生可以更加系统的了解数学的应用价值以及数学和各专业的联系,从而加深学生对数学知识的认识,增强学生应用数学的自觉性和主动性。教师还通过社会活动提高学生的应用意识,可以带学生进行一些行业进行实地考察,让学生有充分体验的机会,并要求学生在考察的过程中观察哪些实践活动是利用专业的数学知识解决的,不断提高学生数学的应用意识。为进一步提高学生的应用能力打下基础。
三、通过数学实验提高学生应用意识和能力
数学实验是使用数学软件根据所学习的数学知识解决问题的一种方法。在数学实验的教学过程中,要求学生以自己动手为主,同时教师给予一定的指导。好的数学实验更能增强学生的兴趣,提高学生学习数学知识的欲望。让他们的头脑中始终保持着数学思维,加深他们应用数学知识解决问题的意识。一般情况下,数学实验都是从实际问题出发,通过一个系统的过程去解决问题,而不仅仅是简单的计算。在数学实验的过程中,计算机技术得到很好的应用,成为解决数学问题的主要途径。因此数学实验有助于学生掌握先进的数学工具。最终通过数学实验促进学生在实际工作中应用意识和综合能力的提高。同时经过调查研究发现,使用计算机技术解决数学问题比较便捷,减轻了人们在解决实际问题时的负担,进一步增强学生的兴趣和信心。大量的数学实验会增强学生的应用意识,同时学生在实验的过程中动手能力得到很大的提高,因此应用能力在一定程度上有很大的增强。
四、通过建模活动提高创新能力
数学的建模活动就是把现实生活中的问题理论化,抽象为数学模型。并利用该模型解决问题,这个过程称之为建模。高职院校数学课的建模主要内容主要是建模的方法和一些关于建模的典型的案例。要求学生掌握一些建模的方法。建模这个环节是非常关键,同时这个步骤也十分困难。学生想要做好这个环节,要进行资料的查询和收集,还要对研究对象进行分析,发现其内在的规律。找到问题的主要矛盾,通过建立起反应实际问题的数量关系,然后根据自己所学习的数学的理论很方法进行分析和研究。这个时候才能进行建模,建模是把抽象的数学知识和现实的问题联系起来。因此建模这个过程越来越受到重视。在数学界和建筑工程界得到广泛的重视。学生通过建模这个过程进一步增强学习数学的兴趣,同时学生的查阅知识能力和创新能力会得到很好地锻炼,最终会提高学生的创新能力、独立解决问题的能力。
五、结束语
高职教育要求学生掌握一定的数学理论知识,同时掌握能够用数学软件解决现实生活中问题的方法,这个模式在很多的高职院校得到实践。通过实践,学生应用数学的意识和应用能力得到很大程度的提高。当今对应用性人才的需求比较大,给数学应用能力强的人才提供一个很大的平台。让更多的高职学校的学生满足社会的需求,为社会主义社会的可持续发展提供大量的人才,促进我国社会的不断向前发展。
参考文献:
[1]袁华春.高职数学教学改革的思考与实践[J].教育与职业, 2004,(12).
一、高等数学教学中存在的问题
1.陈旧的教学观念
我国高校中的高等数学课堂存在过分看重学生计算能力和逻辑思维能力培养的现象,这样就导致高等数学课堂非常乏味和枯燥,学生在课堂上很难提高学习兴趣和主动学习的能力。一些高等数学教师在传统的教学观念的影响下,在课堂上只是单纯地引入一条条的数学概念和定义,而]有进行详细的实例讲解,这样不仅会造成学生在学习的时候没有足够的积极性,而且当进入社会参加工作以后遇见一些问题的时候,他们常常不能利用相关的数学知识解决相关难题。
2.不恰当的教学内容
目前我国大多数高等院校教师在进行高等数学教学的时候,教授的内容只是经过简化之后的数学分析。例如,在函数微积分的教学中,拥有较强的技巧性和灵活多样的计算方法的不定积分的教学占了几个课时,学生课上学习之后,还需要再花费大量的课下时间进行练习,这样会给学生造成很大的学习负担,而且并没有很强的应用性。
3.落后的教学方法
高等院校的高等数学学习,其教学效果与教学方法有很大关系,所以在目前的高等数学教学中应该改进落后的教学方法。现在的高等数学教学方法属于传统的教授形式,在这样的课堂中教师给学生灌输一些数学知识和相应的定义,十分乏味和枯燥,同时也对学生的创新意识有很大的束缚作用。
二、在高等数学教学中融入数学建模思想
1.融入数学建模思想的重要作用
在高等数学教学中融入数学建模思想,是我国教学改革中的一项重要内容。融入数学建模思想,能够让高等数学教师认识到高等数学教学的重要性,从而明确高等数学中的教学重点内容。把数学建模思想融入高等数学课堂教学中,能够让高等数学课堂变得更加完整,学生对数学知识的理解更加全面,同时还能够培养学生的学习积极性和自主学习的能力。
2.融入数学建模思想的基本原则
在高等数学课堂中融入数学建模思想,首先要能够分清二者的主次关系,虽然融入数学建模思想能够使高等数学课堂气氛变得更加融洽,但是课堂的主要内容还应该是高等数学,而不要把高等数学课堂变成数学建模课。其次,不要生搬硬套数学建模课程,而需要有机地把高等数学课堂和数学建模思想相结合。最后,将数学建模思想融入高等数学课堂上不是一朝一夕就能够完成的,需要教师和学生共同努力,循序渐进来完成。
3.融入数学建模思想的教学案例
在高等数学教学课堂中融入数学建模思想,要能够根据每节课知识点的具体内容补充相应的具体案例,这样能够让学生在课堂建模过程中学会高等数学的具体应用方法。例如,在学习连续函数的零点存在定理的过程中,教师可以提出“登山问题”来让学生进行相应的思考。
在我国高等数学的教学中融入数学建模思想是我国高等院校进行改革的重要内容,能够促进学生综合素质的提高,对加强我国的创新型人才培养有着非常重要的作用。
参考文献:
关键词:线性代数;数学建模思想;教学;案例
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)21-0146-03
引言
当前,高考第五批和中专对口升学学生成为高职院校的主要生源,高等数学在高职院校不仅是工科学生公共必修课,同时也为经济类的专业基础课,对学生学习后续专业课程非常重要。但学生数学基础相对薄弱,对学习不感兴趣,自制力差。而学生对线性代数抽象的概念定理及其冗繁的计算难以接受成为线性代数教学的突出表现,因此,在线性代数教学中融入数学建模思想方法是解决学生理解困难和实现教学目标的有效途径。
一、高职院校线性代数教学情况与建模发展概况
1.线性代数教学情况。行列式、矩阵和线性方程组是目前高职院校线性代数部分教学的主要内容,所用的教材是以理论计算为主体,教学偏重其基本定义和定理,过分强调理论学习,忽视其方法和应用,有关线性代数应用实例几乎不涉及。再者高职院校高等数学总体课时少,因此线性代数部分课时也非常有限,但其理论抽象,内容较多,教师在课堂上大多采用填鸭式的教学方式,导致该课程与实际应用严重脱离,造成了学生感觉线性代数知识枯燥,计算繁杂,学习它无用处,大大降低了学生的学习热情。
2.数学建模及其发展概况。数学建模的基本思想是利用数学知识解决实际问题,是对问题进行调查、观察和分析,提出假设,经过抽象简化,建立反映实际问题的数量关系;并利用数学知识和Matlab、Lingo、Mathematics等数学软件求解所得到的模型;再用所得结论解释实际问题,结合实际信息来检验结果,最后根据验证情况来对模型进行改进和应用[1],它使学数学与用数学得到统一。
数学建模大专组竞赛开展已有15年,参赛的高职院校逐年增加,我院在多年的参赛中取得了一定的成果,但因数学建模难度大和学生数学基础薄弱以及高职院校学制的原因,参加数学建模培训的学生基本为大一新生,而且只有小部分,明显受益面小。
二、数学建模思想融人线性代数教学中的具体实施
线性代数因其理论抽象,逻辑严密,计算繁琐,让人对其现实意义感受不到,使高职学生学习起来有困难,也就很难激发学生的学习兴趣,因此,线性代数教学过程中就要求教师介绍应用案例应体现科学性、通俗性和实用性。
1.数学建模思想融入线性代数理论教学中。线性代数中的行列式、矩阵、矩阵乘法、线性方程组等复杂抽象的概念都可以通过实际问题经过抽象和概括得到,故而可以恰当选取一些生动的实例来吸引学生的注意力,通过对实际背景问题的提出、分析、归纳和总结过程的引入线性代数定义,同时自然地建立起概念模型,让学生切实体会把实际问题转化为数学的过程,逐步培养学生的数学建模思想。比如讲授行列式定义之前,可以引入一个货物交换模型,并介绍模型是由诺贝尔经济学奖获得者列昂杰夫(Leontief)提出,让学生拓展视野。引导学生分析问题,建立一个三元线性方程组来求解该问题,再以此问题引出行列式,使学生了解行列式应用背景是为求解线性方程组而定义的。从简单的经济问题入手,让学生了解知识的应用背景,使学生感受到学习行列式是为生产实践服务的,提高学生学习的积极性[2],明确学生学习的目的性。
2.数学建模思想融入线性代数案例教学中。选择简单的实际案例作为线性代数例题,给学生讲授理论知识的同时引导学生对问题进行分析,对案例进行适当简化并做出合理假设,再建立数学模型并求解,进而用结果解释实际案例,学生通过这样的学习过程容易理解掌握理论知识,同时也体会了数学建模的基本思想,更让学生认识到线性代数的实用价值,而且有利于提高学生分析问题和解决问题的能力[3]。对于不同的专业,可以根据专业需要引入相应的数学模型,但专业性不能太强,由于大一学生还暂时没有学,因课时限制,在线性代数课堂教学中应该采用简单的例子。比如经管类专业的学生学习矩阵和线性方程组的相关例题时,可以分别选择简单的投入产出问题和互付工资问题的数学模型;而电子通信类专业的学生学习矩阵和线性方程组的相关例题时,可以加入简单的电路设计问题和电路网络问题的数学模型。
3.数学建模思想融入线性代数课后练习中。高职院校线性代数教学内容侧重于理论,课后习题的配置大多数只是为学生巩固基础知识和运算技巧的,对线性代数的定义、定理的实际应用问题基本没有涉及,学生的实际应用训练不够,因此适当地补充一些简单的线性代数建模习题,让学生通过对所学的知识与数学建模思想方法相结合来解决。我们从两个方面具体实施:(1)在线性代数课程中加入Matlab数学实验,利用2个学时介绍与行列式、矩阵、线性方程组等内容相关的Matlab软件的基础知识,再安排2个学时让学生上机练习并提交一份应用Matlab计算行列式、矩阵和线性方程组相关内容的实验报告。(2)针对所学的内容,开展1次数学建模习题活动,要求学生3人一组利用课余时间合作完成建模作业,作业以小论文形式提交,提交之后,教师让每组选一个代表简单介绍完成作业的思路和遇到的问题,其余队员可作补充,再针对文章的不同做出相应的点评并指出改进的方向。通过这种学习模式,不但提高学生自学和语言表达以及论文写作能力,而且利于培养学生团队合作和促进师生关系,教学效果也得以提升。
4.数学建模思想的案例融入线性代数教学中。
案例1:矩阵的乘积。
现有甲、乙、丙三个商家某厂家的A、B、C、D四款产品。四款产品的每箱单价和重量分别为A:20元,16千克;B:50元,20千克;C:30元,16千克;D:25元,12千克。甲商的产品与数量分别为A:20箱,B:5箱,D:8箱。乙商的产品与数量分别为B:12箱,C:16箱,D:10箱。丙商的产品与数量分别为A:10箱,B:30箱。求解三家商产品总价和总重量。
模型假设:①在没任何促销优惠措施下严格按照单价和数量计算总价;②同款产品对即使不同级别的三家商执行同样的单价。
模型建立:由已知数据分析可知,发往各商的产品类别不尽相同,通过用0代替,可以列成表。由此,分别将产品的单价和单位重量,各商的各款产品数量以及产品总价和总重量用表1、表2、表3来表示:
模型求解:用三个矩阵表示以上三个表格,
A=20 50 30 2516 20 16 12,B=20 0 10 5 12 30 0 16 0 8 10 0,
矩阵C的元素c是矩阵A的第一行元素与矩阵B的第一列对应的元素乘积之和,即
同理有
于是得
C=850 1300 1700516 616 760。
模型分析:对以上算法进行抽象可得到两个矩阵相乘的定义,设A为m×s矩阵,B为s×n矩阵,即A=(a)m×s,B=(b)s×n A与B的乘积是一个m行n列矩阵C=(c)m×n,记为C=AB。矩阵C的元素c是用矩阵A第i行元素与矩阵B第j列对应元素乘积之和求得[4]。
案例2:互付工资问题。
木工、电工、油漆工准备相互装修他们的房子,他们有如下协议:(。┟咳宋另外两人和自己工作的时间为10天,()按照一般市场价,每人每天工资范围是60~80元,(#┟咳嗣刻斓墓ぷ视κ沟钠渥苁杖氲扔谧苤С觥9ぷ髑榭鋈绫4。
计算每人每天的工资。
模型假设:①每人每天工作情况正常,不能偷懒;②每人每天工作时间长度相同,不加班。
模型建立:设木工每天的工资x元,电工y元,油漆工z元,可得
2x+y+6z=10x4x+5y+z=10y4x+4y+3z=10z,即-8x+y+6z=04x-5y+z=04x+4y-7z=0 (1)
模型求解:执行Matlab命令求得方程组(1)通解为x=k(31/36,8/9,1)。根据每人每天工资范围是60~80元得≤k≤80,取k=72,则木工62元,电工64元,油漆工每天工资72元[5]。
通过以上两个简单直观的案例可以让学生了解学习矩阵、线性方程组是与实际应用密切相关,充分体会它们在解决实际问题中的用途,像这样融入数学建模思想的案例在线性代数中很多,适当的引入类似的案例不但让学生对知识易于接受,对理论也方便深入学习,而且增强学生学习主动性和数学的应用意识。
三、改革的初步成效
数学建模思想方法与线性代数的教学适当结合并灵活运用,这一教学改革提高了学生们的能力和素质,主要表现在以下几个方面:(1)熟练掌握Matlab等数学软件的使用,利用数学软件加深了数学理论知识的理解和应用;(2)学生学习积极性明显提高,启发学生初步产生用数学解决实际问题的意识;(3)学生已逐步形成一种建模思维,逐步形成良好的分析和处理问题的习惯。另外,适时应用数学建模思想教学,促进了线性代数教学方法的改进,提高教学水平和教学效果,利于高职高等数学的教学改革进一步推进和课程建设的长效发展。
总之,在高职院校高等数学各个教学模块中逐渐地融入数学建模思想方法,能使学生的数学素养有较大提高,并对教师教学理念的转变起到促进作用。
参考文献:
[1]许小芳.数学建模思想融入线性代数教学的探索[J].湖北理工学院学报,2013,10(5).
[2]韦程东,周桂升,薛婷婷.在高等代数中融入数学建模思想的探索与实践[J].高教论坛,2008,8(4).
[3]岳晓鹏,孟晓然.在线性代数教学改革中融人数学建模思想的研究[J].高师理科学刊,2011,7(4).
[4]张小向.线性代数课程教学中怎样体现数学建模思想[J/OL].(2009-11-04).
起源于美国科罗拉多州落基山“森林公园”高中的“翻转课堂”,目前在美国广受欢迎,是教师改革传统教学模式的新创举,为国内高校特别是高职院校推进课程教学改革提供很好的借鉴。翻转课堂(FCM)教学模式对知识传授和知识内化的颠倒安排,改变了传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行了重新规划,实现了对传统教学模式的革新,它的成功得益于探究性学习和基于项目的学习带来的“主动学习”。
CDI0教育理念是当代工程教育改革的最新成果,CDI0的思想即是工程教育模式,以应用需求为导向,创设基于项目的教学情境[3-4]。CDI0代表构思(conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(0perate),以项目为载体,强调理论与实践、知识与能力的结合。CDI0是通过项目进行教育和学习,以“做中学为原则”,最终达到促进学生主动建构知识的意义以及解决问题的能力。
天津职业技术示范大学的张丽霞等将CDI0思想与翻转课堂相结合,提出适用于数字媒
体课程群教学的课前自主学习、课中项目开发和课后反思的FCM+CDI0教学模式。本文借鉴FCM+CDI0教学模式,结合各个专业的实际情况,构建适合不同专业的工程案例和实践项目,采用课前自主学习、课中分组讨论研究、课后反思与反馈的翻转课堂教学模式,进行以项目为牵引的“做中学”数学建模课程教学改革,以解决目前学生学习数学建模困难,兴趣不足的问题。
二、FCM+CDI0教学模式
翻转课堂是指任课教师基于授课内容的基础上,将课程的重点、难点和新知识融合,
创建相关教学视频;学生课下通过观看教学视频自主学习新的课程,实现知识传递的过程.新型教学模式颠覆了传统意义上的课堂教学模式,将应当在白天完成的学习新知识转移到晚上在家中进行,而晚上进行的练习和作业改为白天在教室中完成。这一模式将知识传递和知识吸收内化的时间翻转了。教学视频并不是翻转课堂的核心,基于“以学生为中心”的思考和对知识传授与知识内化的颠倒安排才是翻转课堂的核心。
CDI0的思想即是工程教育模式,以应用需求为导向,创设基于项目的教学情境。CDI0代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(0perate),以项目为载体,强调理论与实践、知识与能力的结合,进行以项目为牵引的“做中学”教学改革。CDI0是知识内化的过程,能够大大提高学生的动手能力,缺点是教师进行实时讲解问题的机会变少。
吸取两种教学模式的优点,将翻转课堂和CDI0理念相结合,以有效利用课堂时间并使学生在课下能够独立思考、自主完成学习任务。
三、数学建模课程学习情况的现状
(一)问卷调查
以问卷调查形式对重庆水利电力职业技术学院的学生进行调查。选取2013
级和2014级中选修过数学建模课程的154名学生为调查对象,发出问卷154份,收回150份,有效答卷150份。
设计的问卷调查表如下:
(二)结果与分析
问卷调查的主要结果以柱状图的形式给出,如图1所示,其中蓝色表示回答”是”的比例,红色表示回答”否”的比例。
通过问卷调查可以看到,学习过数学建模建模的学生有54%一开始对数学是有兴趣的,通过建模课程的学习后,83%的学生觉得数学建模对培养创新能力和应用能力有用,但是96%的学生认为数学建模课程学习起来比较困难,只有22%的学生对数学建模产生了兴趣,从而有信心参加校内或全国建模竞赛。
从上述问卷调查结果可知学生学习数学建模困难的原因,有64%的学生喜欢学习数学实验部分,80%的学生觉得数学案例设计的比较难,79%的学生对老师的教学方法不满意。
四、FCM+CDI0教学模式下数学建模课程实践
(一)数学建模课程CDI0项目的构建
1 CDI0项目的构建的原则
(1)案例真实、实用,并与各个专业结合;
(2)案例难度适中,使学生能够真正完成构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(0perate),并激发学生的积极性;
(3)案例的选择具有多样性,有生活实例、也有工程案例;
(4)案例选择具有扩展性,可以举一反三。
2.CDI0项目的构建的思路
(1)与各个专业老师进行交流、查找一些简单的专业案例;
(2)每类模型构建一两个不同生活案例和专业案例,一个做演示项目、令一个作为学生课堂实施项目。
(3)与之前学过数学建模的学生进行访谈,收集他们的意见,以便掌握案例的难易程度。
3 CDI0项目的构建
教师根据课程目标,CDI0项目的构建的原则与思路,在每个模块单元中构建若干CDI0项目。以数学建模课程为例,每个单元都构建了视频资源演示项目、上机操作项目、课堂实施的CDI0项目,如表l所示。
(二)FCM+CDI0教学模式下的课堂教学结构
根据CDI0的工程教育思想以及Robert Talbert的翻转课堂结构,构建了FCM+CDI0教学模式下的课堂教学结构,教师的“教”与学生的 “学”融为一体,都分为课前自主学习、课中实施项目、课后评价与反馈等三个阶段,教师与学生在每个过程中任务如表2所示。
1.课前自主学习
教师根据个教学单元的教学目标,制作10-20分钟的视频若干个,视频主要内容完成知识技能的传授,每个单元制作若干演示项目和上级演示项目视频,让学生熟悉本单元CDI0项目的思考方式、操作步骤。同时搜集一些跟教学内容的教学资源,如论文写作范例等,将录制的视频、收集的教学资源以及课堂要实施的CDI0项目提前一周到学校的教学网络平台,以便学生学习和讨论。学生在学习视频的过程中如果遇到任何问题,都可以在网络讨论区提问和留言,教师在讨论和留言区与学生互动,收集学生反应比较集中的难点,在课堂上集中讲解。
2 CDI0项目实施
由于数学建模课程的CDI0项目都分为模型准备、模型建立、模型求解、模型评价、论文写作等步骤,因此一个CDl0项目需要两三次课完成。为使学生能通过构思、设计、实现、运行四个阶段完成CDI0项目,教师需要根据课程内容精心设计并组织CDI0项目的实施。教师需提前一周将所要实施的CDl0项目提前到网络教学平台,以便学生提早下载题目,在学习了教学视频后,学生提前进行文献收集和模型准备。为了CDI0项目的顺利实施、教师需要提前了解学生的情况,将学生提前做好分组、分组讨论CDI0项目,并对每个组进行个别化指导。在任务开始之前,教师集中讲解课前自主学习中遇到的问题,必要的时候,亲自演示一些操作,使学生正确掌握有关技能。
3.课后评价与反馈
教师将每个小组的CDI0项目论文或者报告进行评价,反馈给学生。每个小组对CDl0项目的实施过程进行总结、反思,查找不足。
五、总结与反思
FCM+CDI0教学模式,相比于传统教学模式,明显的提高了学生的自主学习能力,逐步减少了挫败感,增强了学生自信心。特别将FCM+CDI0教学模式用于数学建模课程教学时,学生的兴趣明显提高,逐渐喜欢上用数学解决实际问题的这种感觉,创新能力明显增强。
在FCM+CDI0教学模式下,课堂上互动交流时间增加,教师能够对学生反馈的问题及时指导,并对学生进行个别化指导。
【关键词】计算机;高等数学;教学改革;数学建模
1.高等数学与计算机学科发展
有人说,计算机技术的发展可以省去学习数学的麻烦,即便是很多专业计算机教师也抱有同样的想法。然而,对于计算机应用领域及实践中,计算机技术确实给很多从业者带来了便捷与高效,但计算机技术不等于数学,更不能替代数学。从高等数学教学实践来看,对于我们常见的数学概念,如比率、概率、图像、逻辑、误差、机会,以及程序等知识的认识,很多行业都在进行数字化、数量化转变,对数学知识的应用也日益广泛。从这些应用中,数学理论及知识,尤其是数学基本理论研究就显得更为重要。数学,在数学知识的应用中,更需要从练习中来提升对数学知识及概念的理解,也需要通过练习来提升运算能力。如果对数学概念及方法应用的不过,对数学单调性的知识缺乏深刻的认识,就会影响数学知识在实践应用中出现偏差。计算机技术的出现,尤其是程序化语言的应用,使得数学知识在表达与反映中能够依据不同的应用灵活有效、准确的运算,从而减少了不必要的验证,也提升了数学在各行业中的应用效率。
数学软件学科的发展,成为计算机重要的辅助教学的热门领域,也使得计算机技术能够发挥其数学应用能力。在传统的数学教学中,逻辑与直观、抽象与具体始终是研究的矛盾主体,如有些太简单的例子往往无法进行全面的计算;有些复杂的例子又需要更多的计算量。在课堂表现与讲解中,对于理性与感性知识的认知,学生缺乏有效的理解和应用,而强大的计算机运算功能却能够直观的表达和弥补这些缺陷,并依托具体的演示过程中来营造概念间的差异性,帮助学生从中领会知识及方法。在计算机的辅助教学下,教师利用对数学理论课题或应用课题,从鲜活的思维及形象的表达上借助于软件来展现,让学生从失败与成功中得到知识的应用体验,从而将被动的知识学习转变为主动的参与实践,更有助于通过实践来激发学生的创新精神。这种将数学教学思维与逻辑与计算机技术的融合,便于从教学中调整教学目标,依据学生所需知识及专业需求来分配侧重点。数学建模就是从数学学科与计算机学科的融合与实践中帮助学生协作学习,提升自身的能力。
2.信息技术是高等数学应用的产物
现代信息技术的发展及应用无处不在,对数学知识的渗透也是日益深入。当前,各行业在多种协作、多种专业融合中,借助于先进的信息技术都可以实现畅通的表达与物化。如天气预报技术、卫星电视技术、网络通讯技术等都需要从数学理论知识的应用中,尤其是对数学建模方法的应用来实现。高等数学是关于模式与秩序的学问,也是帮助我们认识世界的有效方法。在经济社会发展的今天,对于数学及数学知识的表达都与其科研综合能力息息相关。可以这么说,对于今天的数学,尤其是高等数学基础理论知识,都能够从生活及生产中找到鲜活的应用实例,如人口理论知识、神经网络、基因模型破译等都离不开高等数学基础理论的支撑。数学作为一种能力,作为对社会发展起推动作用的主要动力,只有从数学知识及数学能力的训练中,来驾驭好数学知识的有效应用,来促进和改善我们的生活和社会。
3.数学建模嵌入与高等数学教改的深入协作
当前高等数学改革,将改革的重点放在转变理论教学重点的实践中,重理论轻实践是改革重点,尤其是对于非数学专业学生来说,更应该从凸显数学的应用能力和应用数学能力为主要内容,从解决具体的数学问题中来帮助学生提升数学能力。现代数学在教学中主要体现四个特点:一是“集合论”作为数学各分支教学的共同基础,如代数结构、拓扑结构、序结构等,都是重点教学内容;二是数学分支内在相关性更加紧密,尤其是对于纯数学知识的抽象化,分科范围及深度更加细化;三是计算机技术与数学教学的关联,从数学知识与数学理论的讲解上应用计算机技术,从而实现对方程的数值解、对各类应用领域的促进,如人工智能化、数据处理、机器证明等;四是数学与其他学科间的融合与渗透,对于数学知识在行业内的应用,已经成为数学基础理论与社会学科正向交流的主要方向,与经济学的融合、与生物学的融合,与考古学的融合、与心理学等等融合更加深入。由此可见,对于近代数学及数学理论的深入研究,从数学知识体系的分解与延伸中,我们可以发现数学已经成为现代社会重要的基础理论。而掌握的知识越多,对所研究的领域促进越大,也只有从数学的学习中来掌握必要的数学基础理论及应用,才能够更好的发挥数学知识的潜能,促进高等数学在其他领域的广泛应用。数学建模思想及数学建模方法的学习,将日常的、专业的学科问题与计算机技术进行关联,以寻求更好、更快的解决方案。
大学阶段高等数学教育应该转变过去对传统数学理论的偏重倾向,要从数学课程的应用上,引入建模思想,将数学课程的“精讲多练”与数学建模融合在一起,通过多次迭代、优化模型来改进数学模型的应用方法,从而融会贯通,帮助学生利用好数学能力。作为最有效的高等数学应用方式之一,利用数学建模来把握教学内容,并从练习时间中把握数学应用与专业学科之间的关系,促进学生解决学习问题、思考问题。传统的数学教学多以习题和基础知识为重点,特别是新生在学习数学时,对于基础知识的讲解与练习一直是教学的重点。课堂教学实践也是围绕基础定义、定理来展开。计算机技术在高等数学实践中的应用,将数学软件的应用实现了跨学科应用,还能够从传统的数学教学模式中,转变学生对数学知识的积累和适应,以丰富有趣的建模实践来提升学生的学习兴趣,增强学生对数学理论知识的掌握能力。在高等数学教改中引入数学建模嵌入,以高等数学应用为主体来开发学生的学生潜能,并从中来解决高等数学教学难题。
4.引入高等数学建模嵌入的时机选择
教育技术与教育水平存在一定的关联,从高等数学教学目标来看,对于数学建模嵌入时机的选择是关键。有个小朋友问妈妈,“为什么2+2=4”,妈妈回答“左手两个指头,右手两个指头,你数一数,一共有几个”。小朋友数完后说“4个”,接着又问“4是什么玩意儿呢”。妈妈无言以对。对于“何为4”的回答,这是个严肃的数学问题,对于知识的客观认识,撇开具体的应用及环境,对于其中的内涵及价值又该如何界定?可见,对于数学教学实践,掌握必要的数学基本理论与定义,这个过程是可以通过建立数学模型来实现,并从建模嵌入中来加深对概念的理解。如在高等数学导数及定积分知识的学习中,通过建模来告诉学生数学知识在解决具体问题中的应用,并利用计算机技术来从中加深认识,掌握必要的工具。数学建模思想及嵌入实施,不仅是解决数学问题的需要,也是学习、探索、发现数学规律的需要,适时有效的嵌入数学建模,既增强了数学教学的学术性,也从模型建立中来培养学生的数学思维能力、数学应用能力。
5.结语
无论是课程的改革与建设,还是软件的研制与试用,数学教育都是基础的研究课题之一。建模理论与应用,可以从教学实践中通过计算机技术、软件技术来丰富课堂教学,提升学生的数学应用意识和能力。
【参考文献】
1.整合教学内容
工程教育模式下的工科本科数学教学内容必须突出“工程教育”。目前的数学教材主要内容基本上是一些基础理论知识,很少甚至没有与专业课程相联系。为此,结合自身的教学实践,笔者将数学课程内容分为三种:必修内容、选修内容和实践内容。
(1)必修内容。必修内容面向全体学生,分模块进行教学,教学中注重培养学生的数学能力、应用能力和自我学习的能力,通过必修内容的学习,为所有工科类本科生后续学习奠定必备的数学基础。例如:高等数学第一学期,我们采用了五模块教学模式,即极限模块、变化率模块、积分模块、优化模块和专业模块。在教学中把与行业、企业、专业相关的问题融入到每一模块中。这样不仅能使学生深刻地理解专业知识,同时也使学生认识到数学的重要性和实用性。
(2)选修内容,包括专业选修内容和公共选修内容。专业选修内容是根据不同行业的特点进行选择。它满足了不同专业对数学的需求,也充分体现了数学作为工具在专业中的重要性。我校数学选修内容的开设分专业进行。工程数学(A)包括概率统计、线性代数和数学实验,适用于机械类和土木工程类的专业的学生选修。工程数学(B)包括概率统计、积分变换、级数计算和数学实验等内容,适用于电气类、电子类,计算机类专业的学生选修。公共选修内容主要包括数学建模、数学实验和数学文化欣赏。学习公共选修内容,旨在培养学生的数学素养。
(3)实践内容。参加实践内容的学习对学生的数学基础和专业素质有较高的要求。内容包括数学建模竞赛、创新训练大赛、机器人大赛等活动。实践内容充分体现了数学在工科各专业中的广泛应用。要在实践中用好数学,除了要掌握足够的数学基础理论知识,还要会使用常见的数学软件如matlab等。
2.改进教学方法和手段
(1)教学方法。工程教育中专业特色不可忽略,如果我们在本科数学课堂上能以与专业有关的项目为载体进行日常的数学教学,就可以把专业和数学联系在一起,有了专业依托的数学将不再枯燥乏味,有了数学方法的支撑,教师在专业教学上将更加得心应手。
(2)教学手段。数学学科具有抽象性,课堂上教师单纯地讲授不能使学生透彻理解数学概念的来龙去脉,而且这种传统的授课方式与现代教育技术条件下的多媒体教学相比,已经不能吸引学生的注意力。多媒体数学教学课件用整洁的版面、清晰的文字、形象的图片、动听的音频和视频来表达课堂教学的内容。它的内容含量是传统教学无法相比的,有些甚至是传统教学无法完成的,比如摆线的动态形成过程可以通过多媒体呈现给学生。
二、结语
【关键词】创新;高职数学;课程设置(体系);教学内容;教学方法
近些年来,高等职业教育逐步从单一的职业教育教学模式向多元化的创新人才培养模式发展,如何利用学科理论培养创新人才已经成为探索职业教育研究的重要手段。作为高等职业教育的重要组成部分,高职数学教育应以培养技术应用能力为主线,以“实用”为宗旨构建课程体系,增强实用性和针对性。高职数学的教学改革应该包括四个方面:一是课程设置与课程体系的改革;二是教学内容的改革;三是教学模式的改革;四是考核方式的改革。改革重点难点在第一和第二方面,也是目前高职院校开展的课程体系和教学内容的改革。在课程体系和教学内容的改革中,最重要是高职数学的教学改革。某种意义上说,教学内容和课程体系改革是高职数学的教学改革难点和突破口。本文结合我院基于国家示范院校建设的高职创新性人才培养研究的开展,就高职数学的教学改革的四个方面进行研究,并在创新班的教学中加以实践。
一、背景
高等职业教育的培养模式以职业为基础,为我国的生产岗位培养操作型的应用技能人才的专业教育模式,在我国的高等教育中占重要的地位。当前,高等职业教育如何提高教育质量和技能型人才培养水平,是职业教育面临的一项重要而紧迫的任务。我院自2010年开始,组建创新性人才培养试点班,开展高职创新性人才培养研究。数学作为职业院校的一门必修的基础课程,如何适应创新性人才培养,提高学生的应用能力和实践能力,是职业教育数学教学改革的重要课题,同时也是高职院校提高数学教学质量的重要任务。科学的进行课程设置,建立适应创新性人才培养需求的课程体系,采用合理的教学方法,探索一条以学生为主体、以项目为载体、以能力培养为核心的教、学、做一体化的高等数学教改的新模式,是当前高等职业院校数学教师的一项紧要工作。
二、基于创新性人才培养模式下的高职数学教学改革
1.以“兼顾基础”,“面向专业”,“自由选择”为原则,构建单元模块,弹性进行课程设置与课程体系的改革。数学一直是一门必修的基础课程,也是一门重要的工具课。一方面,通过经典数学和近代数学的基本概念、基本原理及解题方法,使学生掌握当代数学技术的基本技能,为学生学习后继课程和解决实际问题提供必不可少的数学基础知识及常用的数学方法。另一方面,通过各个教学环节,逐步培养学生具有比较熟练的基本运算能力和自学能力、初步抽象概括问题的能力以及一定的逻辑推理能力、综合运用所学知识去分析和解决问题的能力。同时,高职数学教学是素质教育的一个重要方面,它在培养学生的综合素质和创新意识方面也发挥着有效的促进作用。因此,在课程设置上,既注重基础知识,又服务于专业需求;既确保统一要求,又兼顾不同层次;既保持传统特色,又创新学用模式。构建必需基础,提供发展平台;内容精简、实用,具有选择性和弹性,重视学习过程,改善学习方式;注重与现代信息技术的整合。基于上面所述,将高职数学分为基础数学(64学时),工程数学(48学时)和数学拓展(16学时或32学时)三个模块,工程数学和数学拓展在分为若干子模块,每个子模块学时数为8的整倍数。基础数学为我院所有专业(语言、艺术专业除外)必修课程模块,主要内容为微积分;工程数学为专业限选模块,由线性代数、计算数学、积分变换、概率、统计、最优化方法、线性规划等子模块组成,面向具体专业需求,不同专业根据专业培养要求选择子模块,例如,计算机相关专业必须选择线性代数、计算数学等模块,自动化专业必须开设积分变换模块等等;数学拓展为任选课程,主要包括数学文化、微积分精讲(面向专升本)等子模块,学生以兴趣爱好为主及个人需求,自由选择。
2.以“必需为本”,“够用为度”,“实用为主”为原则,打破学科界限,倡导按专业的需求重新组合教学内容。面向专业需求,以“必需为本”,“够用为度”,“实用为主”对数学传统的教学内容进行合并或精简;以数学实验为基础,降低对繁琐计算的要求,以数学建模为平台,重视数学思想和数学意识的教学,强调数学“应用能力的培养”作为数学教育的出发点。通过讲清基本概念,传授数学方法,培养数学意识,使学生掌握分析解决问题的思路和方法,进而使“数学的应用”得到强化。这要求我们处理好数学基础训练与数学应用能力培养的关系,将高职数学教学内容定位在为专业服务和能解决实际问题上,应具有“面广”、“易懂”、“重应用”的特点,即:教学内容广泛、所授知识易懂、重在数学知识的运用,对形成完整的学科体系要求较低,其核心是在教学内容上打破学科界限,倡导按专业的实际需求重新组合教学内容,以专业需求为中心,以实践运用为纽带,强调学生的数学应用的能力培养。通过专业调研,结合专业培养目标,选定合理的教学内容,使得教学内容更贴近专业需求。为实现数学教学以“应用能力的培养”为主旨的目标,在教学内容中增加数学实验课和数学建模。通过开设数学实验,使学生会借助于数学软件(如matlab、mathmatic)进行常规的计算,掌握数学建模中常见的数学计算方法和数据处理方法,学生可以针对某一个具体的实际问题,在计算机上进行模拟、仿真、比较算法、分析结果,找出最佳解决问题的方案;通过开设数学建模,使学生在遇到问题,能够运用所学的数学知识,对问题进行理性的分析,通过数学建模,将实际问题抽象成数学模型;借助数学软件,给所建立的数学模型设计算法,通过编制程序上机实现,并且会对计算结果进行分析处理。数学建模是培养学生建立数学模型,进行科学计算,利用计算机分析处理实际问题能力的重要途径,也是实现数学教学以“应用”为主旨的最有效途径。因此,具体专业的教学内容包括三个部分:一是基础数学(64学时)微积分;二是工程数学+数学实验+数学建模,共计64学时;三是数学拓展。例如,计算机专业教学内容为微积分、线性代数、计算方法、数学实验和数学建模共计128学时,及学生自选的数学拓展部分。
3.以“学生为主体”、“项目为载体”、“能力培养为核心”,强调知识运用,通过大型作业(数学建模),探索一条的教、学、做一体化的数学教学新模式。为实现数学教学“创新性人才培养”的目标,在教学模式上打破常规的教学模式,将“数学的运用”贯穿整个教学过程,以学生获得知识的程度最大化和能力提高显著化为教学目的,一方面注重基础知识的训练与培养;另一方面注重学生应用数学知识解决问题的能力的提高。充分调动学生的积极性和创造性,最广泛地让学生参与课堂活动,最大限度地开发学生的潜能,以真正提高学生的数学素养。在传统讲授模式基础上,引入项目化教学。项目教学法是以某一项目为研究对象,先由教师对项目进行分解,并作适当的示范,数学项目教学法,即在数学的教学过程中,通过选定一些与数学紧密相关的项目活动,引导学生通过项目的实践活动,理解和掌握课程要求的知识与技能,让学习过程成为一个人人参与
的创造实践活动。
然后让学生分组进行讨论、协作整个教学过程设计为:在教法和学法上,根据学生特点、知识特点及目标要求,选择适当授课课型。根据学生的基础层次情况,以学生获得知识的程度最大化和能力提高显著化为教学目的,一方面注重基础知识的训练与培养; 另一方面注重学生应用数学知识解决问题的能力的提高。充分调动学生的积极性和创造性,最广泛地让学生参与课堂活动,最大限度地开发学生的潜能,以真正提高学生的数学素养。教学模式设计如上图所示。
4.以“限时笔试”、“数学软件运用”、“数学应用能力检验”多种形式相结合,全方面进行教学考核方式的改革。考试是学业评价的一种重要方式和组成部分,它对教学具有管理、导向、激发、诊断与调控的功能。长期以来,数学考核的形式是限时笔试为主,这种规范化的考核方式不利于充分发挥学生主观能动性,体现数学应用能力和创新能力,特别是目前,高职院校采取“宽进”方式吸引学生人学,造成了学生整体数学素质偏低。这种考试形式只能使教师面对考试成绩表上的一片“红灯”和逐年增加的不及格率;但是取消考试或者弱化考试显然无法实现学业评价。为保证数学教学以“应用能力的培养”为主旨的目标得以顺利的实施,在考核方式上强调数学应用能力的考核。为了客观的有针对性考核学生的数学应用能力,我们对考核方式进行了初步的改革,既保留一块传统的限时笔试,同时更加注重过程评价(平时表现)及分析解决实际问题的能力的评价(大型建模作业),具体为总评成绩分成三块:(1)平时成绩,包括出勤、作业、课堂表现、提问、讨论;(2)限时笔试,包括传统基本知识、基本运算的考核;(3)大型作业,包括大型作业的完成情况、讨论课的表现。在考试内容的选择上遵循如下的原则:一是检验学生基本运算能力;二是检验学生数学软件运用能力;三是检验学生运用数学知识解决问题能力。
三、结论
本文从课程设置与课程体系、教学内容、教学模式、考核方式四个方面对高职数学教学改革进行研究,并在我院创新班进行实践,取得了一定的效果。
参 考 文 献
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1高职院校建筑工程技术专业高等数学
教学现状与存在的问题高等数学课程是高职院校的文化基础课,是建筑类专业的一门必修课。建筑工程技术专业主要是培养面向建筑施工企业,适应建筑施工第一线需要,具有建筑施工、组织、管理能力,具备较强的实践技能和良好的职业道德以及具有可持续发展的学习能力与适应能力的高素质、高技能人才。高等数学课程作为文化基础课,不仅要增强学生的综合素质、培养学生的抽象思维能力,对于建筑工程技术专业的学生而言,高等数学课程更是其学习专业课程的一个必不可少的工具,它为专业课程的学习提供了必备的基础知识和技能。因此,高等数学的教学能培养学生科学的工程思维方法,为学生分析、解决工程技术问题提供理论方法保障;而工程技术专业课能扩展学生的专业技能,是理论方法的延展,二者相互补充,必不可缺。但是,目前高职院校的高等数学课程的教学大多数仍然是以传统灌输式的教学方法进行,侧重数学定理的证明、公式的推导以及习题的演算,而忽视数学在实际中的应用,忽略数学是源于生活的,数学中的很多公式、定理、模型在实际生活中都是具有工程应用背景。学生们不理解数学课程学习的作用,更不知道数学和专业课程、数学和实际问题之间的联系所在。加之数学课程基本概念较多、计算量大、内容抽象,高职学生自身学习基础就比较薄弱,学习起数学来感到吃力与困难。可以说,传统的数学教学方式并没有结合学生的实际情况,没有让数学与所学专业挂钩,不能让学生把数学知识运用到实际的工作生活中。如何“生活化”的变革高等数学在建筑工程专业的教学方法,更好的为建筑工程类学生思考、分析、解决实际工程问题服务;在人才培养中做到有的放矢,培养更多符合社会发展的高级建筑工程人才,是当前亟待解决高等数学教学方法中的问题。
2问题存在的原因
高等数学作为工科专业非常重要的一门文化基础课,在高职院校建筑工程类专业的教学为何会出现与专业课教学脱节的现象呢?有必要去深究其问题存在的主客观原因,用科学发展的观点去指导高职院校高等数学课程教学改革。我们从学校、教师、学生这三个层面去分析与了解高职数学的教学问题,通过与建筑系的管理人员、教职人员、学生进行交流讨论,深层次、多角度分析了解,以贵阳职业技术学院建筑工程技术专业的老师与学生为调查对象,设计相应的问卷调查表,得出了以下的问题存在如下原因。(1)通过与建筑系的领导进行交流探讨,发现领导本身是认可高等数学在对学生思维能力的培养和整体素质的提高上的作用的,但是他们并不了解数学这门课程作为工具与专业课程、实际问题之间的关联,也就无法对数学课程引起足够的重视。相反,还有些领导希望削减高等数学的课时量,觉得占用了专业课程的时间,而完全忽略了高等数学对学生系统学习专业课程的促进作用。(2)通过与建筑系的专业课老师进行交流探讨,得出对于专业课老师而言,是希望学生能把高等数学课程学好学透,这不仅能培养学生思维的严密性、思考问题的逻辑性,还能为相关专业课程的学习打下了坚实的基础。比如,在《建筑工程测量》课程中,水准、角度测量、经纬仪、全站仪的使用都要用到高等数学的相关知识。此外,《建筑工程造价》、《概预算》、《审计》等课程的教学更是与数学息息相关,一些操作软件也是需要有良好的数学基础。通过与建筑工程技术专业的200名学生进行交流探讨,并设计了问卷调查表进行调查统计,得出对于大部分学生而言,都能理性的看待高等数学课程的设置,并且认同这门课程开设的必要性。设计的调查问卷表的主要内容包括:你学习高等数学的目的、你希望高等数学的学习给你带来哪方面的帮助或者提升、你希望如下那种方式的教学方式会更好等等。在调查过程中,调查对象主要是高职院校建筑工程技术专业的教师和学生,所选取的教师和学生的比例是1:9。其调查结果表明:
(1)在高职院校85%的师生均认为高等数学很重要;
(2)高职院校学生学习高等数学的目的不一;
(3)学生对学习高等数学的对专业课程学习的帮助认识还不到位,甚至有部分认为学习高等数学毫无意义;
(4)建筑工程类专业学生认为专业课程学习对理解高等数学抽象问题有帮助,甚至有学生认为没有;
(5)部分学生对学习高等数学对他们能力的培养,选择无所谓;
(6)建筑类的学生普遍学习高等数学的方法还是来自于老师的讲授;
(7)学生喜欢的高等数学的授课方式,普遍喜欢从工程技术、应用的角度讲授。总体来说,由对这些调查问卷的分析可知,建筑工程技术专业的学生普遍认为良好的高等数学课程的教学对建筑工程类专业课程的学习与教学是非常重要;认为高等数学课程是后续建筑工程类专业课学习的必要课程,并有助于专业课程的学习;而建筑工程类专业课的学习同时也有助于进一步理解高等数学的某些理论知识。
3高等数学教学方法改革建议
鉴于以上对该院建筑工程技术专业高等数学课程的教学现状和存在问题的分析,可以从学校、教师到学生三个方面来对高等数学的教学进行改革,建议如下。
3.1学校方面
(1)在领导层面就应重视高等数学课程的学习,理解数学作为一门基础课程,不仅能提高学生的素质与抽象思维能力,还能与专业课程的学习相互促进。
(2)在设定高职高等数学课程的时候,应相应的配置相关的数学建模、数学软件的学习,以现代更便捷的方式去解决与数学相关的问题。比如开设《大学数学实验》、《数学模型》等课程,并配合相关软件的学习。
(3)由于高等数学课程是由基础部统一排课,可以考虑针对不同的专业,安排固定的老师进行授课。并针对不同专业,对授课的数学老师进行一系列相关专业知识的培训,让这些老师更深入的了解所教授学生的专业知识,以便能更好的把专业知识与数学教学融合在一起,让学生更清楚的理解数学在专业和实际生活中的作用。
(4)成立数学建模团队,积极的参与国家级或者省级的数学建模比赛。该院没有参与任何数学建模的培训和比赛,而开展数学建模是培养运用型人才的需要,是提高学生综合素质的需要,是数学教学改革的需要。因此,学校需要尽快的成立数学建模团队,报名参加各种数学建模比赛,通过数学建模竞赛来调动学生对数学的学习兴趣,并增强学生的各种综合能力。
3.2教师方面
(1)加强数学老师自身专业知识的素养,“要给学生一杯水,自己必须要有一桶水”。所以,只有当数学老师自身的知识足够全面和丰富的时候,才能由浅入深、由表及里的教导学生,让学生系统的、全面的去学习数学知识。
(2)数学老师可积极的参与各专业的教学研讨会,共同讨论不同专业对数学各知识点的需求。数学老师要以成为理论型和实践型相结合的“双师型”人才为目标来要求自己,不仅要有良好的数学专业知识和教学技能,还要具备较强的应用能力和实践操作能力,要懂得数学知识与专业知识的融会贯通。
⑶采用启发式教学方式配合传统的讲授式教学,让学生主动参与学习,分组讨论重点、难点。高等数学课程作为文化基础课,大部分的学生都不够重视,学习态度欠佳,因此把课堂还给他们,让他们来做课堂的主人,教师作为组织者和引导者来让学生积极的思考,这样才能让学生们真正的学懂数学。
⑷在对专业基础知识稍做了解的基础上,把数学课程分为基础模块和实用模块两部分。基础课程主要讲授数学的概念、定理及基本的解题方法;实用模块就需要把数学知识运用于专业课上,做到学以致用。
3.3学生方面
(1)积极参与数学建模比赛,增加自身见闻。数学建模不仅能培养学生的自学能力、快速获取信息的能力、学生的团队合作意识和能力,还能培养学生综合运用数学知识进行分析、推理、计算的能力。参与数学建模是最有效、最快捷的把数学知识学以致用的途径,能让学生的能力、素质、心智在比赛过程中得到较强的提高。
(2)重视每一次数学课程的教学,积极配合老师,做课堂的主人。
(3)在专业课程的学习当中,把数学当作一项工具,用以更好、更透彻的去理解专业课程。
(4)熟悉掌握基本数学软件,了解数学计算仿真工具,用所学的知识服务社会实践看得见也摸得着。
4结语