目前存在對高等數學教育在職業教育中的地位與作用認識不足,而數學教育在素質教育中的作用更多地表現為隱性,課程本身重理論輕應用,教學手段落后,教學模式單一,教學時數少,評價單一,學生數學基礎差等現象,高等數學教育已不能適應高職教育的要求,不能很好地為實現專業人才培養目標服務。因此,高等數學在教學內容、教學模式、教學方法、教學手段、評價方法等方面的改革勢在必行。
一、《高等數學》課程教學的現狀
1.對高等數學重要性的認識不足。
部分高職院校對高等數學在高職教育中的地位和作用認識不一,導致忽視高等數學在實現人才培養目標中的作用,課時數一再壓縮,有的專業數學課時占總課時不到3%,有的專業甚至不開設高等數學。
2.課程設置單一,不能滿足各個層次學生的學習需要。
學生數學成績差異大,尤其是文理兼收的專業班級,學生在高中時所學內容不同、對同一內容的要求也不同,文理學生的數學基礎差別大。而在高職課堂教學的內容與進度都是統一的,導致基礎好的“吃不飽”,基礎差的“消化不了”。
3.教學方式落后。
教學模式基本上是班級集中式授課,教學手段基本上是“黑板加粉筆”,教學方法存在老師講、學生聽與記的“填鴨式”現象,缺乏學生的參與討論,不利于調動學生的主觀能動性,不利于學生創新潛能的發揮。
4.教師知識結構不能適應高職教育發展的需要。
教師只從事數學基礎理論課的教學,與高職相關專業缺少必要的聯系,對相關專業的人才培養目標、學生的職業能力等缺乏深入的了解、分析,對專業所需的數學知識是什么知之不多,因而知識結構單一,不能適應高職教育發展的需要。
5.教學內容過于強調學科的系統性和邏輯性,忽略應用性。
現有的教材過于強調數學本身的系統性和邏輯性,重視傳授知識,輕視知識的應用,與專業的需要脫節,用數學知識解決專業問題少。
6.學生數學基礎較差,學習積極性不高。
高職的招生對象主要是高考低分的學生和職高畢業生,他們的數學基礎知識整體較差,數學能力不強,對數學的學習興趣不濃,又加上無升學的壓力,部分學生只求“六十分”,學習積極性差,這給數學教學增加了難度。
7.評價的內容、方式單一。
評價的內容側重于數學的基本理論、基本計算,重結果輕過程,評價多采用試卷,重理論輕應用。
二、《高等數學》課程改革的目標
依據國家教育部關于高職高專教育教學改革的基本要求,我們應遵循高職教育人才培養的基本規律,更新教學觀念,明確教學目標,變革教學內容,改進教學方法,改善教學手段,改革評價方法,實現“專業類別不同,開設課時不一,目標要求不同,側重內容各異,精選教學內容,滲透思想方法,重在知識應用,提高綜合素質”的改革目標,有效地促進學生個性、全面、和諧和可持續地發展。
具體目標是:確定各專業類別的教學內容;補充數學在相關專業上的應用,并編寫成講義;適當采用多媒體教學;制定專業類數學課程標準;建成精品課程。
三、《高等數學》課程改革的原則
教學目標上堅持“掌握概念、突出數學思想、培養應用能力、提高綜合素質”的原則;教學內容上堅持“以能力培養為主,理論必需、夠用”的原則,適度保持學科本身的理論性、系統性和嚴密性,突出課程的基礎性和工具性;教學模式上采用分層次教學,關注全體學生的發展,突出全體性原則;教學手段上,堅持傳統教學手段與現代教學手段有機結合的原則。
1.突出數學課程的基礎性和工具性。
數學課是各專業人才培養課程體系中的基礎課,課程內容應針對不同的專業,面向職業崗位或職業崗位群,按照突出應用性、實踐性的原則,結合專業基礎課與專業課重組課程結構,讓學生學習有用的數學,獲得必需的知識。一方面要體現“必需、夠用”的原則,為專業課的學習提供必需的數學基本知識、思想方法,另一方面以提高學生的基礎性素質為己任。
2.突出數學教育的全體性。
數學課程目標應面向全體學生,并能夠滿足學生多樣化的學習需求,體現數學教育促進每一個學生全面發展的功能。數學教育既要關注全體學生的發展,又要關注不同學生的不同發展。高職學生中存在大量的數學后進生,教師應因材施教,分層設計目標,分層實施教育,讓每一個有個性差異的學生充分展現自己獨特的才華和興趣,感受成功。要開發適合于不同學生學習水平的學習材料,為來源多元化的學生搭建一個公共學習平臺。
3.堅持傳統教學手段與現代教學手段有機結合的原則。
傳統教學手段與現代教學手段各有優劣,教師要根據教學內容的不同選擇適合的教學手段,以提高教學效果。
四、課程改革的內容
1.確立教學目標。
《高等數學》是高職各專業必修的基礎課與工具課。一方面它為后續專業課程的學習提供必需的數學概念、理論方法和運算技能,另一方面培養學生的基本運算能力、邏輯思維能力、分析解決問題能力和嚴謹的科學態度與科學的思維方式。高等數學更是一門解決實際問題的技術。它在培養和提高審美能力等方面發揮著特有的作用,對學生形成良好的思想品質和辯證唯物主義世界觀有積極意義。
(1)知識目標:使學生獲得數學的基本概念、基本理論、基本運算,了解數學在專業中的應用,為學習專業后續課程和進一步獲得數學知識奠定一定的基礎。
(2)數學思想方法與數學能力目標:領悟無窮與極限、微分與積分、數學建模等數學思想,鑒賞數學美,掌握求極限、導數、積分等基本方法性,提高基本運算能力、邏輯思維能力、分析解決問題能力。
(3)應用能力目標:具備求最值、求解最優化問題的能力,具備求不規則的平面圖形面積、幾何體體積等能力,具備審美能力,并運用于工程、設計等實際工作中,具備一定的數學建模能力,并能用于求解相關專業中的面積、體積、投資與成本等問題。
(4)情感及素質目標:具有理性思維和科學素養,實事求是,尊重客觀規律,反對迷信邪教,有較強的求知欲,有較強的毅力,具有鑒賞能力,有團結協作精神,有理想、有抱負,熱愛祖國,有振興中華的使命感和責任感,提高學生的數學素養、人文素養和可持續發展能力。
2.變革教學內容。
針對不同專業對數學教學的需求,選擇適合專業需要的教學內容,增加數學在專業上的應用,弱化形式化的推理論證,強化知識的應用,體現數學的應用價值。大膽取舍內容,重新進行組合,構成不同專業類的數學課程體系。
3.更新教學模式。
根據(2004)16號、(2006)16號文件精神的要求,圍繞高職人才培養目標,以專業人才培養方案為指導,以各專業崗位職業能力為依據,把高等數學課程內容分為基礎應用模塊和拓展模塊等兩大模塊,其中基礎應用模塊分為《一元函數微積分》、《微分方程與拉普拉斯變換》、《概率統計》、《線性代數》、《級數與傅里葉變換》等五個子模塊,拓展模塊為《多元函數微積分》。
“基礎應用模塊”是教學內容的主體,它包含高等數學課程中的最基本的知識、在相關專業方面的應用和數學實驗,對相關專業的學生都是必修課。建筑工程類專業的學生必修基礎模塊中的第一子模塊《一元函數微積分》,生物工程類專業學生必修基礎模塊中的第一子模塊《一元函數微積分》和第三子模塊《概率統計》,機電類學生必修基礎模塊中的第一子模塊《一元函數微積分》、第二子模塊《微分方程》、第四子模塊《線性代數》和第五模塊《級數、拉普拉斯變換和傅里葉變換》,根據學生基礎實際和相關專業教師要求,在機電類專業復習二次函數、向量,在生物工程類專業復習有關濃度計算問題。在基礎模塊的教學中,教師要根據專業的實際,補充數學在專業上的應用。在基礎模塊的教學中,教師要精講,讓學生熟練掌握,通過這些最基本的訓練,讓學生掌握常用的數學工具和基本的數學思想,了解數學實驗和數學在相關專業中的應用。一方面滿足后續課程對數學的要求,另一方面使學生學會運用高等數學的知識、思想方法去觀察、分析和處理專業中的實際問題,提高學生數學建模能力。
“拓展模塊”是選修模塊,它是對教學內容體系的完備,它是為學生所學專業對數學課程有特殊要求或準備繼續深造(專升本)的學生設置的,目的是使學生掌握微積分的較深層次知識,進一步提高學生的基本運算能力、邏輯思維能力、分析解決問題能力。
4.改進教學方法。
根據不同的教學內容和教學對象,采用不同的教學方法,靈活采用遷移、類比、歸納、抽象、概括等方法,適時采用啟發式教學方法。講究教學方法的靈活性,增強教學內容的趣味性,削弱推理的邏輯性,突出知識的應用性,激發學生的學習興趣。
5.改善教學手段。
(1)適當采用多媒體教學,優化課堂教學。引入多媒體教學,使現代教育技術與傳統的教學手段有機結合起來。尤其對于數學上難懂且難以板書的部分(如導數、定積分的定義等)采用多媒體教學,為學生創設一個生動、形象、活潑的學習情景,有效突破教學難點,提高教學效率和教學效果。
(2)保留傳統的教學模式。根據《高等數學》課程的特點,教師主要采用傳統的課堂講授方式,板書式教學直觀,學生注意力不易分散,學生與教師的互動與共鳴效果好。一些邏輯推理、數學思想和方法的講述還是通過傳統課堂教學方法來完成,效果更好些。
(3)開設數學實驗,打破數學課只有習題課,沒有實驗課的傳統模式。開設數學實驗課,培養學生的數學建模能力、科學計算的方法與手段、數據處理能力,使學生在不斷的應用與探索中領會數學與現代高新技術的完美結合,并獲得現代科技所需要的數學知識與數學素質;利用現代教育技術實現數學教學過程的演示、驗證實驗,通過數學計算、符號處理的數學實驗,把數學應用引入理論教學中,促進對數學規律的理解、認識,使講授—記憶—作業的傳統學習過程變為學生自主探索—思考—解決問題—應用的過程。不僅使學生掌握必要的數學知識,而且使學生獨立參與,從而提高學生學習數學的積極性和主動性,提高對數學的應用意識。
6.改革評價方法。
(1)評價的內容。恰當評價學生的知識和技能,注重學生學習過程和學習方法的評價,注重評價學生的知識和技能的運用和應用能力,重視評價學生的創新意識和創造性思維的能力,重視針對學生的科學素質的評價。
(2)評價的方式。形成性評價和終結性評價相結合,以形成性評價為主,定性評價與定量評價相結合。采用課堂評價、作業評價、小論文評價、階段測驗評價、學期終結考試評價等方式。
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