交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)問題探討

摘要：數(shù)學(xué)在交通工程中具有廣泛的應(yīng)用價值，但同時也是教學(xué)過程中學(xué)生難以接受的內(nèi)容。本文在教學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己教學(xué)實踐經(jīng)驗，總結(jié)了交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)的問題和教學(xué)方法，以期更好地指導(dǎo)教學(xué)實踐。

關(guān)鍵詞：教學(xué)定位；創(chuàng)新模式；理論與實踐

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）31-0070-02

交通工程作為一門新興的交叉學(xué)科，其內(nèi)容幾乎涉及到了現(xiàn)有的所有學(xué)科。理所當(dāng)然地，數(shù)學(xué)也在交通工程學(xué)中得到了廣泛地應(yīng)用，并且愈加得到了交通領(lǐng)域從業(yè)者的重視。但是，在相關(guān)課程教學(xué)中，相對于其他學(xué)科而言，數(shù)學(xué)由于內(nèi)容抽象，教師往往難以把數(shù)學(xué)特點（概念、定理、性質(zhì)）和交通工程應(yīng)用性的專業(yè)特點結(jié)合起來（特別是與實際問題結(jié)合），再加上學(xué)習(xí)難度大，自然影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以保證教學(xué)效果，在面對實際問題時，學(xué)生不知該如何應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識解決問題。因此，如何提高交通工程中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力已經(jīng)成為交通工程專業(yè)數(shù)學(xué)教學(xué)中迫切需要解決的問題。為此，本文從交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)定位和教學(xué)目的入手，結(jié)合專業(yè)特點，論述通過創(chuàng)新教學(xué)模式和學(xué)生考核方法等途徑實現(xiàn)教學(xué)目的。

一、交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)定位

交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)和作為基礎(chǔ)學(xué)科的數(shù)學(xué)（如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)）定位應(yīng)該區(qū)別開來，這是把握交通工程中數(shù)學(xué)教學(xué)問題的關(guān)鍵。對于基礎(chǔ)學(xué)科而言，數(shù)學(xué)課程的定位是為學(xué)生提供學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程和在未來的工作實際中所必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而交通工程中的數(shù)學(xué)問題定位是使學(xué)生能夠運用數(shù)學(xué)的思想和方法解決實際交通問題的能力方面得到培養(yǎng)和訓(xùn)練。換言之，交通工程中的數(shù)學(xué)是分析工具，是定量地描述交通現(xiàn)象的特征和狀態(tài)的方法。交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)來解決交通問題能力，強調(diào)數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用，強調(diào)運用數(shù)學(xué)知識來認(rèn)識、解釋和解決交通問題。因此，交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該注意培養(yǎng)學(xué)生三種能力：一是數(shù)學(xué)建模的能力。數(shù)學(xué)工具是量化分析工具，其最大特點是從量化的角度來解釋客觀世界事物發(fā)展的規(guī)律。因此，對于交通問題應(yīng)改變過去以定性、確定性、唯一性等的思維習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生不確定性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性等思維方式和建模能力，從根本上拓寬解決問題的思路。二是操作能力和實踐能力。交通工程是工程科學(xué)和管理科學(xué)交叉學(xué)科，建立的數(shù)學(xué)不僅能很好地描述和解釋交通工程問題，還應(yīng)具有可操作性，而不能僅僅停留在理論水平。因此，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的可操作能力，特別是計算能力。三是解釋能力。數(shù)學(xué)作為抽象的分析工具，當(dāng)其與交通專業(yè)結(jié)合起來，數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)就被賦予了一定的物理意義。

二、創(chuàng)新教學(xué)模式，提高學(xué)習(xí)興趣

按照教學(xué)理論，教學(xué)設(shè)計成功與否對教學(xué)效果有著很大的影響作用[1]。因此，在講授內(nèi)容之前，按照教學(xué)設(shè)計的理論要求，筆者在每次授課之前都要按照教學(xué)大綱的要求對教學(xué)目的、授課對象和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析。交通工程學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，這是該學(xué)科不同于一般學(xué)科的一個特點。此外，數(shù)學(xué)在交通工程學(xué)中是作為分析的手段出現(xiàn)的，無論是交通流理論還是交通預(yù)測中的數(shù)學(xué)問題，側(cè)重的是應(yīng)用數(shù)學(xué)的知識來解決交通問題。因此，在教學(xué)過程中側(cè)重于對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決實際問題能力的培養(yǎng)是交通工程中數(shù)學(xué)教育的一個重要目標(biāo)。此外，學(xué)習(xí)交通工程的學(xué)生畢業(yè)后多數(shù)從事交通實踐工作，對學(xué)習(xí)的內(nèi)容期望更側(cè)重于對實際問題的分析。筆者曾針對授課的內(nèi)容做過兩次調(diào)查，共調(diào)查了46人次，結(jié)果表明：約70%以上的學(xué)生更希望老師在教學(xué)過程中結(jié)合實際案例進(jìn)行教授。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，20%以上的學(xué)生要求教學(xué)過程中有互動性。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育中，由于數(shù)學(xué)內(nèi)容相對枯燥，老師對教學(xué)中的互動問題是很難解決的，而學(xué)生對交通中的數(shù)學(xué)教學(xué)提出互動要求說明了互動教學(xué)是可以實施的。基于上述原因，筆者在講授有關(guān)交通中的數(shù)學(xué)問題時，運用了4W教學(xué)模式。即提出問題（what）、分析問題（why）、解決問題（How）和解釋問題（How）的教學(xué)模式。通過把問題逐步引申的方式，吸引學(xué)生對問題的關(guān)注，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。首先提出問題，就是在講解應(yīng)用某種數(shù)學(xué)方法時，通過設(shè)置一定的背景來引出要解決什么樣的問題。設(shè)置問題時要注意學(xué)生對問題的熟知程度，并且問題直觀，能一下吸引學(xué)生的注意力。其次，引導(dǎo)學(xué)生，并和學(xué)生一起分析問題。在分析問題的過程中，注意結(jié)合數(shù)學(xué)方法和解決問題的聯(lián)系，使數(shù)學(xué)方法的引入做到“水到渠成”，而不是生搬硬套。再次，引入數(shù)學(xué)模型，即解決問題。在這一步中，關(guān)鍵是解釋清楚數(shù)學(xué)模型描述的對象和問題之間具有某種意義上的“相似性”。這實際上是數(shù)學(xué)抽象模型的還原過程。最后，解釋問題。這主要是引導(dǎo)學(xué)生如何用分析結(jié)果來解釋交通問題，并為進(jìn)一步驗證結(jié)果合理性。由于交通工程中的數(shù)學(xué)問題是與實踐結(jié)合比較密切的，因此，最終得到的結(jié)果是否與專業(yè)知識（或經(jīng)驗知識）一致，是檢驗方法正確與否的關(guān)鍵，也是培養(yǎng)學(xué)生興趣的關(guān)鍵。如果最終的結(jié)果不能解釋交通現(xiàn)象，則會降低學(xué)生對問題的興趣。

三、注重教學(xué)方法，提高學(xué)習(xí)動力

1.以簡馭繁、層層深入。交通工程中的數(shù)學(xué)問題與純數(shù)學(xué)問題有著很大的不同，交通工程中的數(shù)學(xué)問題一般有著實際背景，通過對背景知識的講解，形象、直觀地描述出問題所在，使學(xué)生從復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中解脫出來，更易于學(xué)生的理解和接受。例如，筆者在講授交通流理論中車頭時距分布相關(guān)知識時，從最簡單的自由流車頭時距分布（負(fù)指數(shù)分布）開始，隨后介紹有約束的車頭時距分布（M3分布）。通過講解車輛運行條件的變化，來逐步引入不同的交通流運行參數(shù)，從而給出不同的模型。此外，數(shù)學(xué)知識本身具有一定的層次性。一般是由易到難，由簡單到復(fù)雜。因此，在組織交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)問題時也應(yīng)結(jié)合數(shù)學(xué)這一特點。層層推進(jìn)，既增加了學(xué)生的好奇心，也使得知識層次性較強，更容易使學(xué)生容易理解。

2.注重理論與實踐結(jié)合。交通工程中的數(shù)學(xué)問題，一般與交通流理論結(jié)合得比較密切。交通流理論由于數(shù)學(xué)知識內(nèi)容較多，難度較大，內(nèi)容相對枯燥等特點，許多同學(xué)沒學(xué)到這部分內(nèi)容時，都多少感到有點吃力，從而產(chǎn)生一種惰性。筆者在調(diào)查時也發(fā)現(xiàn)，如果把理論和實際結(jié)合，用實際問題來說明理論，則學(xué)生會較感興趣，教學(xué)效果也會好一些。這樣，通過與實際問題的結(jié)合，使學(xué)生產(chǎn)生了很大的興趣。

3.以練代考，講評結(jié)合。數(shù)學(xué)是以分析方法和分析工具的形式融合在交通工程中的。為了培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題能力，在講授相關(guān)知識后，結(jié)合知識點和實際問題，設(shè)計一些作業(yè)題。根據(jù)學(xué)生作業(yè)情況和出現(xiàn)的問題，邀請學(xué)生和教師一起講評，在講評過程中，采用老師和同學(xué)互動的方式，讓同學(xué)們自己評價，對于好的見解給予肯定，對于出現(xiàn)的錯誤也予以指出。另外，強調(diào)數(shù)學(xué)參數(shù)在實際問題中的物理含義，并與描述的現(xiàn)象相結(jié)合，讓學(xué)生體會到數(shù)學(xué)在交通工程中應(yīng)用價值，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣。

4.科學(xué)的考核方法。交通工程中的數(shù)學(xué)問題一般都有實際的應(yīng)用背景。學(xué)生掌握數(shù)學(xué)工具，用其分析和解決交通問題是最終目的。因此，在交通工程中數(shù)學(xué)教學(xué)考核中也應(yīng)反映這一本質(zhì)特點。為此，考核指標(biāo)和考核方法應(yīng)具有一定的針對性。可按照如下方式設(shè)計考核體系：一是學(xué)生的平時作業(yè)成績（30%），通過布置一定的作業(yè)，不僅可鍛煉學(xué)生動手能力，還可以加深對知識理解；二是是期末考試（40%），通過考試評價學(xué)生對知識點的掌握情況和運用能力，找出薄弱環(huán)節(jié)，以便對原教學(xué)設(shè)計進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。因此，在整個的考核方法中，實際是以“以練代考”為核心的教學(xué)方法體現(xiàn)。

交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)有著自身的一些特點和方法，這些特點和方法的掌握與運用，可以更便于同學(xué)們對知識的理解和接受，從而提高教學(xué)效果。而這些特點和方法也會隨著社會的發(fā)展而變化。因此，交通工程中的數(shù)學(xué)教學(xué)方法的總結(jié)和歸納是個不斷積累的過程。本文提出的觀點和看法只是根據(jù)自己僅有的教學(xué)實踐和調(diào)查總結(jié)出來的，還有待進(jìn)一步的提煉和總結(jié)，以便更好地促進(jìn)教學(xué)工作。

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