曹彩霞, 王信峰, 陳 冬, 魏 榮, 史鳳麗, 胡 琳
(北京聯(lián)合大學(xué)基礎(chǔ)部,北京 100101)
機(jī)電類專業(yè)高等數(shù)學(xué)的應(yīng)用性教學(xué)改革的實踐
曹彩霞, 王信峰, 陳 冬, 魏 榮, 史鳳麗, 胡 琳
(北京聯(lián)合大學(xué)基礎(chǔ)部,北京 100101)
重點介紹了在機(jī)電學(xué)院如何展開高等數(shù)學(xué)的應(yīng)用性教學(xué)改革,并在現(xiàn)有教學(xué)條件下做了改革實驗,取得了較好的改革效果.但最為重要的是本文提出了一種新的高等數(shù)學(xué)的改革思路.
高等數(shù)學(xué);應(yīng)用性教學(xué)改革;開卷考試
教育大發(fā)展,我國的高等教育日益大眾化,北京市甚至已達(dá)到普及化.在此形勢驅(qū)動下,傳統(tǒng)的精英教育方式必須向大眾化甚至普及化教育方式轉(zhuǎn)型.
相關(guān)素質(zhì)教育的概念與要求日加凸現(xiàn).這主要表現(xiàn)在:教育國際化的趨勢,使得西方教育理念(注重學(xué)生能力——素質(zhì)的培養(yǎng))逐步滲透進(jìn)入中國的教育市場,如何適應(yīng)這一變化?獨生子女學(xué)生的個性心理增強(qiáng),學(xué)習(xí)心理、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)主動性等都發(fā)生了巨大變化,學(xué)生及學(xué)生家長等都對教育有了更高的期待與要求,教育必須適應(yīng)這一變化.
就教育本身而言,要迎合“國強(qiáng)民富”的要求,需要更適合中國國情的教育模式.一方面,中國的國情限制了教育照搬西方教育模式;另一方面,與以往相比,盡管目前的教育已經(jīng)有了較大的改觀,但很多的改進(jìn)尚處在理論探討層面,需要進(jìn)一步的實踐檢驗驗證.
因此,如何彰顯學(xué)生的學(xué)習(xí)個性、適應(yīng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)心理,將應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向?qū)W生實踐能力、思考能力(思維能力、判斷能力)和觀察能力,特別是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的獨立研究和動手能力,等方面的素質(zhì)教育,成為教育必須回答、也必須解決的關(guān)鍵問題.就數(shù)學(xué)教育而言,相關(guān)的素質(zhì)教育問題更為突出.
如何進(jìn)行素質(zhì)教育,作為應(yīng)用性大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的教育設(shè)計,我們選定從一個專業(yè)——機(jī)電類的高等數(shù)學(xué)改革入手進(jìn)行試點.
1.轉(zhuǎn)變教育觀念,明確教育目的.
教育觀念的轉(zhuǎn)變是教育改革的先導(dǎo),我們必須轉(zhuǎn)變那種只重知識不重能力和素質(zhì),妨礙學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的教育觀念,樹立現(xiàn)代的教育觀.要改變教師單向灌輸知識,以考試分?jǐn)?shù)作為衡量教育成果唯一標(biāo)準(zhǔn),以及脫離實際、單調(diào)僵化的教學(xué)模式,構(gòu)建新型的教學(xué)模式,使教師由講授者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、組織者;使學(xué)生由被動接受者變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)者;使教學(xué)過程從傳統(tǒng)的分析講授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題的過程.要通過不懈的努力,使我們的教育能夠適應(yīng)學(xué)生全面發(fā)展和勞動就業(yè)的需要.
那么,高等數(shù)學(xué)的開設(shè)在人才素質(zhì)的培養(yǎng)上,主要作用是什么呢?一是要通過數(shù)學(xué)教學(xué)活動讓學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握數(shù)學(xué)的思想、方法和技巧,并能學(xué)以致用,初步具備自學(xué)所需的更深入的數(shù)學(xué)的能力.對于一名大學(xué)生而言,在高等數(shù)學(xué)教育中,打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ),意味著初步掌握了一種現(xiàn)代科學(xué)的語言和工具,學(xué)到一種理性的思維模式,培育了數(shù)學(xué)意識,這對今后立足于日益“數(shù)字化、信息化”的當(dāng)今社會,是極為重要的.因此高等數(shù)學(xué)課程的開設(shè),實際上是一種能力、一種素質(zhì)的培養(yǎng).二是高等數(shù)學(xué)作為一個知識體系,又是后續(xù)課程以及很多專業(yè)課程不可缺少的基礎(chǔ).對一名應(yīng)用型本科院校的大學(xué)生而言,要想成為一個優(yōu)秀的畢業(yè)生、有競爭實力的工程人才、管理人才,高等數(shù)學(xué)意味著什么,應(yīng)是不言而愈的.開設(shè)高等數(shù)學(xué)課程的目的恰恰也體現(xiàn)它是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的一種重要基礎(chǔ)、重要準(zhǔn)備.
針對我校學(xué)生的實際情況和教學(xué)要求,首先必須使教師從繁重的作業(yè)批改、練習(xí)測驗等繁重的教學(xué)工作中解脫出來,同時將學(xué)生的被動接受變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)是教學(xué)的根本.因此,必須設(shè)計實施“激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)信心、學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、以學(xué)生思維為中心”的教育模式.
2.開展調(diào)研,設(shè)計教學(xué)改革方案.
為了使教學(xué)更有針對性,有側(cè)重的做了以下三個方面的調(diào)研工作:一是調(diào)研學(xué)生現(xiàn)有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)興趣,了解學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),選擇合適的教學(xué)起點,了解學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的現(xiàn)有興趣狀態(tài),從而有效地設(shè)計教學(xué)方法等;二是調(diào)研機(jī)電類專業(yè)對數(shù)學(xué)內(nèi)容的需求,考慮到教學(xué)內(nèi)容設(shè)計需要考慮的因素太多,但專業(yè)所需是最低要求,必須達(dá)到;三是機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)工種對數(shù)學(xué)要求的深度、寬度及可持續(xù)性發(fā)展的要求,這一點為教學(xué)的深度和寬度提供了重要的參考價值,保證為教學(xué)對象后續(xù)發(fā)展提供必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).
在上述調(diào)研的基礎(chǔ)上,設(shè)計教學(xué)改革方案.教學(xué)內(nèi)容上,符合學(xué)生的現(xiàn)有基礎(chǔ),達(dá)到專業(yè)所需,并為后續(xù)發(fā)展提供必備的基礎(chǔ)保障;教學(xué)方法上,靈活多變,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;教學(xué)考核方面,考試方式可以多種多樣、機(jī)動靈活.可以選擇的有分段考試、數(shù)學(xué)思想闡述、應(yīng)用測評等等.但這些考試方式都有待于進(jìn)行試驗,只有通過嘗試,觀察各種考試方式的利弊,才能給出有效的、與改革相適應(yīng)的考核方案,從而更好的輔助和引導(dǎo)教學(xué)改革.
1.調(diào)研情況.
(1)開學(xué)初對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查,了解到學(xué)生中學(xué)已具備極限和導(dǎo)數(shù)的一些基本知識;
(2)充分考慮機(jī)電學(xué)院各專業(yè)對高等數(shù)學(xué)內(nèi)容的需求.
為了使我們的教學(xué)與專業(yè)課所需更加相符,我們多次與專業(yè)課教師座談、溝通,了解到我校機(jī)電學(xué)院各專業(yè)對數(shù)學(xué)知識的需要情況,結(jié)果見表1.
表1
(3)對機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)工種的了解不是很深入,但也做了一些調(diào)研,比如了解到對函數(shù)圖形的應(yīng)用等較多.
2.改革措施.
鑒于上述種種,我們提出如下的改革措施:
(1)教學(xué)內(nèi)容上,刪減掉線面積分,加強(qiáng)應(yīng)用性教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計.
一機(jī)電學(xué)院五個專業(yè)中有三個專業(yè)不需要這一部分;二曲線積分本來就是定積分微元法思想的應(yīng)用,故以后學(xué)生用到時完全可自行了解,曲面積分由于學(xué)時緊張,近年來一直未講.這樣節(jié)省下來的學(xué)時用以加強(qiáng)對基本概念、基本內(nèi)容的講解,淡化作題技巧的演練;這里的基本內(nèi)容指的是相對于基本概念、基本的數(shù)學(xué)思想而言的,這一點也許與許多大學(xué)教師所理解的有所不同.基本的數(shù)學(xué)思想的掌握需要時間的沉淀,不僅僅是講完完事,特別是對我校學(xué)生.
(2)在教學(xué)方法上,特別注意針對我校學(xué)生因材施教、增加了重要概念的討論加深課.
對重要概念、重要結(jié)論的講解中,注意實際例子的引入,避免嚴(yán)謹(jǐn)定義、定理的直接給出.這樣做,使學(xué)生對概念、結(jié)論有一個具體直觀的理解、體會,并且對后面嚴(yán)謹(jǐn)定義、定理的給出起到了一個緩沖、理解的過程.而且實例的應(yīng)用在一定程度上也有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有助于使學(xué)生對學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的用處有一定的了解.當(dāng)然這些實際例子不一定專業(yè)性很強(qiáng),只要有利于概念的理解、內(nèi)容的掌握就是好的例題.由于學(xué)生基礎(chǔ)差,這些實際例子的背景不易太復(fù)雜,盡可能選一些通俗易懂的實例.當(dāng)然,這是一件十分困難的事情,有待于教學(xué)過程中的不斷積累與完善.
我們增加的重要概念的討論加深課,有利于發(fā)展學(xué)生思維、實行啟發(fā)式、互動式教學(xué).例如:極限與函數(shù)、導(dǎo)數(shù)(變化率)、積分等專業(yè)課中經(jīng)常使用的重要概念,這些概念在引入時雖然已講得很明白,但在后續(xù)的練習(xí)中很少再提及,致使學(xué)生在專業(yè)課上使用時大多已忘記(這也許是專業(yè)課教師抱怨的原因之一),概念加深課的開設(shè),一方面再次喚起學(xué)生對概念的記憶,另一方面,通過一段時間的練習(xí),使學(xué)生對概念的理解進(jìn)一步加深.可惜的是課時有限,這樣的課不能增加的太多.
(3)改革考試方式.
教學(xué)內(nèi)容改了,考試方式卻仍沿用傳統(tǒng)方式進(jìn)行,必然行不通.比如統(tǒng)考,必然大大影響教師改革的積極性,甚至把教師的改革熱情打擊下去了.考試方式可以多種多樣、機(jī)動靈活.現(xiàn)根據(jù)我校機(jī)電學(xué)院學(xué)生的實際提出如下考試方式:
學(xué)生的總評成績由期末成績與平時成績構(gòu)成.期末考試分開卷和閉卷,閉卷考察學(xué)生的基本數(shù)學(xué)知識,占期末總評成績的60%左右,開卷考察學(xué)生的數(shù)學(xué)思想和簡單的數(shù)學(xué)應(yīng)用,占期末總評成績的10%左右;期中成績約占20%;平時成績占期末總評成績的20%左右,由作業(yè)、考勤、課堂表現(xiàn)等確定.
這里增加的期末開卷考試,主要考察學(xué)生對基本概念、基本數(shù)學(xué)思想等方面的內(nèi)容,事實上這部分內(nèi)容有點是對討論加深課的再次強(qiáng)調(diào)、以及對全書數(shù)學(xué)思想、簡單數(shù)學(xué)應(yīng)用的演練,為以后學(xué)生對數(shù)學(xué)的使用入門做好準(zhǔn)備.
(4)開設(shè)了數(shù)學(xué)實驗課.
在調(diào)研時我們注意到后續(xù)專業(yè)的發(fā)展對函數(shù)圖形的重組設(shè)計等應(yīng)用較多,我們開設(shè)了《數(shù)學(xué)多媒體設(shè)計及應(yīng)用》選修課,不少學(xué)生非常感興趣.
希望學(xué)生既能掌握住數(shù)學(xué)的基本知識,又能掌握住數(shù)學(xué)的內(nèi)在思想;同時希望學(xué)生都能達(dá)到及格水平,為以后數(shù)學(xué)的應(yīng)用做好入門準(zhǔn)備.這是我們對機(jī)電學(xué)院學(xué)生的高等數(shù)學(xué)改革的初衷,結(jié)果如何呢?
1.上面僅僅是一些改革設(shè)想,具體實施起來難度相當(dāng)大,不過我們還是在現(xiàn)有的教學(xué)狀況下,把上述想法盡力體現(xiàn)在具體的教學(xué)過程中,改革效果很是明顯.具體數(shù)據(jù)如下:
下述數(shù)據(jù)為一個學(xué)期、90課時,在機(jī)電學(xué)院講授《高等數(shù)學(xué)》上冊內(nèi)容,學(xué)生基礎(chǔ)與試題難度基本一致的情況下,兩年的改革效果,閉卷部分成績見表2,表3.
表2 第一年
表3 第二年
分析:各班的平均分、及格率、優(yōu)秀率都較改革前有較大提高,各項指標(biāo)均比較理想;這對現(xiàn)在的大學(xué)普及教育而言,教學(xué)效果十分理想.
其中,期末開卷考試,應(yīng)試環(huán)境下成長起來的孩子,剛開始對這種考試方式不適應(yīng),感覺象平時的作業(yè)一樣,測驗結(jié)果不太好,但是經(jīng)過幾次之后,學(xué)生對這種考試方式適應(yīng)了,考試結(jié)果很好,最后到期末考試時,開卷部分全學(xué)院僅有一名學(xué)生不及格,幾乎全體同學(xué)對數(shù)學(xué)基本概念及簡單應(yīng)用已經(jīng)掌握.
不足:首先,教學(xué)方法有待更加的靈活多樣,現(xiàn)有的教學(xué)方法大多仍沿用授課制,沒有完全把學(xué)生的學(xué)習(xí)變?yōu)榉e極的主動;其次,考試方式的改變對后續(xù)的重考、畢補(bǔ)均帶來諸多繁雜事宜;最后,對后續(xù)專業(yè)課的影響也尚待調(diào)查.
2.選修課《數(shù)學(xué)多媒體設(shè)計與應(yīng)用》,學(xué)生的設(shè)計圖非常理想,個別同學(xué)的設(shè)計令任課教師非常贊賞,如下圖形均為學(xué)生自己所設(shè)計的:
圖1 昆蟲(0809030102班 劉珣)
圖2 金魚(0809030501班 閔學(xué)雷)
不足的是該課程的開設(shè)、內(nèi)容、方式等均有待完善規(guī)范等.
[1] 李玉屏.美國教育掠影—美國教育對我們的啟示[J].武漢交通管理干部學(xué)院學(xué)報,2000,2(3):8-13.
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1672-1454(2010)增刊1-0118-04