數學教育在拔尖創新人才培養中的作用與對策

數學教育在拔尖創新人才培養中的作用與對策

陳忠,王丹戎 (長江大學一年級教學工作部,湖北荊州434025)

拔尖創新型人才的培養是我國教育工作的一項戰略任務,如何建設高素質的教師隊伍、創新人才培養模式,是未來我國高等教育的一個核心問題,也是實施人才強國戰略的重要內容。結合拔尖創新人才培養的數學教學模式課題的研究成果,探討了數學教育在拔尖創新人才培養中的作用:數學是創新的必備素養;數學是其它學科發展的基礎;數學是學生理性思維和文化素質的重要載體,是學生接受美德熏陶的一條重要途徑。并介紹在拔尖創新人才培養方面所做的一些嘗試,包括借助學校“1+3”人才培養模式,探索優秀人才的培養途徑、利用網上自主學習平臺培養學生的自主學習能力和意識、借助實踐教學培養學生的創新意識與創新能力、優化課堂教學,加強方法指導、提升青年教師的教學水平等。

數學教育;拔尖創新人才;教學模式;創新能力

中共中央、國務院在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010～2020年)》中對教育明確提出要遵循教育規律和人才成長規律,深化教育教學改革,創新教育教學方法,培養一批能夠掌握世界先進核心技術并在科學技術的若干領域處于世界領先地位的拔尖創新人才和適應國際競爭的高級管理人才[1]。2009年教育部、中組部、財政部共同實施基礎學科拔尖學生培養試驗計劃,希望通過該計劃在高校營造拔尖創新人才培養的良好氛圍,并吸引一批優秀的學生投身到基礎科學研究,努力使受計劃支持的學生成長為相關基礎學科領域的領軍人物[2]。培養一大批具有國際競爭力的拔尖創新人才,對于2l世紀促進我國經濟的跨越式發展,實現中華民族偉大復興的目標,具有極為重要的戰略意義。

所謂拔尖創新人才,是指目前經濟社會發展急需的具有創新意識和能力、適應經濟全球化要求的高級經營管理人才。他們具備寬厚扎實的知識基礎、追趕和超越科技進步的創新能力、開闊前瞻的國際視野、引領未來的綜合素質[3]。要使人才具有這些素質,必須從人才成長的個人內在因素、教育過程、文化環境、人才制度和國家綜合實力等方面進行系統考慮。下面,筆者將探討數學教育在拔尖創新人才中的作用,并介紹在拔尖創新人才培養方面的一些研究工作。

1 數學在拔尖創新人才培養中的作用

數學作為培養工科學生創新思維、創新意識與創新能力的一門重要基礎課,阻礙拔尖創新人才脫穎而出的原因主要表現在以下3個方面:①傳統的教學模式遏制學生的創新能力的提升。工科數學教學過程過分強調對定義、定理的理解和對計算能力的培養,而忽視了培養學生的抽象思維能力和邏輯推理能力,更加不重視應用數學理論解決實際問題。由于許多實際問題往往具有很深的物理、化學、生物等背景,教師缺乏深入研究,使得應用數學理論解決實際問題的訓練環節大打折扣,學生一旦遇到實際問題,往往不能有效地提出解決辦法[4]。②統一的教學模式,制約學生的個體潛能的發揮。由于考慮到對教師和學生考核的公平性,高校的數學教學都是相近專業采用相同的教材、按照統一的教學計劃、教學要求、考核方式組織教學,這樣就導致基礎好的學生感覺學習沒有挑戰性,不愿動腦筋深入思考問題,至于創造性思維就更加無從談起。③學生對數學課程的不重視。許多學生簡單地認為數學課程僅僅是一門服務性的課程,對數學課程的學習缺乏足夠的重視,使得投入的學習精力嚴重不足[5]。

數學是一切科學的基礎,是自然科學最基本的語言。數學作為一門訓練學生抽象思維能力的學科,它通過科學的思維模式,運用分析、判斷、推理、論證、演繹等方法,提高學生的分析能力,啟迪學生的創新意識,已經成為構成人的文化素質的重要組成部分。國內外高校在人才培養方案的制訂中均突出數學基礎的重要性,這已成為人才培養的共識。其作用主要表現在以下幾個方面:

1)數學是創新的必備素養。學生學習數學課程的過程就是面對問題、解決問題的創新過程,學生利用相關知識解決實際問題的過程就是知識的“自我創新”過程,因此學習數學對培養學生的創新能力是不可或缺的鍛煉方式。

2)數學是其它學科發展的基礎。數學為其它學科的發展提供源泉和動力,高水平的數學素養是一個人成為拔尖創新人才必備的條件。

3)數學是學生理性思維和文化素質的重要載體,是學生接受美德熏陶的一條重要途徑。

2 面向拔尖創新人才培養的數學教育措施

2.1 借助學校“1+3”人才培養模式,探索優秀人才的培養途徑

學校從2006年開始,將一年級學生進行集中管理,開啟了學校“1+3”人才培養的新模式,其核心就是突出學生的基礎理論學習,加強學生的養成教育,為學生今后學習打下堅實的基礎。首先,將《高等數學》分成6個模塊進行分層教學,并將每個模塊的教學計劃進行了適當地調整。分級教學遵循如下原則:根據基礎,設計起點;根據需要,設計內容;根據能力,設計進度和方法;根據興趣,設計設計教學環節。從而做到基礎扎實的學生培養特色,基礎薄弱的學生穩步發展。目前,只在A類中進行分級教學。通過近10年的教學實踐,逐步探索出了一條適應素質教育、培養創新人才的有效途徑。其次,選擇優秀學生組建基地班、卓越班,采用研討式、探究式、大負荷訓練等教學模式,培養這批優秀學生的數學能力,取得了非常好的效果,在歷次的期末考試中平均分比普通班要高出20多分。另外,近兩年實施的“導師制”,鼓勵科研能力強的老師吸收學生參與科研,通過老師手把手地指導學生參與實際的科研工作,讓學生在實際的科研活動中接受鍛煉,從而激發學生的學習興趣,促成學生早日成才。

2.2 利用網上自主學習平臺培養學生的自主學習能力和意識

在科學技術飛速向前發展的今天,光靠學校教育顯然是無法滿足一個人的知識需要的,這就要求我們的學校教育必須有意識地培養學生的自主學習能力。培養學生的自主學習能力是學生獲得可持續發展的必備素質,是終身教育對大學所提出的新要求,也是拔尖創新人才的培養模式應該遵循的教學原則和學校高素質人才培養的重要內涵。在一年級我們開發了《高等數學》網上自主學習平臺。學生在網上可以學習課堂講授的教學內容,也可以根據自己的情況做一些拔高題,還可以通過網上評價體系檢測自己的學習效果。

2.3 借助實踐教學培養學生的創新意識與創新能力

目前,高校開設的數學建模課程和實施的大學生創新實踐能力項目是培養學生創新意識與應用能力的有效途徑。

數學建模課程在教學組織形式主要有:數學專業的數學建模課程和非數學專業的公共選修課,學生自發地成立的數學建模協會,以及數學建模暑期培訓班。授課內容主要是相關數學基礎知識及歷年的全國內外大學生數學競賽的真題及具有挑戰性的實際問題。教學模式豐富多彩,主要有教師主講、學生主講、小組討論、真題訓練等。數學建模課程通過一整套系統的教育教學方法培養學生的創新思維能力,充分調動學生的學習積極性,提高學生解決實際問題的能力。為了培養學生的團隊合作意識,深刻體會現代科學研究學科間相互交叉滲透的特點,在人員配備上除了尊重學生自己選擇外,還有意識地將具備較強的思考能力、快速的動手能力和良好的文字表達能力的三個學生組成一個小組。通過近年來的教學實踐,學校每年都有學生在全國大學生數學建模競賽中獲得國家級獎勵。

另外,在實踐教學環節還注重大學生創新能力項目的開展工作,通過教師的精心指導,學生的刻苦努力,近年來學生也出了一批有價值的研究成果,并發表了一批有質量的高水平研究論文。

2.4 優化課堂教學,加強方法指導

為適應拔尖創新人才對數學課程的要求,數學課堂教學要有意識地培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。在課程設置上要加重應用型數學課程的比重,如運籌學、實用回歸分析、統計與決策、生態數學、經濟數學、生物數學等。對于一些優秀學生還可以開設進化計算、現代綜合評價、非線性分析理論等。通過選用適宜的高水平教材和輔導材料,在理論和應用層面對優秀學生進行數學知識拓寬和加深,將一些體現學科最新研究成果和前沿進展的內容及時反映到課程內容中,通過一些具有挑戰性的實際問題激發學生的求知欲,提高學生的綜合素質和創新思維創造的能力。在教學方法上教師應該在講解數學理論的同時,著重講清楚這一知識點的數學思想和處理這一問題的思維方法,使學生真正理解數學概念的來龍去脈和數學原理的深刻內涵,從而培養學生的思維能力。

2.5 提升青年教師的教學水平

師資隊伍建設時培養拔尖創新人才的基礎。為學校組建的基地班、卓越班配備了最優秀的教師,希望在培養拔尖創新人才的同時也造就一支優秀的教師隊伍。還通過以下措施提高青年教師的教學水平:一是根據學校要求為每一位青年教師配備了一名指導教師,負責對新教師進行全面指導;二是建立校院兩級督導隨堂聽課制度,對學生反饋意見較大或每學期學生測評較后的教師組織調研,并專門組織聽課小組隨堂聽課,并以多種形式及時交換意見,幫助青年教師改進教學方法,提高青年教師的教學質量,促使青年教師快速成長;三是組織青年教師參加學校和省里的各類講課競賽,通過反復多輪的講解同一個內容,培養青年教師精益求精、一絲不茍的工作作風;四是鼓勵青年教師通過參加國內外高水平學術會議、到知名學府深造等途徑,提高青年教師的科研水平。

3 思考

拔尖創新人才的培養過程是一項復雜的社會系統過程,其主題重大、涉及面廣、問題復雜、理論難點多,光靠一門課程或者一個學科是不可能實施的,需要進行全面、系統和深入的綜合性研究。建議學校職能部門建立一整套完整的拔尖創新人才的培養體系。在學生層面允許學生用平時的科研成果獲得相應“創新學分”,并與獎學金和保送研究生直接掛鉤。在教師層面鼓勵教師積極探索拔尖創新人才的培養模式,并向做出突出貢獻的教師在晉升職稱、攻讀學位等方面進行政策傾斜。全校上下應該齊心協力共筑拔尖創新人才的培養平臺,促進優秀人才脫穎而出。

[1]郝克明.造就拔尖創新人才與高等教育改革[J].中國高教研究,2003(11):7-13.

[2]李翠萍.基礎學科拔尖創新人才培養的探索與實踐——以北京航空航天大學為例[J].高等理科教育,2013(5):66-68.

[3]徐曉媛,史代敏.創新拔尖人才培養模式的調研與思考[J].國家教育行政學院學報,2011(4):81-85.

[4]王靜,魏嘉.應用型創新人才培養模式下高等數學改革的探討[J].甘肅聯合大學學報(自然科學版),2013(3):95-97.

[5]傅麗芳,湯巖,張占國.以研究生數學課程體系與教學模式改革,促進創新人才培養[J].電化教育研究,2014(11):154-155.

[編輯]洪云飛

N4

A

1673-1409(2014)25-0104-03

2014-05-06

湖北省教育廳教學研究項目(2011230);長江大學教學研究項目(JY2012015)。

陳忠(1965),男,博士(后),教授,現主要從事最優化理論與算法方面的教學與研究工作。