◎韓 筠

(廣東海洋大學數(shù)學與計算機學院，廣東 湛江 524088)

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)(以下簡稱“大數(shù)據(jù)專業(yè)”)是教育部于2016年新增的本科專業(yè)，我校的大數(shù)據(jù)專業(yè)于2019年獲得招生權，2020年開始招生.本專業(yè)培養(yǎng)的是系統(tǒng)掌握數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機科學的基礎知識與理論，熟練掌握大數(shù)據(jù)的采集、處理、分析與應用，能夠勝任大數(shù)據(jù)挖掘與分析、大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)開發(fā)與構(gòu)建等工作，具有解決行業(yè)復雜問題的能力的高級應用型人才.大數(shù)據(jù)專業(yè)雖然是一個綜合性的交叉專業(yè)，但并不是數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學等這幾個專業(yè)的簡單拼湊，所以不能把這幾個專業(yè)的課程機械地放在一起讓學生學.目前，還沒有針對大數(shù)據(jù)專業(yè)的教材及視頻資源，如何在有限的課時內(nèi)選擇合適的教學內(nèi)容和教學模式，平衡其中的深度和廣度這一問題也還沒有明確的答案，因此必須堅持教學改革，以完成大數(shù)據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，從而制定出一套科學的人才培養(yǎng)方案.

《高等代數(shù)》作為新生一年級的數(shù)學課程，對學生學習習慣的養(yǎng)成及后續(xù)課程的學習都有重大的影響.因此，本文以《高等代數(shù)》的教學為例，探討如何對大數(shù)據(jù)專業(yè)的數(shù)學課程進行教學改革.

一、將課程思政融入課堂教學全過程

《高等代數(shù)》作為一門專業(yè)基礎課，其授課時間長，而且是新生入學第一年的課程.對于剛剛脫離父母和老師陪伴的新生，在全新的環(huán)境中會有興奮、有孤獨、有迷茫，需要不斷地調(diào)整自己，適應獨立自主的學習生活方式.因此，這一時期對他們?nèi)^的形成非常關鍵，當新生易受到各種文化思潮的影響時，思想政治教育就顯得尤為必要.課程思政的教學實際上是專業(yè)知識與思政元素的有機融合，課程思政是專業(yè)教學目標其中之一.為實現(xiàn)專業(yè)教學和思政教學的和諧統(tǒng)一，教師在授課過程中需要吃透教材，深入挖掘與本課程緊密相關的課程思政元素和育人資源，并找準思政切入點，有機融入思政元素，引導學生深入思考，將課程思政融入課堂教學全過程.

《高等代數(shù)》是數(shù)學創(chuàng)新發(fā)展的智慧結(jié)晶，凝聚著古今數(shù)學家的科學思想和創(chuàng)新精神，課程思維邏輯嚴密，很多知識都蘊含著豐富的哲學原理和辯證思想，因此，在《高等代數(shù)》中融入課程思政更具價值.課程思政的融入應該適應各章節(jié)的知識點，確保課堂教學效果.如在學習第三章線性方程組時，教師可以確定愛國主義教育這個思政主題，介紹我國著名的數(shù)學著作《九章算術》，在該書中，線性方程組是用分離系數(shù)的方法表示的，本質(zhì)上就是現(xiàn)在學的矩陣；在學習第四章矩陣時，同樣可以基于《九章算術》培養(yǎng)學生的愛國情懷，本章矩陣的初等變換與《九章算術》中解線性方程組采用的直除法是一致的.直除法解線性方程組是世界上最早的完整的線性方程組的解法，而在西方，完整的線性方程組的解法直到17世紀才由萊布尼茨提出.在學習矩陣的初等變換、合同變換和相似變換時，教師可以確定“變與不變”的辯證關系這個思政主題，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，看問題、做事情要能抓住重點[1].

二、研讀人才培養(yǎng)方案，合理取舍教學內(nèi)容

人才培養(yǎng)方案是學校落實黨和國家關于人才培養(yǎng)總體要求、組織開展教學活動、安排教學任務的規(guī)范性文件，是實施人才培養(yǎng)和開展質(zhì)量評價的基本依據(jù).課程教學必須圍繞人才培養(yǎng)方案，制訂相應的教學大綱，做到因材施教.由于大數(shù)據(jù)專業(yè)是近年新增的專業(yè)，因此還沒有與大數(shù)據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標相匹配的教材.如數(shù)學類課程用的是數(shù)學專業(yè)相應課程的教材，計算機類課程用的是計算機專業(yè)相應課程的教材.那么在使用相同教材的情況下，就需要合理取舍教學內(nèi)容，制定與大數(shù)據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和課程體系相適應的教學大綱.《高等代數(shù)》內(nèi)容抽象、計算量大，而非重點應用型院校的大數(shù)據(jù)專業(yè)的學生數(shù)學基礎相對薄弱，自主學習能力較低，他們絕大多數(shù)以后也不會從事數(shù)學研究，因此，教師需要根據(jù)人才培養(yǎng)方案，深入調(diào)研大數(shù)據(jù)專業(yè)后續(xù)課程所需要的代數(shù)知識，對《高等代數(shù)》課程的教學內(nèi)容進行優(yōu)選和補充.在具體的課堂教學中，還要根據(jù)學生的實際情況，平衡好各個章節(jié)的教學難度和深度，對各部分內(nèi)容做好重難點分析、思政元素融入、知識的拓展等，培養(yǎng)學生養(yǎng)成基本的代數(shù)思想，使學生擁有數(shù)學的理性思維和邏輯推理能力.同時，教學內(nèi)容又能契合大數(shù)據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，實現(xiàn)代數(shù)學和數(shù)據(jù)科學的有機融合.

我校大數(shù)據(jù)專業(yè)的高等代數(shù)課程只有96個課時，內(nèi)容多課時少的矛盾較為突出.因此，我校決定對于教材中加星的章節(jié)、雙線性函數(shù)與辛空間及部分多項式內(nèi)容都開展線上教學，讓學有余力的同學自己學習，有疑問的地方可以在線上學習平臺的討論區(qū)討論，也可以線下與老師溝通；對于部分較復雜的定理教師課上只引導學生理解，不進行嚴格證明，嚴格的證明放在線上教學平臺.此外，增加一些代數(shù)知識在實際問題中的應用，讓學生能學以致用，加深對知識的理解，激發(fā)學生的學習興趣.如5G通信編碼技術——極化碼，雖然看上去復雜，但本質(zhì)上應用的是矩陣的乘法；潛在語義索引是矩陣的奇異值分解在大數(shù)據(jù)科學中的應用等.

三、開展“線上線下”混合式教學改革

1.改革的必要性

大數(shù)據(jù)專業(yè)的《高等代數(shù)》課程內(nèi)容多課時少的矛盾比較嚴重，且該課程具有知識難度大、理論高度抽象、定義概念多、公式定理復雜、綜合題目多且計算復雜的特點，定理和推論的證明學生不易理解，學生很難在有限的授課時間內(nèi)理解理論知識.而大數(shù)據(jù)專業(yè)對高等代數(shù)知識的需求比較高，因此急需進行教學改革，提高教學效率，提升教學質(zhì)量.借助現(xiàn)代化的教學平臺，進行“線上線下”混合式教學改革，是解決這一難題的有效途徑.混合式教學可以使課堂面授和網(wǎng)絡教學互相促進，有機統(tǒng)一.該教學模式可以突破傳統(tǒng)課堂教學對教和學的時間和空間限制，將老師從趕進度的窘迫中解放出來，讓老師能夠更加靈活地設計教學內(nèi)容.在教學過程中教師可以充分利用線上教學平臺增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性的內(nèi)容，增加學生自主學習的教學安排，滿足學生的個性化學習和多樣化發(fā)展的需求.如可以在教學過程中引入課題研究、學科發(fā)展前沿成果、課程思政等內(nèi)容，幫助學生在初級學習的基礎上形成深刻而靈活的理解，激發(fā)學生對科學研究的探索熱情，從而提高教學質(zhì)量.

2.混合式教學的總體思路

“線上線下”混合式教學改革的總體思路如下表所示.

表1 “線上線下”混合式教學改革的總體思路

3.具體實施方案

(1)基于學校購買的超星網(wǎng)絡教學平臺開設具有豐富優(yōu)質(zhì)教學資源的線上課程，并在實踐中不斷修改完善，包括知識點講解、作業(yè)講解、試題庫、主題討論等各板塊的建設與完善.

(2)根據(jù)《高等代數(shù)》課程中各章節(jié)知識點的特點將內(nèi)容分為理論型和計算型，根據(jù)各章知識點的難易程度，再將知識分為講授型和自學型.對于理論型、講授型的知識以教師的課堂講授為主，強調(diào)師生的互動；對于計算型、自學型的知識以線上為主.課前預習和課后復習環(huán)節(jié)以線上互動、討論學習為主，教師將所有章節(jié)的詳細講解及課后作業(yè)講解都上傳到線上平臺，讓學有余力的學生可以通過線上視頻學習課堂上沒有講授的內(nèi)容，而對于學習基礎較弱的同學，也可以通過視頻再次觀看課堂上沒聽明白的內(nèi)容.

(3)對于計算型、自學型的知識可以以超星學習通里的“主題討論”“分組任務”“搶答”等形式進行.通過這樣的模式創(chuàng)新讓課堂生動起來，提高學生的學習效率，培養(yǎng)創(chuàng)新性和批判性思維.真正做好線上線下教學的有效銜接和融合，打通線上及線下全流程，拓展教與學的時間和空間[2-5].

4.考核方式的轉(zhuǎn)變

教學和考核是互相影響、互相促進的，考核的內(nèi)容和方式對教師的教和學生的學都起著調(diào)控的作用.目前，我校的《高等代數(shù)》課程考核方式是平時考核加期末考核.作為應用型院校中的教學型學院，教師的教學任務重，加之教學內(nèi)容多而課時少，教師沒有時間和行之有效的方法進行平時考核，使得平時考核在很多時候都流于形式.因此，期末考試是決定學生考核是否合格的關鍵一環(huán)，而期末考試的試題基本都是知識性的考查，缺少對知識的應用能力和創(chuàng)新能力的考查.另外，為了保證及格率和照顧重修的同學，每一年的考試題型、重點和難點相差不大，這就使學生容易產(chǎn)生應試思想.很多學生平時不認真學習，考前寄希望于教師劃重點并進行突擊復習，以期末考試通過為最終目標.這樣的考核制度，很難調(diào)動學生的學習積極性，不利于培養(yǎng)學生的數(shù)學素養(yǎng)，教師也會慢慢產(chǎn)生懈怠情緒，失去教學熱情.

線上教學模式的融入有利于對學生進行多階段、多層面、多角度的考核.線上教學平臺可以很大程度上把老師從繁雜的考勤統(tǒng)計、作業(yè)統(tǒng)計和課堂表現(xiàn)統(tǒng)計中解放出來.教師可以通過線上平臺進行課前考勤，發(fā)布主題討論、作業(yè)以及課前預習任務，平臺會自動統(tǒng)計每位同學的作業(yè)成績、缺勤次數(shù)、沒交作業(yè)次數(shù)以及參與主題討論和課前預習的情況，真正讓過程考核落到實處.有了“線上線下”混合式教學的有機融入，考核方式的改革就變得水到渠成.線上教學平臺可以協(xié)助教師更便捷地進行多樣化的過程考核，這樣就可以加大過程考核所占的比例，不再以最后的期末考試定成績，以此來提高學生的學習主動性，促使學生積極參與到教學的各個環(huán)節(jié)，從而提高教學質(zhì)量.

具體考核模式為平時成績加期末成績，平時成績占40%，期末成績占60%.其中，平時成績按以下標準計算.

(1)平時作業(yè)和課堂考勤：必做作業(yè)全交齊及考勤全部通過的同學獲得基準分85分，視作業(yè)的完成度和正確性在基準分的基礎上加5～15分.缺交一次作業(yè)或曠課一次扣5分；

(2)線上平臺成績：主題討論參與度及視頻觀看完成度均達到90%及以上的同學獲得基準分90分，視討論的參與度和深度在基準分的基礎上加5～10分；

(3)平時成績的計算公式：平時作業(yè)和課堂考勤(40%)+課堂搶答、練習(30%)+線上平臺成績(30%).

通過加強過程性考核，最大限度地調(diào)動學生的學習積極性，使學生參與到各個教學環(huán)節(jié)，化被動學習為主動學習，提高學生探索問題及解決問題的能力.

四、教學改革的初步實踐

該教學改革方案已經(jīng)初步在廣東海洋大學的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)實施了兩個學期.每個學期開學前，教師會制定好線上和線下的教學內(nèi)容，并根據(jù)各個章節(jié)知識點植入課程思政元素，開學后再根據(jù)學生的實際情況進行調(diào)整.在課堂上通過帶領學生推導公式、定理幫助學生深刻理解所學的知識；精心設置平時作業(yè)，及時批改和講解，確保作業(yè)的質(zhì)量；引導學生積極參與線上的主題討論，視頻觀看，每周發(fā)布學生參與主題討論和線上視頻觀看的情況.

由于加強了平時考核，融入了課程思政，期末考試也注重了對應用能力和創(chuàng)新能力的考查，所以兩個教學班學生的學習態(tài)度都比較端正，成績也比較理想，少部分數(shù)學基礎比較差的同學加上平時成績也能及格.在實踐的兩個學期中，絕大多數(shù)同學的平時成績能達到88分以上.對于期末考試卷面成績，由于《高等代數(shù)》第一個學期的內(nèi)容相對比較簡單，所以第一個學期的期末考試成績也較為理想，最低分有46分，加上平時成績也能及格，即第一個學期沒有掛科的同學；第二個學期的內(nèi)容比較抽象、復雜，個別數(shù)學基礎特別差的同學考的不理想，即使加上平時成績也不能及格，在144位同學中，有5位同學掛科.實踐結(jié)果表明，教學改革極大地調(diào)動了學生自主學習的積極性，有效解決了非數(shù)學類專業(yè)數(shù)學課程掛科率高的難題.

五、結(jié)語

教學改革的核心是調(diào)動學生學習數(shù)學的積極性，讓學生養(yǎng)成自主學習、自主探索的習慣.通過教學改革，改變單一傳授知識的現(xiàn)狀，將知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)有機融合.基于線上教學平臺和優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡教學資源，更新教學理念，設計新型的教學環(huán)境，在教學過程中引入課題研究、課程思政等環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的學習動力，滿足學生的個性化學習和多樣化發(fā)展的需求.在教學內(nèi)容的量和形式上配合不同的教學方法和教學形式進行設計和組織，打通線上及線下全流程，拓展教和學的時間和空間，重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學，有效解決內(nèi)容多課時少的難題，充分體現(xiàn)以學生為中心的教育理念.