计算机专业导向下应用数学课程模块化教学设计与实践

【摘 要】通过问卷调查,了解学情教情,结合计算机专业的人才培养目标要求,提出了计算机专业导向下应用数学课程模块化教学设计的理念.阐述了基于上述理念的教学内容、教学方法、教学组织形式、考核评价方式的改革实践与效果.

【关 键 词】计算机专业；应用数学；模块化设计；教学实践

关于高职数学和计算机数学基础的课程改革、课程设计、教学模式设想等探索已经进行了许多年,相关的文章很丰富[1][2],其中大部分从数学课程的重要性、现状剖析和存在的问题、课程改革的意义、改革设想[3]等方面阐述了作者的见解.这些问题已基本形成共识,但宏观论述的较多,拜读文章之后,读者对作者理念的实践效果及如何借鉴实施的认识仍然比较模糊.本文尝试将课程组多年的教学实践和对课程改革的不断探索进行总结,在厘清理念的同时,对实践做法和效果进行较为详尽的介绍,愿抛砖引玉,与基础课教师和专业课教师共同学习探讨.

计算机技术的特点之一就是日新月异,人们不由自主地被裹进数字化、智能化、网络化、多媒体化的技术进步浪潮里,高职计算机专业人才培养受到层出不穷的新技术的影响.如何使学生掌握未来职业所需的专业知识与技能,使之具备适应职场技术快速变化的能力?数学课程在培养学生的学习能力和应用能力上有怎样的作用?又该怎样做?这是计算机专业导向下应用数学课程建设关心和思考的问题.

一、学情教情调查

为了解学生的数学基础状况及学习情况,我们设计了两份问卷调查表,分别在学生大学入学时和第一学期结束时进行调查,调查内容包括个人中学数学学习兴趣和水平的自我评价,对数学的认识,对大学数学学习的期待,大学数学学习途径和学习情况自我评价,对大学数学教学内容、教学方法和考核方式等的评价,以及对老师教学的意见和建议.抽样调查了2009级、2010级、201和12级软件专业、网络专业、信息管理专业若干班级.调查结果如下：

1.入学初调查

76%的同学对数学学习有兴趣并在中学数学学习中感到充实愉快,但成绩一般.90%的同学都认为学数学有必要,86%的学生相信能继续学好数学或能改变现状,75%的学生期待大学数学能提高数学应用能力,80%的同学喜欢思考,有一定独立学习的能力和习惯,62%乐于和同学共同探讨.

2.第一学期末调查

60%左右的学生仍然有兴趣,65%认为数学课程训练了思维,教学内容比较合适,影响数学学习的主要因素是自身基础和学习方法,对老师的教学15%表示很满意,70%表示满意,7%表示不满意.对自己的学习状况,3%表示很满意,42%表示满意,50%表示不满意.对老师教学的意见和建议是：改变一言堂占16%,少讲多练占26%,增加课堂互动占34%,改革教学内容占24%.学生学习数学的途径基本在课堂内,边听边看书,以完成作业为度.大部分学生很少或从不借阅数学参考书,说明在数学学习上学生缺乏探索钻研,自我要求不高,仅凭课内的90分钟时间,课外复习方式就是完成作业.软件和网络专业近20%学生抄作业或懒得做作业.

3.调查统计后的若干结论

软件专业学生在数学兴趣、理解消化知识的能力、挑战自我上表现更为突出,软件专业32%的学生有参加数学建模学习比赛的意愿.信管专业学生习惯听从老师的安排,自律性、学习积极性更高.网络专业学生的学习状态相对更平淡,但是对学习内容和教师教学的期待比其他两个专业学生高,所谓有心向学,无力“杀敌”.在数学学习兴趣、学习能力上呈现的整体性差异,间接反映出数学课程与各专业课程的相关性.计算机各专业人才培养方向和职业岗位目标不同,需要的数学知识与技能训练不同,分配在数学上的总学时不同,因此应用数学课程在教学中需进行适当的模块划分,加强针对性以适应不同专业的需要.

二、计算机专业导向下应用数学课程的教学理念与设计

应用数学是高职计算机类专业的基础能力课程模块中的必修课程.从短期看,为学生的专业课程学习怎么写作,要适应计算机专业培养人才的任务导向、项目驱动等工学结合的教学模式.从长期看,为学生继续学习提供具有数学特色的思考方式和技能训练,包括抽象化、最优化、逻辑分析、数据整理推断、运用符号、量化能力、建模能力、人工计算能力、数学软件运用能力等.但数学课程的教学时数受到制约,不可能面面俱到地为学生准备所有的知识和进行系统全面的数学能力训练,让不同的专业侧重选择不同的学习内容,实施模块化教学成为必然选择,为此,我们从教学内容、教学方法、教学组织形式、考核评价等方面提出一种模块化教学设计的理念.

1.优化课程知识结构

课程设计遵循“学有所用、够用为度”的原则,以整合计算机专业背景知识、程序设计思想方法、应用问题为主线,将课程教学内容设计成三大模块和若干子模块,各模块知识有独立性和适用性,便于计算机各专业根据需要和课时限制针对性选择.恰当案例是教学核心,通过模块学习和案例分析来训练学生的思维能力和应用能力,使学生获得新的知识和新的经验,并在新知识经验的基础上建立个人的理解力,扩展智力框架.[4]

2.教学方法

课程形式上有理论讲授课、数学实验课、数学建模实践指导课,各部分课时约占1/3.各部分的逻辑关系是：理论知识模块→实操模块→综合应用模块.教学方法以综合应用模块中的项目为导向,根据项目需要选择理论知识模块的学习深度,兼顾内容衔接和层次递进,应用实验课程强化巩固,使数学理论知识学习、数学实验操作和数学建模形成一个项目式整体.

有数学家说过：“数学素质中最重要的是数学建模意识和基本的数学头脑.”实践表明,数学实验和数学建模实践是扩展学生学习途径、提高学生参与学习的广泛性、提升学生查阅资料能力和团队合作精神的有效形式.

3.教学组织方式

以问题解决为核心组织教学,教学的问题可分为概念问题、方法问题、思想问题、计算问题、推论问题、应用问题、实际操作以及模拟实现等问题.通过项目化分组实施“模块案例+MATLAB软件实现”教学做一体化,逐步解决上述问题,实现教学目标.4.构建课程新的评价体系

评价的主要目的是为了全面了解学生的数学学习过程,考查学生的“输出”能力,同时督促学生学习和改进教师教学.但以往的评价手段“期末一考定终身”过于单一,不能全面反映学生的真实情况.

对数学学习的评价要关注学生学习的结果,更要关注学习的过程,所以采用过程考核与目标考核、笔试与机试相结合,通过强化项目化分组的过程监控,将作业、小组讨论、实验报告、论文写作、资料查阅等任务的完成情况纳入考核系统,加权计算数学成绩,更能反映学生学习成果的真实情况,同时也能提高学生平时学习的积极性.

三、计算机专业导向下应用数学课程模块化教学实践经验

1.进一步明确了模块化教学的思路

通过研究,教师更清楚地把握了要教什么,教到什么程度,什么教学形式更有效果.学生普遍比较喜欢MATLAB上机学习的形式和体验,新鲜有趣,在老师布置的任务驱动下能全神贯注,通过阅读实验指导,向老师提问和相互交流,大多数学生都能完成任务,特别是听理论课有些吃力的学生,发现自己也能读懂教材,可以动手操作,自然而然就有收获参与的良好心理体验,学生“尝试应用数学”的愿望得到最基本满足.因此加大实践实践教学环节的学时比重成为共识.

2.项目导向,教学做一体化,锻炼和提高了学生的能力

从教学实践来看,在实验室教学,讲解→操作演示→模仿练习→项目训练的方式比较有效果.把一个建模任务以数学论文的形式完成,学生首先感到很困难,但坚持下去,通过查阅资料,小组合作完成的过程带给学生与以往不一样的体验.有的学生在数学学习的总结中写道：“这次写的小论文给我收获蛮大,一来提高了我的思维,那是一次真正思想上自由的思考,虽然一开始摸不着头脑,找不到头绪,只能到处去查资料、看书、查看相关专题,在短时间要理解运用知识,这是平时我们学习很难得到的,真正锻炼到了思维.二来又锻炼了我的计算机应用能力、检索文献的能力、学习新知识的能力和论文写作能力等.这次写论文对我来说是一次很好的经历,这段日子的体会和收获,相信对我今后的学习会有一定影响,让我不断努力进步.”教学做的方式同时促进了学生计算机专业课程的学习和知识的运用.有学生反馈：“这次实训使我对计算机编程有了新认识,虽然我是学计算机的,平时写过很多程序,不过那是事先设计好的题目,要么是课本上的,要么是老师限定好所有条件的,虽然做出来了,却不知道在现实中有什么用,然而这次写程序却给了我很大挑战,感觉写得很辛苦,但是蛮有成就感,因为是自己第一次联系现实用计算机解决问题.”

计算机专业课程（如数据结构、C语言程序设计）教师对应用数学课程中讲授算法逻辑结构、递归算法、最短路算法等的做法大加肯定,在他们传授相关知识时学生理解接受得比较快,数学课程为计算机专业课程教学起到一定的先导作用.

数学教学的层次性更加鲜明.通过课堂普及性教学→建模选修提高性教学→全国大学生数学建模竞赛集训渐次提高的教学链,使具有创新精神和独立钻研能力的优秀学生突颖而出.从2009年开始参加的每届全国大学生数学建模竞赛,均取得全国一等奖、二等奖的佳绩,尤其是2010年,五个参赛队中两个获得全国一等奖并获“高教社”杯,已有三篇学生数学竞赛论文在《数学工程学报》上发表.

3.考核评价方式改变,降低了学习压力,改变学习状况

通过强化项目化分组的过程监控,以数学建模论文写作作为考查学生掌握和运用知识的能力的主要依据,使得学生改变平时混课,学习没有压力也没有动力,考前抱佛脚的情况.把考试压力分解到日常的学习中,学生感到只要平时认真上课,就不会畏惧考试,消除了有句话说的“大学有一棵树叫‘高数’,许多人都挂在上面”的大面积考试不及格现象.

结束语

虽然本课程在教学上取得一些令人鼓舞的改变,摸索出一点适合高职计算机类的数学教学理念、设计和实践经验,学生对数学教学的认可度也得到提高,但要达到“数学学习对每名学生有用”的境界,仍然艰巨.当今数学的范畴不再是几何、代数、微积分.数学扎根于数据,展现于抽象形式中,对诸如表格、图形、趋势分析、财务报告、逻辑辩论、概率推断等等生活、新闻报刊、例行公事中的数学概念的理解展现了数学基本能力,这些能力的掌握程度必然影响到学生未来的职业能力.愿与同行们共同探讨基础课程贴近生活实际和专业需要的教学改革问题,不断改进数学教学工作.

【参考文献】

[1]张秀英,王艳萍,李海燕.计算机数学基础课程改革的探讨[J].郑州铁路职业技术学院学报,2007,3：47.

[2]王小平,刘黎,姚有林,尤飞.计算机数学基础课程教学模式改革设想[J].榆林学院学报,2010,11：18.

[3]吴晓红.专业导向下高职计算机数学课程构建初探[J].职业教育研究,2012,7：109.