技术应用型专业学位生数学教学实践

摘 要：针对上海电机学院电气工程领域专业学位研究生培养方案目标,就“工程数学”课程教学内容的遴选和设置、教学方法的创新探讨、实践环节的加强及考核评价方式的改革等方面进行了阐述.本课题的研究将为全面落实上海电机学院技术应用型人才培养办学定位、培养高素质专业学位研究生人才提供有力的基础支撑.

关 键 词：技术应用型；专业学位研究生；工程数学；教学实践

作者简介：朱泰英（1964-）,男,朝鲜族,吉林省吉林市人,上海电机学院数理教学部主任,教授.（上海201100）

基金项目：本文系上海市教育科学研究项目（项目编号：B07099）、上海电机学院重点教研教改项目（项目编号：2012JYJG-04）的研究成果.

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）04-0049-02

作为“怎么写作国家特殊需求人才培养项目”,上海电机学院2011年首次通过国务院学位委员会审批,将开展电气工程领域工程硕士专业学位研究生培养试点工作,并计划于2012年正式招生,这标志着学校的办学层次又有了一个重大提升.当前,如何根据国务院学位委员会的要求,进一步研究和制定切实可行的实施方案,创新和完善专业学位研究生培养模式,是学校正在着手解决的一项重点工作.

“工程数学”课程作为学校电气工程领域专业学位研究生培养方案中一门重要的基础应用型课程,对于培养学生科学的思维素质以及后继课程的学习具有重要的作用.针对学校正在开展的专业学位研究生教育工作,如何科学地进行学校专业学位研究生“工程数学”课程教学,正确地把握好课程教学改革,是学校数学课程任课教师当前急需认真研究和探索的问题.下面笔者围绕上海市教育科学研究项目和上海电机学院重点教研教改项目,以技术应用型人才培养为办学定位的上海电机学院为研究对象,就技术应用型院校专业学位研究生工程数学课程教学内容设置、教学方法及考核方式改革等教学实践方面进行分析阐述.

一、“工程数学”教学研究的意义

上海电机学院是一所隶属于上海电气集团的行业性本科院校,技术应用型人才培养是目前学校的办学定位.近几年来,随着学校内涵的发展建设,学校的教学质量及办学层次有了很大提高,特别是2011年学校电气工程领域工程硕士专业学位研究生培养试点单位的批准,标志着学校研究生层次教育已正式启动.按照学校专业学位研究生课程设置要求,“工程数学”课程教学内容主要由数值分析和矩阵理论两部分组成,前者主要使学生掌握现代先进的科学计算方法与基本原理以及运用计算机编程语言解决实际数值计算问题的能力,而后者作为一种基本数学工具,在很多工程技术领域具有广泛的应用.从目前国内不少高校对数值分析和矩阵理论课程教学过程来看,很多研究生的数学基础比较薄弱,缺乏运用工程数学知识解决专业实际问题的能力,从而影响了其从事深层次专业研究的创新能力；另外,在课程教学中还存在着不同学科专业培养目标与课程内容设置之间的矛盾、课程内容多而杂与教学时数偏少之间的矛盾,还有课程教学方法手段单一、偏重理论轻实践等等方面的问题.针对上述教学过程中存在的种种问题,本课题研究基于课程教学改革与创新的思想理念,并结合学校目前技术应用型的办学定位,在研究生“工程数学”课程体系设置中,重点体现了对学生综合素质和创新能力的培养,根据学生的专业研究方向进行分类培养,以达到专业培养和素质培养相结合,传授知识和能力培养教育相结合,教学和科研相结合的目的.本课题在“工程数学”课程教学内容设置、教学大纲的制定、教学手段与新技术应用结合、课程考核评价方式等方面进行深入的研究,使学校的专业学位研究生“工程数学”课程教学更加符合学校技术型人才培养的目标要求.本课题的研究,将以培养面向生产、建设和怎么写作一线,创新能力强、具有良好岗位适应性的专业学位研究生人才为目标,可以为学校将来其他学科专业学位研究生数学课程教学内容体系的建立奠定一个良好的基础,同时也可以为国内同类型院校研究生数学课程教学改革提供一个较好的参考依据.

二、课程教学研究的内容

本课题研究的基本内容就是针对学校正在开展的电气工程领域专业学位研究生培养试点工作,对其培养方案中的“工程数学”课程教学实践进行研究,包括教学内容的遴选和设置,教学方法的创新探讨、实践环节的加强及考核评价方式的改革等方面.研究的内容主要包括：

1.基于创新能力培养的教学内容设置

根据学校电气工程领域专业学位研究生培养方案目标,课题组前期与电气工程领域专业的研究生导师进行交流,同时对国内一些应用型特色的高校研究生数学课程设置的教学内容进行参考借鉴,并深入到上海电气集团相关企业进行调研.在广泛、深入地了解专业培养需求的基础上,按需设置课程的教学内容体系,制定了教学大纲和课程教学资料.在保证课程内容达到研究生应具备的基本标准要求外,还分析研究如何将数学理论方法同相关的专业内容相融合,突出其应用性和技术实用性的特色,使学生具备从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力.其中数值分析部分包括了数值逼近、插值与拟合、数值积分、线性与非线性方程组数值解法、矩阵特征值与特征向量计算及常微分方程初值问题数值解法等教学内容.在其内容设置上尽可能在算法实现、算法实例、实践实验项目等方面体现电气工程学科的特点,将当前一些新思路、新方法融入到讲授课程内容中,使学生真正能将数值计算方法应用到本学科的项目中去.矩阵理论部分包括了线性空间和线性变换复习、代数特征值问题、Jorden标准型、向量范数、矩阵分析、矩阵分解及广义逆矩阵初步等教学内容,在其内容设置上尽可能注重培养学生较扎实的数学理论基础和较好的计算能力.另外,教学内容注意侧重让学生掌握理论方法与使用原理,强调工程应用思想、逼近和近似思想、迭代思想和离散化思想.

2.课程教学方法的探讨

在课程教学方法上探索采用多元化教学方式,除了以教师课堂讲解为主的传统教学方式外,采用案例式教学方法和师生共同参与的教学模式,同时根据课程特点将多媒体教学引进课堂教学,实现了现代教学方法与传统教学方式的优势互补,大大提高课堂教学效率和教学效果.如在矩阵论教学中,可以选择电气集团风电企业控制系统中不同系统运行过程中的实际问题作为教学理论在实际工程中应用的例子；在数值分析教学中,可通过运用多媒体创作软件制作有关算法的动画教学软件,使学生对算法的构造与机器实现等内容有更鲜明的感性认识,强化其对算法基本原理的理解和掌握.3.加强实验环节,注重科学计算能力的培养

按照学校“工程数学”课程设置标准要求,要突出加强课程的实践性教学环节,注重提高和培养学生的数学软件使用能力和计算机应用能力,加强利用所学数学理论知识解决专业相关实际问题的创新思维能力.如在讲授矩阵函数在线性控制系统方面的应用、广义特征值与震动理论关系等方面内容时,介绍有关工程实际背景及物理意义,使学生真正感悟到学有所用,提高其学习的积极性和主动性.另外,借助于学校临港校区新建的公共数学实验室,通过增添数学实验课时,以Matlab数学软件为工具,加强学生对科学计算的直观意识；通过由专业实际问题建立数学模型,并运用数值计算方法编制计算应用程序,将工程数学方法应用于解决较复杂的工程实际问题中,这为学生把课程理论和实践相结合,熟练地掌握数学软件的使用方法和进行科学计算创造了较好的教学条件,更为其后期进行深入的专业学习和研究奠定坚实的理论基础.

4.灵活制定课程考核机制

课程考核是评价学生掌握所学知识程度和引导学生主动学习的手段.本课程评价方式探索采用了平时作业、上机开放练习和学期末最终独立考试相结合的方式,其中平时作业应具有针对性,能为所学内容怎么写作；上机开放练习主要是给学生自主安排上机实习,将所学工程数学方法在计算机上得以实现,并按规范定期撰写相应的上机实习报告；期末独立考试是对学生综合掌握所学课程知识的一种最终检验.平时作业、上机实习和学期末考试在最后的成绩评定中一般以1∶1∶3比例进行分配,这种考核机制将有利于学生后续课程的学习和以后的工程技术领域独立工作能力的培养.如矩阵理论部分,要求学生结合所学课程教学内容查找最新相关专业文献,总结阐述矩阵理论在工程领域方面的有关应用,以课程论文的方式作为阶段性课程作业,使学生不仅了解数学理论方法的实用性,同时也锻炼了其自主学习的能力,为将来专业课题研究养成了良好的学习和思维习惯.

5.加强课程教学师资团队建设

本次学校电气工程领域专业学位研究生教学工作是上海电机学院首次开展的研究生层次教育,学校和数理教学部都给予了高度重视,配备了由2位教授、2位博士组成的高学历、高职称的教学师资团队,在课程教学中,做到了定期组织教学研讨,包括教学内容的设置安排、教学方法的探讨、上机实验报告的评定等等,在首次“工程数学”课程教学中取得了很好的课程教学效果,并为将来学校其他学科专业研究生数学课程教学累积了较好的教学经验.

三、结语

本文基于上海市教育科学研究项目和上海电机学院重点教研教改项目,以具有技术应用型特色的上海电机学院作为研究对象,就学校电气工程领域专业学位研究生“工程数学”课程教学实践进行了探索研究.本课题研究旨在建立和完善学校研究生“工程数学”课程教学内容和教学方式,建立一个具有较强应用性的技术应用型专业学位研究生数学课程教学内容体系,努力为学校的专业学位研究生教育打下坚实的数学理论基础.