方明　江本赤　梁利東　鐘相強

摘要：針對《計算方法》課程教學特點，建立以工程問題為導向的教學項目案例庫，完成以項目驅(qū)動為導向的教學模式設計，構建以“回歸工程”為導向的課程考核評價體系，實現(xiàn)工程教育“回歸工程”的教學本質(zhì)。

關鍵詞：回歸工程;計算方法;教學模式;課程評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0097-02

隨著“新工科”教育的發(fā)展，工程教育已由學科導向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導向，學科交叉與融合成為工程教育改革發(fā)展的新態(tài)勢[1]。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革進程中，“回歸工程”將成為工程教育改革發(fā)展的新趨勢[2]。

《計算方法》課程是一門針對科學與工程計算過程中必不可少的環(huán)節(jié)-數(shù)值計算過程而設立，是數(shù)學原理與實際問題和計算機的有機結合，具有廣泛的實際應用價值，同時也是科學問題“回歸工程”的基礎工具，是機械類專業(yè)本科生的一門重要基礎課，是學生今后專業(yè)課學習、科學研究和工程設計的數(shù)學基礎[3]。

然而，在《計算方法》課程教學中，學生只將其作為一門純數(shù)學理論課來學，缺乏工程應用意識，課程的學習只是單純的以考試為目的，多為被動式學習，導致課程的學習過程枯燥以及學習興趣與動力丟失[4]。本文針對《計算方法》上述教學問題，結合課程團隊多年的教學經(jīng)驗，從教學內(nèi)容設計、教學模式改革以及課程考核評價等方面提出改革措施，實現(xiàn)“回歸工程”的教學本質(zhì)。

1 以工程問題為導向的教學內(nèi)容設計

目前，本科生《計算方法》的學習內(nèi)容主要包括：非線性方程的求解、線性方程組的求解、插值與擬合、數(shù)值微積分和常微分方程的數(shù)值解法等。學習內(nèi)容比較枯燥，學生對所學內(nèi)容只是被動接受，導致對所學知識印象不深，容易遺忘，難以學以致用。因此，以學生之前專業(yè)課學習中的工程問題為導向，建立工程問題模型案例庫，以工程案例庫中項目為驅(qū)動，讓學生明白課程學習內(nèi)容的實用性，激發(fā)學生的課程學習興趣，調(diào)動課程學習的積極性和主動性。

在數(shù)值微積分計算方法教學內(nèi)容設計中，以實際問題為導向，例如：建筑上用的一種鋁制波紋瓦是用一種機器將一塊平整的鋁板壓制而成，如果要求波紋瓦長2m，每個波紋的高度（從中心線）為3cm，且每個波紋以近似18cm為一個周期，求制做一塊波紋瓦所需鋁板的長度L。

這個實際問題就是要求由函數(shù)[f（x）=sinx]給定的曲線，從x=0到x=2m間的弧長L。

針對上述實際問題，學生們的第一種求解方法就是運用高等數(shù)學中所學的弧長公式進行求解，所求的弧長可表示為：

上述積分為第二類橢圓積分，被積函數(shù)的原函數(shù)很復雜，導致難以求解。學生們在求解遇到挫折后，對數(shù)值積分求解算法的學習積極性將會受到激發(fā)，同時也將讓學生們明白，本部分內(nèi)容的學習比之前的數(shù)學理論學習實用性更強，從而進一步調(diào)動大家的學習熱情。

2 以項目驅(qū)動為導向的教學模式設計

1） 傳統(tǒng)課堂教學模式的不足

傳統(tǒng)的課堂教學模式，學生和老師可有面對面進行直接交流，具有學生可以通過老師的表情、眼神、語氣等方式，來找到問題的解決方向。但課堂教學時間的限制，使得課程的教學僅僅局限在課程內(nèi)容層面，難以抽出時間去解決課程內(nèi)容的工程應用問題，從而導致學生對課程內(nèi)容學習的理解，僅僅是為了順利通過考試。

2） 翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的出現(xiàn)將可以克服傳統(tǒng)課堂教學模式的不足。當前，所謂的翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂的“先教后學”的教學模式變?yōu)椤跋葘W后教”的模式。然而，這種教學模式在實施過程中存在學生學習驅(qū)動力不足的現(xiàn)狀。為了克服翻轉(zhuǎn)課堂教學的不足，結合信息化教學方法的發(fā)展，面向“回歸工程”的教學目標，提出一種項目驅(qū)動為導向翻轉(zhuǎn)課堂教學的新模式。

3） 項目驅(qū)動翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的設計

項目驅(qū)動為導向的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式是以項目完成情況作為學生本部分知識點掌握情況的評價指標，具體操作過程為：

（1）授課教師發(fā)布學習內(nèi)容相關的項目案例以及學習資料;

（2）學生通過老師提供的資料自行完成課程相應知識點的學習;

（3）老師提供課外互動交流的平臺和方式，及時解決學生自學存在的問題;

（4）課堂教學主要是學生自學成果和方法分享交流，以便了解學生對所學知識點的掌握情況;

（5）最后課堂點評和評價學生工程項目完成情況。

這一教學模式的改進可以一定程度的緩解學生課堂學習時間緊的壓力，也可以提高學生的自學能力。最后課堂點評和評價環(huán)節(jié)可以讓學生進一步了解工程項目的解決路徑，提升學生的工程化應用能力。

3 以“回歸工程”為導向的課程考核評價方法

3.1 基于項目完成情況評價方法的過程考核體系的建立

以課程章節(jié)內(nèi)容為基礎，完成項目案例庫的建設，并以章節(jié)內(nèi)容中重要知識點為評價關鍵點，建立項目完成度評價體系，具體單個評價關鍵點評價標準如表1所示。

項目完成度評價內(nèi)容包括關鍵點目標完成度評價和項目關鍵點完成情況分析，具體計算方法如下。

其中，項目關鍵點得分80為完成基本分，60-79分段則關鍵點完成度小于1，少于60分則關鍵點未完成，多于80分則關鍵點完成度大于1。

3.2 以學生為中心的課程考核體系的建立

為了扭轉(zhuǎn)學生對課程的學習只是為了取得期末考試高分的學習現(xiàn)狀，加大過程考核權重，建立以課程過程考核為主，期末考核為輔的課程評價體系。期末考核內(nèi)容以工程應用內(nèi)容為主，融入工程應用的思考與見解，以便提升學生終身學習的意識。具體課程考核評價標準如表2所示。

4 結束語

結合新工科教育發(fā)展趨勢，思考將“回歸工程”的教育理念融入《計算方法》課程教學中來，改變傳統(tǒng)課程教育枯燥、學習驅(qū)動力不足、評價過程不完善的教學現(xiàn)狀。以工程問題為導向的教學內(nèi)容設計，讓學生明白課程學習內(nèi)容的實用性，激發(fā)學生的課程學習興趣，調(diào)動課程學習的積極性和主動性;以項目驅(qū)動為導向的教學模式設計，可以一定程度的緩解學生課堂學習時間緊的壓力，也可以提高學生的自學能力;以“回歸工程”為導向的課程考核評價方法，提升過程考核的權重，讓學生平時學習動力更足，進一步激發(fā)學生的學習積極性。

參考文獻：

[1] 鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 陸國棟，李拓宇.新工科建設與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[3] 劉華鎣.計算方法及程序?qū)崿F(xiàn)[M].北京：科學出版社，2015.

[4] 王金柱.《計算方法》課程教學改革的探索與實踐[J].陜西教育學院學報，2011，27（1）：81-83.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】