◇寶雞文理學院數(shù)學與信息科學學院 李海俠 劉淳安 杜紅珍 黃梅娟

結合信息與計算科學專業(yè)特點和新時代背景下就業(yè)發(fā)展需求，以“離散數(shù)學”課程為例，本文以學生為中心設計教學模式，以需求為導向確定教學任務，從交互式教學、課程思政融入和教學綜合評價三方面開展教學。研究表明，“以學生為中心，以需求為導向”開展教學能夠達到提高學生的學習積極性、課堂參與度、解決實際問題能力和提升教學質(zhì)量的教學目標，從而為順應新時代社會發(fā)展需求奠定基礎。

離散數(shù)學是研究離散量的結構及其相互關系的數(shù)學學科，是計算機科學技術與工程的理論基礎，也是計算機專業(yè)以及信息與計算科學專業(yè)必需的基礎核心課程。通過本課程的學習，不僅能為學生學習計算機、通信等后續(xù)課程奠定理論基礎，而且能培養(yǎng)學生抽象思維能力、嚴格的邏輯推理和創(chuàng)新能力，為將來從事信息行業(yè)的軟、硬件應用開發(fā)和理論研究打下堅實的理論基礎[1]。

1 “以學生為中心，以需求為導向”教學模式的探究意義

2012年7月14-15日，中國高等教育學會院校研究分會和華中科技大學共同舉辦了 “院校研究—‘以學生為中心’的本科教育變革”國際學術研討會，來自國內(nèi)外的近400名校長、專家和學者出席了會議并針對主題進行了廣泛、深入的探討[2]。2014年8月，李培根院士在 《中國青年報》上發(fā)表文章[3]，呼吁 “教育應該真正以學生為中心”。由此可見，關注學生學習，研究“以學生為中心”的教學模式，是當前我國高等教育教學改革和實踐的必然趨勢。美國教育家布魯姆認為“以學生為中心”的學習范式，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新精神、培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)和關鍵能力[4]。因此，“以學生為中心”的教學理念更注重學生自主學習，不但突出了學生的中心地位，讓學生自信地學習，而且激發(fā)了學生的學習興趣，使學生在學習中由被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鲗W習，從而提高了學習效率，改變了傳統(tǒng)教學填鴨式的被動學習狀態(tài)。目前有些學者對“以學生為中心”的課程教學改革進行了研究[5-11]。

數(shù)學與信息科學學院的信息與計算科學專業(yè)是計算數(shù)學、信息科學和計算機軟件技術相結合的專業(yè)，培養(yǎng)具有實踐能力、綜合分析能力和創(chuàng)新能力，并能夠運用所學知識解決信息技術等領域?qū)嶋H問題的專門人才。該專業(yè)的許多課程具有涉及知識煩瑣、知識密集、抽象度高等特點，理論性較強，增加了學生的理解難度。加之實踐操作的匱乏不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手能力，也不能滿足社會對應用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。另一方面，近年來隨著高校急劇擴招，高校畢業(yè)生人數(shù)成上升趨勢，再加上受新冠疫情的影響，導致畢業(yè)生就業(yè)形勢日益嚴峻。因此，非常有必要開展“以學生為中心，以需求為導向”的教學創(chuàng)新改革模式。根據(jù)我院信息與計算科學專業(yè)學科體系和特色化人才培養(yǎng)目標要求和新時代背景下對大學生的就業(yè)要求，本著“以學生為中心，以需求發(fā)展為導向”的原則，筆者以《離散數(shù)學》核心課程為例，旨在實現(xiàn)對學生自主創(chuàng)新學習能力的培養(yǎng)。

2 “以學生為中心，以需求為導向”的教學改革導向

2.1 以學生為中心，以解決實際問題和就業(yè)需求為導向

“以學生的發(fā)展為中心”強調(diào)本科課程在設置和教學過程中，注重學生未來的發(fā)展，通過有效的課程設計做好學生與社會的對接，幫助學生能夠更好地從校園走入社會[11]。信息與計算科學專業(yè)的學生要具有扎實的數(shù)學功底，尤其熟練掌握編程設計和應用知識的能力，而該專業(yè)開設的許多課程都與計算機程序設計有關，因此堅持理論教學與實踐教學并重，實現(xiàn)實踐教學模式，要結合實例完善新知的實踐應用，真正實現(xiàn)理論和實踐的有機融合，在實踐教學中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識、增強學生動手能力和學生的就業(yè)競爭力，以適應當今社會應用型人才的就業(yè)需求。比如離散數(shù)學圖論中最短路徑的迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法，最小生成樹的克魯斯卡爾算法和普利姆算法能夠解決實際生活中的最優(yōu)路徑規(guī)劃、城市交通路線優(yōu)化和社交網(wǎng)絡分析等問題，可以通過這些算法的實現(xiàn)來加強學生解決實際問題的能力。另外，慕課、雨課堂、微博、微課、微信、論壇等新媒體為學生提供豐富的探究性學習資源，提高學生自主創(chuàng)新學習能力和解決實際問題能力。

2.2 以學生為中心，以緩解就業(yè)壓力和提高應試水平需求為導向

高校畢業(yè)生人數(shù)逐年上升，再加上受新冠疫情的影響，學生就業(yè)壓力非常大，信息與計算科學專業(yè)的很多學生尤其女生會選擇考研或者公務員考試或者教資考試來緩解就業(yè)壓力。通過“以學生為中心，以需求發(fā)展為導向”的啟發(fā)式、討論式和案例式教學方法會對學生的學習和考試起到很大幫助。如離散數(shù)學中的數(shù)理邏輯部分與公務員考試的邏輯推理題有緊密聯(lián)系，而且許多院校會以離散數(shù)學作為碩士研究生的復試科目。所以在課堂上應該經(jīng)常列舉相關經(jīng)典考試題，先引導鼓勵學生大膽發(fā)表自己的看法，接著針對學生存在的問題進行講解，最終總結答題技巧。并通過一些具體案例進行分析說明，使學生能夠自信從容的解決相關考試問題，從而減輕就業(yè)壓力。另外，由于高中數(shù)學課程中加入了數(shù)理邏輯方面的知識點，所以離散數(shù)學中數(shù)理邏輯知識的熟練掌握還為將來當教師的學生奠定了良好的就業(yè)基礎。

2.3 以學生為中心，以樹立正確的人生觀和價值觀需求為導向

“立德樹人”是習近平總書記提出的思想?！耙詫W生發(fā)展為中心”的教學模式更要注重將思政教育與課堂教學完美結合，使學生具有明確的學習目標。結合信息專業(yè)的就業(yè)發(fā)展需求和實際情況，需要豐富教學方式，確立課程體系的思政元素融入點，加強對教案編寫、課件制作和課堂教學組織形式研究。教師要不斷豐富教學方法和教學手段，改革體現(xiàn)課程思政的教學方法和教學手段，通過實例將思政元素巧妙地融入到離散數(shù)學和其它課程的教學過程中，從而引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。如講授賦權圖的最短路徑時，教師可以用堅守貧困山區(qū)31年的郵遞員“全國勞動模范”張林昌送信的真實案例作為課程的引入，從而使學生懂得要有愛崗敬業(yè)的精神。

3 “以學生為中心，以需求為導向”的教學改革探索

為了實現(xiàn)三個導向并結合信息與計算科學專業(yè)的特點和發(fā)展需求，“以學生為中心，以需求為導向”的教學改革探索如下。

3.1 “以學生為中心，以需求為導向”的交互式教學模式探索

探索“提出問題→巧妙導學→分組討論→結果展示→思政融入→總結和評價→實踐環(huán)節(jié)”的“以學生為中心，以需求為導向”交互式教學模式（見圖1）。

圖1 “以學生為中心，以需求為導向”交互式教學模式

（1）課前教學組織。課前教師收集相關資料，提煉出每節(jié)課的若干關鍵問題以及相關經(jīng)典公務員和研究生考試題，比如筆者整理了一些國防科技大學離散數(shù)學的考研題以及公務員考試的邏輯推理題，將這些問題和考題通過視頻和課件等形式發(fā)送給學生，并讓學生提前通過網(wǎng)絡平臺查閱相關資料，課前自主思考。

（2）課中教學設計。課堂中教師先巧妙導入課程內(nèi)容，采用“問題驅(qū)動教學法”啟發(fā)引導學生對課前所提問題進行分組討論，通過合作式學習培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。接著每組成員選出代表對自己的討論結果進行展示，進而教師對每組的討論結果進行補充，尤其詳細分析經(jīng)典公務員和研究生考試題。教師和學生一起總結出問題討論的最終優(yōu)秀結果，并由教師和組間互評選出優(yōu)秀分組，由教師、組間和組內(nèi)互評選出優(yōu)秀組員，給予相應的成績納入期末考試成績中。同時，教師針對學生的學習情況適宜地融入思政教育理念。此外，在時間允許的情況下通過雨課堂進行本節(jié)課程內(nèi)容檢測，查看學生對知識點的掌握情況，以便查缺補漏。最后教師對教學過程進行總結評價并布置作業(yè)，尤其適時布置實踐作業(yè)。

（3）課后教學鞏固。教師通過課后批閱作業(yè)并反饋問題和再次解答學生疑問使學生鞏固所學知識。為了保證每個學生都能完全掌握相關知識點，課后把有詳細測試題解析過程和重難點總結的PPT發(fā)給學生，方便學生對所學知識鞏固總結。并讓學生自己練習習題尤其編程實踐，比如可以對離散數(shù)學中二元關系性質(zhì)和等價關系的判定以及關系閉包等內(nèi)容進行編程，從而提高學生的分析能力、應用能力和解決問題能力。

3.2 “以學生為中心，以需求為導向”的課程思政教學模式探索

（1）通過國家大事案例，激發(fā)學生的愛國熱情、民族自信心與自豪感。在教學中融入國家大事不但能夠提高學生的學習積極性，而且增強民族自信心和開展愛國主義教育。例如離散數(shù)學講命題時引入例子：“2018年10月23日，世界上最長的跨海大橋港—珠澳大橋正式開通。”。港珠澳大橋的開通被譽為“新世界七大奇跡”的超級工程，讓學生不僅感受到中國的交通變革之快，經(jīng)濟發(fā)展勢頭之猛，更增強了民族自信心和自豪感；在講解賦權圖的最短路徑時，引出習近平總書記提出“一帶一路”倡議。在“一帶一路”建設中，中國作為中堅力量，為很多周邊國家提供了道路建設、管道鋪設等幫助。很多圖論知識在項目開發(fā)中得到了應用，比如鋪設兩個國家之間的煤氣輸送管道，如何鋪設才能達到用料最少呢？這就是賦權圖的最短路徑問題。這樣不但使學生深刻體會到賦權圖最短路徑算法的實際應用，而且產(chǎn)生對偉大祖國的熱愛之情和民族自豪感。

（2）明確課程中相關概念與思政內(nèi)容的契合點，提高學生的學習動力。通過講解集合的基本概念，使學生了解集合中元素與集合之間的關系，引申出個人與集體之間的關系，個人和集體與國家之間的關系，使學生正確認識個人與集體，集體與國家之間的利益關系，并樹立正確的全局觀念；通過講解關系的基本概念，使學生了解關系是描述事物之間的聯(lián)系，如數(shù)之間的關系，國之間關系以及人之間的關系等。通過國之間的關系，強調(diào)一個國家要立于不敗之地，必須立于時代潮頭，而中國科技發(fā)達、繁榮昌盛，位于世界前列，使學生感受到祖國的偉大和強大，順勢鼓勵學生學好基礎知識，報效祖國。

（3）利用貼近生活的案例或名人軼事，引導學生樹立正確的世界觀和價值觀。在課堂教學傳授知識的同時，針對學科特點滲透德育，將教書育人真正落實到課堂教學中，對學生進行價值引領有重要的現(xiàn)實意義。如在講解命題符號化時可以引入命題“鐘南山院士治愈了很多新冠肺炎病人”進行符號化，再講鐘南山院士的感人事跡，正是由于有鐘南山院士等愛國醫(yī)護人員才使得我國疫情控制很有成效，使學生能夠再次感受到中國團結力量的堅固，讓他們不再虛度光陰，將來為祖國爭光；由著名的哥尼斯堡七橋問題引入圖論，得出歐拉圖，接著介紹數(shù)學家和物理學家歐拉的事跡，接著通過周游世界問題引出哈密爾頓圖，并介紹數(shù)學家和天文學家哈密爾頓的生平。通過歐拉和哈密爾頓科學家的介紹，不但使學生很好的理解和掌握歐拉圖和哈密爾頓圖，而且可以激發(fā)學生的內(nèi)在動力，引導學生遇到問題要善于去觀察、思考，要有不怕苦、不怕難和勇于挑戰(zhàn)的精神。

3.3 “以學生為中心，以需求為導向”的教學綜合評價模式探索

“以學生為中心，以需求為導向”的綜合評價模式可將學生的課前自學、課堂出勤、平時測試、隨堂提問、討論參與、平時作業(yè)和實踐作業(yè)等表現(xiàn)作為平時成績，從多方位考察學生的學習能力和創(chuàng)新意識，最終將平時成績與期末考試成績合并對學生的綜合學習能力進行評價，進而對教學進行深入反思并提出改進措施。這里特別強調(diào)的是要有針對性地適度增加若干個知識點的實踐環(huán)節(jié)，讓學生課后自主完成編程任務，將所學理論知識以電腦編程的方式呈現(xiàn)，從而加強自主動手能力和解決實際問題的能力。學生的學習成績構成如圖2所示。

圖2 成績構成圖

4 結束語

根據(jù)我院信息與計算科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，筆者探索了“以學生為中心，以需求為導向”的離散數(shù)學課程教學改革模式，不但實現(xiàn)了以學生學習為中心和以學生學習需求為導向的教學目標，而且提高了學生的創(chuàng)新思維能力和解決問題能力。教學是一個不斷摸索和探索的過程，只有將課堂活動設計為學生自主參與的形式，才能讓學生真正獲得有效的學習方法?！耙詫W生為中心，以需求為導向”的教學模式啟發(fā)我們更要不斷思索優(yōu)化教學，并嘗試推廣應用到專業(yè)課的教學中，使學生主動學習和創(chuàng)新學習，從而培養(yǎng)學生的解決實際問題能力和綜合素質(zhì)，以利于新時代背景下本科院校培養(yǎng)應用型和創(chuàng)新型人才。