孟品超 周林華

[摘 要] 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步，社會對高等教育人才培養(yǎng)質量的要求越來越高，對拔尖創(chuàng)新人才的需求越來越多。數(shù)學類專業(yè)建設過程中也必須關注社會需求，探索教學體系優(yōu)化，教學內(nèi)容更新，教學模式改革的有效途徑，改善實驗設備和條件，加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

[關鍵詞] 數(shù)學類專業(yè);創(chuàng)新能力;實踐教學;教學改革

[基金項目] 吉林省本科高等教育教學改革立項課題（201840-02）;數(shù)學省級實驗教學示范中心“融合創(chuàng)新，深度開放”實踐平臺建設

[作者簡介] 孟品超（1978—），女，吉林省吉林市人，碩士，副教授，研究方向為計算數(shù)學。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）37-0387-02? ? [收稿日期] 2019-12-24

一、引言

數(shù)學類專業(yè)受基礎類學科與專業(yè)特點的影響，人才培養(yǎng)目標普遍強調(diào)厚基礎、寬口徑，在強化數(shù)學基礎的同時，提升學生的動手實踐能力。實踐教學中存在重理論輕實踐的短板，制約著數(shù)學類人才培養(yǎng)質量和創(chuàng)新能力的提高。因此，加強數(shù)學實驗教學中心建設，遴選優(yōu)秀的數(shù)學類課程實踐項目，推動實踐教學體系改革，促進學生通過自主學習，參與科研項目訓練，自由探索知識，將有效提高數(shù)學類專業(yè)人才的創(chuàng)新能力，提升自主創(chuàng)新思維。

二、背景與現(xiàn)狀

筆者所在的學校是地方性理工科院校，肩負著為地方經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)應用創(chuàng)新型人才的重任，因此非常重視學生理論基礎和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，尤其是著力培養(yǎng)一批拔尖創(chuàng)新性人才。從現(xiàn)實情況看，我校數(shù)學類專業(yè)起步于20世紀90年代，現(xiàn)有數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學兩個本科專業(yè)，并于2014年建成了吉林省數(shù)學實驗教學示范中心。

2018年我們改版了新的本科教學人才培養(yǎng)方案，新的人才培養(yǎng)方案加大了實踐教學的占比，推動了實踐教學模式的改變，教學條件的完善。目前兩個數(shù)學類本科專業(yè)實踐類教學內(nèi)容，占總教學內(nèi)容的30%以上，主要實踐類教學內(nèi)容包含三個方面：一是課內(nèi)實驗。如數(shù)值代數(shù)、數(shù)值逼近、微分方程數(shù)值解等課程中有1/3的學時安排了實驗教學，學生在實驗過程中加深對數(shù)值計算理論的理解;統(tǒng)計計算、智能計算、復雜系統(tǒng)分析與建模等課程有1/2的學時安排了實驗教學，學生在實驗過程中不僅理解現(xiàn)代計算方法的理論，更能將計算方法和實際問題碰撞產(chǎn)生新的思想。二是集中實踐環(huán)節(jié)。如課程設計和計算機實習，采用集中實踐的方式，利用相關理論較完整的解決實際問題，從問題提出、問題分析、模型建立、模型求解等方面系統(tǒng)的進行理論梳理和動手實踐;科研訓練和創(chuàng)新研究實踐則是在前期各種實踐訓練的基礎上自主選題，通過文獻檢索和文獻研讀，深入、系統(tǒng)地分析和研究某學科、某領域或某各方面的研究成果，培養(yǎng)學生應用專業(yè)知識提出問題、分析問題、解決問題的能力，自主分析和研究，并形成方案的能力，及培養(yǎng)學生自主學習能力和終身學習的意識。三是課外實踐環(huán)節(jié)。如大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、大學生數(shù)學建模競賽、大數(shù)據(jù)分析與挖掘競賽、大學物理實驗競賽、物理學術競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽，等。

三、數(shù)學實驗中心的建設

培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的核心是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和發(fā)現(xiàn)知識的能力。數(shù)學實驗教學中心以培養(yǎng)學生掌握數(shù)學理論基礎知識和創(chuàng)新能力為目標，因此在實踐教學體系、實踐教學模式、實踐教學環(huán)境等方面加強建設。

1.構建零起點、全程化的數(shù)學類專業(yè)學生創(chuàng)新實踐體系。我們?yōu)閿?shù)學類專業(yè)學生構建了“零起點四層次三維度全過程”大學生創(chuàng)新實踐體系。大一新生入學，無論是專業(yè)知識還是實踐能力幾乎是零基礎，我們針對不同年級學生設置了四個層次的實踐教學體系，同時從課內(nèi)實驗、集中實踐、課外創(chuàng)新活動和競賽三個維度提升學生的創(chuàng)新實踐能力，構成了零起點、四層次、三維度、全過程的數(shù)學類專業(yè)本科生創(chuàng)新實踐體系。建立了實驗教學中心研究項目、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、大學生課外學術科技作品競賽、大數(shù)據(jù)分析與挖掘競賽、數(shù)學建模競賽的項目鏈條，滿足了不同層次學生參加不同創(chuàng)新訓練項目的需求。

大一學生在專業(yè)知識零起點的情況下，首先進行專業(yè)認識實習和“面向對象程序設計”課程設計，對所學專業(yè)有初步的認識并掌握基本的編程基礎;大二學生進行“Matlab軟件應用”計算機實習和“數(shù)據(jù)結構與算法”課程設計，為后續(xù)的專業(yè)實踐儲備足夠的軟件設計基礎;專業(yè)基礎較好的同學可以參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目及大學生數(shù)學建模競賽等實踐活動，得到更多的鍛煉和提高;大三學生已具備初步的專業(yè)實踐的理論和軟件基礎，信息與計算科學專業(yè)會進行“數(shù)值分析”課程設計和“數(shù)據(jù)處理與分析”計算機實習，數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)會進行“多元統(tǒng)計分析”和“數(shù)據(jù)挖掘”課程設計，這些實踐內(nèi)容專業(yè)性更強，在此基礎上，學生更具實力參與大數(shù)據(jù)分析與挖掘競賽和課外學術科技作品競賽;經(jīng)過三個學年的專業(yè)知識學習和專業(yè)能力積累，第七學期開展了“實用辦公軟件”計算機實習、科研訓練、學術活動和創(chuàng)新研究實踐，“實用辦公軟件”計算機實習強調(diào)報告和論文的專業(yè)規(guī)范訓練，通過科研訓練，強化學生搜集文獻資料的能力，熟悉專業(yè)文獻資料查找和資料積累方法，提高對文獻資料的歸納、分析綜合能力，學術實踐是科學研究的重要基礎環(huán)節(jié)，學術活動是學術實踐的一部分，通過創(chuàng)新研究實踐項目的完成，使學生了解專業(yè)知識在科研活動過程當中的重要性，培養(yǎng)學生應用專業(yè)知識提出問題、分析問題、解決問題的能力，及自主分析和研究，并形成方案的能力。

2.推進研究性教學，拓展學生自主學習空間。經(jīng)過多年的教學改革，重數(shù)學理論教學，輕能力培養(yǎng)的問題已經(jīng)得到很好的改善，但作為基礎學科，難以避免的在教學中仍存在學生被動學習，接受教師灌輸知識的現(xiàn)象，在某種程度上扼殺了學生自主學習和發(fā)現(xiàn)知識的能力。研究性教學是以知識教育為依托，以能力培養(yǎng)為主要內(nèi)容，把學習、研究、實踐有機地結合，引導學生的高度參與及主動性的充分發(fā)揮，并且創(chuàng)造性地運用知識和能力，主動地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維，培養(yǎng)高層次、復合型、多樣化的高素質創(chuàng)新型應用人才的一種教學方法。

我們積極探索研究性教學方式改革，尤其在實踐教學過程中，通過研討式教學、探究式學習、問題討論小組、科研項目小組等形式，鼓勵學生自主學習和研究性學習，探索“以學生自主學習能力發(fā)展為主線、以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心”的教學方法改革途徑。如在智能計算課內(nèi)實驗中，學生組成5人左右的討論小組后選擇感興趣的智能計算領域內(nèi)的問題，在老師的指導下開展小組討論，分析和尋找解決問題的有效途徑，最終小組協(xié)作解決該問題后撰寫項目報告，并進行口頭答辯。在問題選擇中，可能是同一個實際問題，但不同小組對應不同的方法，也可能是同一種方法，不同小組對應不同問題。通過這種小組內(nèi)的研討和探究，拓寬學生的知識視野、提升理論思維能力，讓他們獲得發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，養(yǎng)成自主學習的習慣。在專業(yè)知識教學中，突出科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)，增強學生學術發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.公共實驗平臺共享環(huán)境建設。我們轉換管理和服務理念，以教學實驗中心網(wǎng)站為平臺，開展專業(yè)課程及實踐教學的信息化建設。將信息管理系統(tǒng)分門別類，進行模塊化管理。實驗教學管理模塊預約實驗項目，日常信息管理模塊發(fā)布信息，自學助手管理模塊提供自主學習網(wǎng)絡環(huán)境，學習資源共享模塊共享各種資源。信息化建設統(tǒng)籌規(guī)劃，模塊實施，提升管理和學習效率。實驗中心實現(xiàn)對教師和學生全天24小時的開放共享，大幅度提高現(xiàn)有實驗設施用于人才培養(yǎng)的利用率，給學生提供自由寬松的創(chuàng)新實踐環(huán)境。

參考文獻

[1]劉存霞，呂文，宋瀟.地方高校數(shù)學類專業(yè)實踐教學的幾點思考[J].課程教育研究，2019（45）：140-143.