“教育体系”数学实验教学改革模式的与实践

【摘 要】本文针对非数学专业数学实验教学模式的“四缺乏”现状,提出了“教育体系”的数学实验教学改革模式.通过几年的实践,使学生的应用能力、科研能力和自主学习能力得到了明显的提高,教师的教学科研能力不断得到加强.

【关 键 词】“教育体系”数学实验教学改革教学模式

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2013）14-0055-02

党、国务院《关于深化教育改革,全面推进素质教育的决定》中指出：“高等教育要重视培养大学生的创新能力,实践能力和创业精神.”因此,为了培养创新人才,必须对实验教学的地位和作用进行重新认识.培养高素质复合型创新人才,理论教学与实验教学的地位是并行、并重的,两者应平衡发展、协调发展,否则会影响教学的持续发展.

数学实验教学对学生的实验知识、实验技能、实验方法、多元化思维,发现问题、提出问题、分析问题和解决问题等能力的培养具有不可替代的作用.

基于以上分析,以培养应用型、研究型、创新型人才为目标,按重实践、柔性化和系统化的原则,并结合我院实际,在广泛学习、调研和讨论的基础上,我们分析总结了当前数学实验教学“四缺乏”的现状,提出了“教育体系”的数学实验教学改革模式,并加以实践,取得了较好的效果.

一数学实验教学模式“四缺乏”现状

目前,针对非数学专业开设的数学实验主要包括数学基础课程实验和数学建模实验.它们在数学实验教学中发挥了很好的作用.但这两种普遍采用的数学实验教学模式也存在一些问题：

1.缺乏趣味性

大部分数学实验都是简单数学软件的使用,实验过程和方法事先设计好,学生只是单调地重复,没有给学生自我探索、自我发挥的空间,不利于激发学生的兴趣.

2.缺乏实用性

大部分数学实验都是验证和计算教材的结论,与实际应用联系不够紧密,与实际生活关系不够密切,尤其是与学生所学专业结合不够,不利于数学实验效用的发挥.

3.缺乏创新性

大部分数学实验都是封闭式的,要求学生独立完成,学生之间的合作讨论交流较少,查找资料、文献等能力不足,缺乏主动性、自主性和参与性,不利于学生创新意识和科学精神的培养.

4.缺乏专业性

大部分数学实验没有充分考虑学生在专业需求、知识积累及兴趣爱好等方面的个性化要求,没有最大限度地满足学生探求数学知识的,不利于实现以学生为主体的学习模式.

二“教育体系”的数学实验教学改革模式

1.“教育体系”的基本含义

“教育体系”是指综合所有数学类基础课程中的实验,将实验内容按照不同类型、不同性质分成基础性、综合性和设计性三类,并分三个阶段在教学过程中逐步开展.它伴随着整个数学类课程教学而展开,是贯穿于学生在校学习的不同阶段、不同年级的一种综合性和开放性的教学模式.

2.“教育体系”分级方式及实施办法

第一,一级教育主要以基础性实验为主,包括：（1）第一学年上下学期各开设3个验证性实验,主要目的是验证高等数学中的主要内容.（2）第二学年上学期开设6个验证性和计算性实验,主要目的是验证线性代数和概率论与数理统计等课程中的主要内容.

第二,二级教育主要以综合性实验为主,即在第二学年下学期开设5个综合性实验,主要目的是验证计算方法、数学建模等课程中的主要内容.

第三,教育主要以设计性实验为主,即在第三学年上学期开设4个设计性实验,主要目的是通过数学建模竞赛,培养学生综合运用数学知识解决专业问题的能力,其侧重于学生的专业需要.如预测油品需求量、油料运输优化模型等.

3.“教育体系”应注意的问题

第一,应合理安排各阶段衔接过渡.“教育体系”具有多层次、多阶段性的特点,因此,教学计划也需分层次、按阶段分别制订,以凸显各个环节的教学指导思想和培养目标,合理安排各阶段的衔接和过渡,使学生可以自由选择、各取所需.同时注重对教学计划动态调整以适应具体情况的需求,保证开放实验的教学宗旨贯彻实施.

第二,应合理安排各阶段实验内容.“教育体系”适用于开放性实验教学平台,开发能激发教师、学生创造性的实验内容是该项目的核心与研究重点.在实验内容的编排上要从培养复合型创新人才的需求出发,力求做到覆盖面广、重点突出、应用性强和内容新颖.同时,应突破数学学科的内部局限性,从各专业科研开发,凝练出内容新颖、反映学科前沿发展的创新性实验选题.

第三,应合理安排各阶段教学形式.“教育体系”是以学生为中心、以问题为先导的一种综合性和开放性的教学模式.因此,需要根据实际要求,采取多种灵活的教学组织形式,主要体现在实验的教学方式采用课内实验和课外实验相结合、安排实验时间和不安排实验时间相结合、在实验室做实验和不在实验室做实验相结合、指定实验项目和自选实验项目相结合、教师指导和学生自行讨论相结合,这对习惯于集中式管理教学模式的教师和学生将是一种全新的尝试和挑战.

三“教育体系”数学实验教学改革模式的实践成果

近年来,我们通过引入和强化数学实验教学,根据“教育体系”的数学实验教学模式,在教学中进行了一些实践和探索,取得了较好的效果.

1.优化实验教学内容,使学生应用能力显著增强

通过“教育体系”教学,逐步优化了数学实验教学内容,形成了开放性和创新性数学实验平台,提高了学生学习数学的积极性和解决实际问题的创造性,强化了数学应用的意识,训练了学生的数学应用思维,锻炼了学生的表达能力.2008年以来,学生参加全国大学生数学建模竞赛取得了良好成绩,获全国大学生数学建模竞赛一等奖7项,二等奖9项,重庆市赛区一等奖18项,参加军队数学建模竞赛,获军队特等奖1项、一等奖10项、二等奖32项.2.调整实验教学方法,使学生的科研能力明显提高

通过“教育体系”教学,逐步调整了数学实验教学方式,形成了系统的数学实验教学方法,使得学生的科研能力明显加强.我们指导的本科生参加学院“求实杯”比赛,获一等奖3项,二等奖2项；优秀毕业论文一等奖2项,二等奖3项；学生积极踊跃参加学院网页设计比赛和程序设计比赛,提高了设计能力,并设计出了较好的作品.我院参加重庆市首届大学生物理创新竞赛获得一、二等奖的学生也曾参加过数学建模竞赛.

3.完善实验教学手段,使学生自主学习能力不断增强

通过“教育体系”教学,逐步完善了数学实验教学手段,创新了数学实验教学模式,不断提高学生自主学习的积极性,自主学习能力不断增强.尤其是数学建模课程教学,很多学生反映数学建模训练让他们体会到数学不再是单纯的一种计算,而是在社会实践中能够真正解决实际问题的工具.通过查阅大量的资料,使他们接触到了许多其他学科的知识,激发了求知欲,也锻炼了计算机应用能力,扩大了知识面,用数学方法解决实际问题,在小组共同讨论,学会了合作与妥协,明确了合作的重要性.2012年我院推荐免试攻读硕士研究生的26名学生中,有18位参加过数学建模竞赛,所占比例近70%,且成绩优异.

4.整合实验教学资源,使教师的教学科研能力不断加强

通过“教育体系”教学,逐步优化了教学科研人员配置,形成了良好的学科人才优势.实验教学内容不再是预先设定的内容,很多教学内容都需要查资料和讨论才能完成.通过几年的教学实践,教师的教学科研取得了很好的成绩.2008年以来,3人获院教学质量一等奖,5人被评为院优秀教员,1人参加总后教学比武竞赛,1人获全国大学生数学建模竞赛优秀指导教师；发表教改论文25篇；出版教材2部,主编讲义3本；参与重庆市高等教育教学改革研究项目7项,院教学改革研究项目6项；获军队院校数学教学立项课题一等奖1项,二等奖2项,院实验室建设成果奖1项,三等奖1项,院教改二等奖1项、三等奖1项.我们主编、高等教育出版社出版的《数学建模与数学实验》以学院排名第一推荐参加“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材.

四小结

第一,“教育体系”数学实验教学改革模式从我院数学实验的特点出发,对提高基础类实验教学水平具有重要的借鉴和指导意义,具有现实针对性.

第二,“教育体系”数学实验教学改革模式从提高学生数学综合素质和应用创新能力的培养目标出发,能有效兼顾、协调和优化教学内容、教学方法和教学手段三者之间的关系,很好地体现了创新源于实践的科学理念.

第三,通过我校几年来的研究和实践,“教育体系”数学实验教学改革模式已逐渐成熟完善,教学效果明显.

[6]许立炜.《数学实验》课程中的实验设计原则[J].大学数学,2010（26）

〔责任编辑：庞远燕〕