“三級(jí)教育體系”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式的研究與實(shí)踐

【摘 要】本文針對(duì)非數(shù)學(xué)專業(yè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的“四缺乏”現(xiàn)狀，提出了“三級(jí)教育體系”的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式。通過(guò)幾年的實(shí)踐，使學(xué)生的應(yīng)用能力、科研能力和自主學(xué)習(xí)能力得到了明顯的提高，教師的教學(xué)科研能力不斷得到加強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】“三級(jí)教育體系” 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 教學(xué)模式

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2013）14-0055-02

黨中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中指出：“高等教育要重視培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。”因此，為了培養(yǎng)創(chuàng)新人才，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位和作用進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位是并行、并重的，兩者應(yīng)平衡發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展，否則會(huì)影響教學(xué)的持續(xù)發(fā)展。

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)方法、多元化思維，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題等能力的培養(yǎng)具有不可替代的作用。

基于以上分析，以培養(yǎng)應(yīng)用型、研究型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，按重實(shí)踐、柔性化和系統(tǒng)化的原則，并結(jié)合我院實(shí)際，在廣泛學(xué)習(xí)、調(diào)研和討論的基礎(chǔ)上，我們分析總結(jié)了當(dāng)前數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“四缺乏”的現(xiàn)狀，提出了“三級(jí)教育體系”的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式，并加以實(shí)踐，取得了較好的效果。

一 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式“四缺乏”現(xiàn)狀

目前，針對(duì)非數(shù)學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)。它們?cè)跀?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了很好的作用。但這兩種普遍采用的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也存在一些問(wèn)題：

1.缺乏趣味性

大部分?jǐn)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)都是簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)軟件的使用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法事先設(shè)計(jì)好，學(xué)生只是單調(diào)地重復(fù)，沒(méi)有給學(xué)生自我探索、自我發(fā)揮的空間，不利于激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.缺乏實(shí)用性

大部分?jǐn)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證和計(jì)算教材的結(jié)論，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密，與實(shí)際生活關(guān)系不夠密切，尤其是與學(xué)生所學(xué)專業(yè)結(jié)合不夠，不利于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)效用的發(fā)揮。

3.缺乏創(chuàng)新性

大部分?jǐn)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)都是封閉式的，要求學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生之間的合作討論交流較少，查找資料、文獻(xiàn)等能力不足，缺乏主動(dòng)性、自主性和參與性，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神的培養(yǎng)。

4.缺乏專業(yè)性

大部分?jǐn)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有充分考慮學(xué)生在專業(yè)需求、知識(shí)積累及興趣愛(ài)好等方面的個(gè)性化要求，沒(méi)有最大限度地滿足學(xué)生探求數(shù)學(xué)知識(shí)的欲望，不利于實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)模式。

二 “三級(jí)教育體系”的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式

1.“三級(jí)教育體系”的基本含義

“三級(jí)教育體系”是指綜合所有數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程中的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照不同類型、不同性質(zhì)分成基礎(chǔ)性、綜合性和設(shè)計(jì)性三類，并分三個(gè)階段在教學(xué)過(guò)程中逐步開(kāi)展。它伴隨著整個(gè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)而展開(kāi)，是貫穿于學(xué)生在校學(xué)習(xí)的不同階段、不同年級(jí)的一種綜合性和開(kāi)放性的教學(xué)模式。

2.“三級(jí)教育體系”分級(jí)方式及實(shí)施辦法

第一，一級(jí)教育主要以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主，包括：（1）第一學(xué)年上下學(xué)期各開(kāi)設(shè)3個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要目的是驗(yàn)證高等數(shù)學(xué)中的主要內(nèi)容。（2）第二學(xué)年上學(xué)期開(kāi)設(shè)6個(gè)驗(yàn)證性和計(jì)算性實(shí)驗(yàn)，主要目的是驗(yàn)證線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等課程中的主要內(nèi)容。

第二，二級(jí)教育主要以綜合性實(shí)驗(yàn)為主，即在第二學(xué)年下學(xué)期開(kāi)設(shè)5個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，主要目的是驗(yàn)證計(jì)算方法、數(shù)學(xué)建模等課程中的主要內(nèi)容。

第三，三級(jí)教育主要以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，即在第三學(xué)年上學(xué)期開(kāi)設(shè)4個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要目的是通過(guò)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決專業(yè)問(wèn)題的能力，其側(cè)重于學(xué)生的專業(yè)需要。如預(yù)測(cè)油品需求量、油料運(yùn)輸優(yōu)化模型等。

3.“三級(jí)教育體系”應(yīng)注意的問(wèn)題

第一，應(yīng)合理安排各階段銜接過(guò)渡。“三級(jí)教育體系”具有多層次、多階段性的特點(diǎn)，因此，教學(xué)計(jì)劃也需分層次、按階段分別制訂，以凸顯各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)指導(dǎo)思想和培養(yǎng)目標(biāo)，合理安排各階段的銜接和過(guò)渡，使學(xué)生可以自由選擇、各取所需。同時(shí)注重對(duì)教學(xué)計(jì)劃動(dòng)態(tài)調(diào)整以適應(yīng)具體情況的需求，保證開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的教學(xué)宗旨貫徹實(shí)施。

第二，應(yīng)合理安排各階段實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。“三級(jí)教育體系”適用于開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)能激發(fā)教師、學(xué)生創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是該項(xiàng)目的核心與研究重點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排上要從培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求出發(fā)，力求做到覆蓋面廣、重點(diǎn)突出、應(yīng)用性強(qiáng)和內(nèi)容新穎。同時(shí)，應(yīng)突破數(shù)學(xué)學(xué)科的內(nèi)部局限性，從各專業(yè)科研開(kāi)發(fā)，凝練出內(nèi)容新穎、反映學(xué)科前沿發(fā)展的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)選題。

第三，應(yīng)合理安排各階段教學(xué)形式。“三級(jí)教育體系”是以學(xué)生為中心、以問(wèn)題為先導(dǎo)的一種綜合性和開(kāi)放性的教學(xué)模式。因此，需要根據(jù)實(shí)際要求，采取多種靈活的教學(xué)組織形式，主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式采用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間和不安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間相結(jié)合、在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)和不在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、指定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合、教師指導(dǎo)和學(xué)生自行討論相結(jié)合，這對(duì)習(xí)慣于集中式管理教學(xué)模式的教師和學(xué)生將是一種全新的嘗試和挑戰(zhàn)。

三 “三級(jí)教育體系”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式的實(shí)踐成果

近年來(lái)，我們通過(guò)引入和強(qiáng)化數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)“三級(jí)教育體系”的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在教學(xué)中進(jìn)行了一些實(shí)踐和探索，取得了較好的效果。

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生應(yīng)用能力顯著增強(qiáng)

通過(guò)“三級(jí)教育體系”教學(xué)，逐步優(yōu)化了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，形成了開(kāi)放性和創(chuàng)新性數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性和解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)造性，強(qiáng)化了數(shù)學(xué)應(yīng)用的意識(shí)，訓(xùn)練了學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用思維，鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。2008年以來(lái)，學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽取得了良好成績(jī)，獲全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng)7項(xiàng)，二等獎(jiǎng)9項(xiàng)，重慶市賽區(qū)一等獎(jiǎng)18項(xiàng)，參加軍隊(duì)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，獲軍隊(duì)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)10項(xiàng)、二等獎(jiǎng)32項(xiàng)。

2.調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，使學(xué)生的科研能力明顯提高

通過(guò)“三級(jí)教育體系”教學(xué)，逐步調(diào)整了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，形成了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，使得學(xué)生的科研能力明顯加強(qiáng)。我們指導(dǎo)的本科生參加學(xué)院“求實(shí)杯”比賽，獲一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；優(yōu)秀畢業(yè)論文一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；學(xué)生積極踴躍參加學(xué)院網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)比賽和程序設(shè)計(jì)比賽，提高了設(shè)計(jì)能力，并設(shè)計(jì)出了較好的作品。我院參加重慶市首屆大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽獲得一、二等獎(jiǎng)的學(xué)生也曾參加過(guò)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽。

3.完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不斷增強(qiáng)

通過(guò)“三級(jí)教育體系”教學(xué)，逐步完善了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，創(chuàng)新了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不斷提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，自主學(xué)習(xí)能力不斷增強(qiáng)。尤其是數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)，很多學(xué)生反映數(shù)學(xué)建模訓(xùn)練讓他們體會(huì)到數(shù)學(xué)不再是單純的一種計(jì)算，而是在社會(huì)實(shí)踐中能夠真正解決實(shí)際問(wèn)題的工具。通過(guò)查閱大量的資料，使他們接觸到了許多其他學(xué)科的知識(shí)，激發(fā)了求知欲，也鍛煉了計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，擴(kuò)大了知識(shí)面，用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題，在小組共同討論，學(xué)會(huì)了合作與妥協(xié)，明確了合作的重要性。2012年我院推薦免試攻讀碩士研究生的26名學(xué)生中，有18位參加過(guò)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，所占比例近70%，且成績(jī)優(yōu)異。

4.整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，使教師的教學(xué)科研能力不斷加強(qiáng)

通過(guò)“三級(jí)教育體系”教學(xué)，逐步優(yōu)化了教學(xué)科研人員配置，形成了良好的學(xué)科人才優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不再是預(yù)先設(shè)定的內(nèi)容，很多教學(xué)內(nèi)容都需要查資料和討論才能完成。通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，教師的教學(xué)科研取得了很好的成績(jī)。2008年以來(lái)，3人獲院教學(xué)質(zhì)量一等獎(jiǎng)，5人被評(píng)為院優(yōu)秀教員，1人參加總后教學(xué)比武競(jìng)賽，1人獲全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師；發(fā)表教改論文25篇；出版教材2部，主編講義3本；參與重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目7項(xiàng)，院教學(xué)改革研究項(xiàng)目6項(xiàng)；獲軍隊(duì)院校數(shù)學(xué)教學(xué)立項(xiàng)課題一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成果獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，院教改二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。我們主編、高等教育出版社出版的《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》以學(xué)院排名第一推薦參加“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

四 小結(jié)

第一，“三級(jí)教育體系”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式從我院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)提高基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義，具有現(xiàn)實(shí)針對(duì)性。

第二，“三級(jí)教育體系”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式從提高學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，能有效兼顧、協(xié)調(diào)和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段三者之間的關(guān)系，很好地體現(xiàn)了創(chuàng)新源于實(shí)踐的科學(xué)理念。

第三，通過(guò)我校幾年來(lái)的研究和實(shí)踐，“三級(jí)教育體系”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式已逐漸成熟完善，教學(xué)效果明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]譚永基.對(duì)數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的幾點(diǎn)看法[J].大學(xué)數(shù)學(xué)，2010（26）

[2]但琦等.高校數(shù)學(xué)開(kāi)放性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探[J].中外教育研究，2010（2）

[3]劉雄偉、李建平、朱健民.高等數(shù)學(xué)現(xiàn)代化教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2011（34）

[4]趙禮峰.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程對(duì)大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的重要作用[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（12）

[5]劉忻梅、李江鵬.將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的探討[J].科技信息，2011（36）

[6]許立煒.《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則[J].大學(xué)數(shù)學(xué)，2010（26）

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕