計算機專業導向下應用數學課程模塊化教學設計與實踐

【摘要】通過問卷調查，了解學情教情，結合計算機專業的人才培養目標要求，提出了計算機專業導向下應用數學課程模塊化教學設計的理念.闡述了基于上述理念的教學內容、教學方法、教學組織形式、考核評價方式的改革實踐與效果.

【關鍵詞】計算機專業；應用數學；模塊化設計；教學實踐

關于高職數學和計算機數學基礎的課程改革、課程設計、教學模式設想等探索已經進行了許多年，相關的文章很豐富[1][2]，其中大部分從數學課程的重要性、現狀剖析和存在的問題、課程改革的意義、改革設想[3]等方面闡述了作者的見解.這些問題已基本形成共識，但宏觀論述的較多，拜讀文章之后，讀者對作者理念的實踐效果及如何借鑒實施的認識仍然比較模糊.本文嘗試將課程組多年的教學實踐和對課程改革的不斷探索進行總結，在厘清理念的同時，對實踐做法和效果進行較為詳盡的介紹，愿拋磚引玉，與基礎課教師和專業課教師共同學習探討.

計算機技術的特點之一就是日新月異，人們不由自主地被裹進數字化、智能化、網絡化、多媒體化的技術進步浪潮里，高職計算機專業人才培養受到層出不窮的新技術的影響.如何使學生掌握未來職業所需的專業知識與技能，使之具備適應職場技術快速變化的能力？數學課程在培養學生的學習能力和應用能力上有怎樣的作用？又該怎樣做？這是計算機專業導向下應用數學課程建設關心和思考的問題.

一、學情教情調查

為了解學生的數學基礎狀況及學習情況，我們設計了兩份問卷調查表，分別在學生大學入學時和第一學期結束時進行調查，調查內容包括個人中學數學學習興趣和水平的自我評價，對數學的認識，對大學數學學習的期待，大學數學學習途徑和學習情況自我評價，對大學數學教學內容、教學方法和考核方式等的評價，以及對老師教學的意見和建議.抽樣調查了2009級、2010級、2011級和12級軟件專業、網絡專業、信息管理專業若干班級.調查結果如下：

1.入學初調查

76%的同學對數學學習有興趣并在中學數學學習中感到充實愉快，但成績一般.90%的同學都認為學數學有必要，86%的學生相信能繼續學好數學或能改變現狀，75%的學生期待大學數學能提高數學應用能力，80%的同學喜歡思考，有一定獨立學習的能力和習慣，62%樂于和同學共同探討.

2.第一學期末調查

60%左右的學生仍然有興趣，65%認為數學課程訓練了思維，教學內容比較合適，影響數學學習的主要因素是自身基礎和學習方法，對老師的教學15%表示很滿意，70%表示滿意，7%表示不滿意.對自己的學習狀況，3%表示很滿意，42%表示滿意，50%表示不滿意.對老師教學的意見和建議是：改變一言堂占16%，少講多練占26%，增加課堂互動占34%，改革教學內容占24%.學生學習數學的途徑基本在課堂內，邊聽邊看書，以完成作業為度.大部分學生很少或從不借閱數學參考書，說明在數學學習上學生缺乏探索鉆研，自我要求不高，僅憑課內的90分鐘時間，課外復習方式就是完成作業.軟件和網絡專業近20%學生抄作業或懶得做作業.

3.調查統計后的若干結論

軟件專業學生在數學興趣、理解消化知識的能力、挑戰自我上表現更為突出，軟件專業32%的學生有參加數學建模學習比賽的意愿.信管專業學生習慣聽從老師的安排，自律性、學習積極性更高.網絡專業學生的學習狀態相對更平淡，但是對學習內容和教師教學的期待比其他兩個專業學生高，所謂有心向學，無力“殺敵”.在數學學習興趣、學習能力上呈現的整體性差異，間接反映出數學課程與各專業課程的相關性.計算機各專業人才培養方向和職業崗位目標不同，需要的數學知識與技能訓練不同，分配在數學上的總學時不同，因此應用數學課程在教學中需進行適當的模塊劃分，加強針對性以適應不同專業的需要.

二、計算機專業導向下應用數學課程的教學理念與設計

應用數學是高職計算機類專業的基礎能力課程模塊中的必修課程.從短期看，為學生的專業課程學習服務，要適應計算機專業培養人才的任務導向、項目驅動等工學結合的教學模式.從長期看，為學生繼續學習提供具有數學特色的思考方式和技能訓練，包括抽象化、最優化、邏輯分析、數據整理推斷、運用符號、量化能力、建模能力、人工計算能力、數學軟件運用能力等.但數學課程的教學時數受到制約，不可能面面俱到地為學生準備所有的知識和進行系統全面的數學能力訓練，讓不同的專業側重選擇不同的學習內容，實施模塊化教學成為必然選擇，為此，我們從教學內容、教學方法、教學組織形式、考核評價等方面提出一種模塊化教學設計的理念.

1.優化課程知識結構

課程設計遵循“學有所用、夠用為度”的原則，以整合計算機專業背景知識、程序設計思想方法、應用問題為主線，將課程教學內容設計成三大模塊和若干子模塊，各模塊知識有獨立性和適用性，便于計算機各專業根據需要和課時限制針對性選擇.恰當案例是教學核心，通過模塊學習和案例分析來訓練學生的思維能力和應用能力，使學生獲得新的知識和新的經驗，并在新知識經驗的基礎上建立個人的理解力，擴展智力框架.[4]

2.教學方法

課程形式上有理論講授課、數學實驗課、數學建模實踐指導課，各部分課時約占1/3.各部分的邏輯關系是：理論知識模塊→實操模塊→綜合應用模塊.教學方法以綜合應用模塊中的項目為導向，根據項目需要選擇理論知識模塊的學習深度，兼顧內容銜接和層次遞進，應用實驗課程強化鞏固，使數學理論知識學習、數學實驗操作和數學建模形成一個項目式整體.

有數學家說過：“數學素質中最重要的是數學建模意識和基本的數學頭腦.”實踐表明，數學實驗和數學建模實踐是擴展學生學習途徑、提高學生參與學習的廣泛性、提升學生查閱資料能力和團隊合作精神的有效形式.

3.教學組織方式

以問題解決為核心組織教學，教學的問題可分為概念問題、方法問題、思想問題、計算問題、推論問題、應用問題、實際操作以及模擬實現等問題.通過項目化分組實施“模塊案例+MATLAB軟件實現”教學做一體化，逐步解決上述問題，實現教學目標.

4.構建課程新的評價體系

評價的主要目的是為了全面了解學生的數學學習過程，考查學生的“輸出”能力，同時督促學生學習和改進教師教學.但以往的評價手段“期末一考定終身”過于單一，不能全面反映學生的真實情況.

對數學學習的評價要關注學生學習的結果，更要關注學習的過程，所以采用過程考核與目標考核、筆試與機試相結合，通過強化項目化分組的過程監控，將作業、小組討論、實驗報告、論文寫作、資料查閱等任務的完成情況納入考核系統，加權計算數學成績，更能反映學生學習成果的真實情況，同時也能提高學生平時學習的積極性.

三、計算機專業導向下應用數學課程模塊化教學實踐經驗

1.進一步明確了模塊化教學的思路

通過研究，教師更清楚地把握了要教什么，教到什么程度，什么教學形式更有效果.學生普遍比較喜歡MATLAB上機學習的形式和體驗，新鮮有趣，在老師布置的任務驅動下能全神貫注，通過閱讀實驗指導，向老師提問和相互交流，大多數學生都能完成任務，特別是聽理論課有些吃力的學生，發現自己也能讀懂教材，可以動手操作，自然而然就有收獲參與的良好心理體驗，學生“嘗試應用數學”的愿望得到最基本滿足.因此加大實踐實踐教學環節的學時比重成為共識.

2.項目導向，教學做一體化，鍛煉和提高了學生的能力

從教學實踐來看，在實驗室教學，講解→操作演示→模仿練習→項目訓練的方式比較有效果.把一個建模任務以數學論文的形式完成，學生首先感到很困難，但堅持下去，通過查閱資料，小組合作完成的過程帶給學生與以往不一樣的體驗.有的學生在數學學習的總結中寫道：“這次寫的小論文給我收獲蠻大，一來提高了我的思維，那是一次真正思想上自由的思考，雖然一開始摸不著頭腦，找不到頭緒，只能到處去查資料、看書、查看相關專題，在短時間要理解運用知識，這是平時我們學習很難得到的，真正鍛煉到了思維.二來又鍛煉了我的計算機應用能力、檢索文獻的能力、學習新知識的能力和論文寫作能力等.這次寫論文對我來說是一次很好的經歷，這段日子的體會和收獲，相信對我今后的學習會有一定影響，讓我不斷努力進步.”教學做的方式同時促進了學生計算機專業課程的學習和知識的運用.有學生反饋：“這次實訓使我對計算機編程有了新認識，雖然我是學計算機的，平時寫過很多程序，不過那是事先設計好的題目，要么是課本上的，要么是老師限定好所有條件的，雖然做出來了，卻不知道在現實中有什么用，然而這次寫程序卻給了我很大挑戰，感覺寫得很辛苦，但是蠻有成就感，因為是自己第一次聯系現實用計算機解決問題.”

計算機專業課程（如數據結構、C語言程序設計）教師對應用數學課程中講授算法邏輯結構、遞歸算法、最短路算法等的做法大加肯定，在他們傳授相關知識時學生理解接受得比較快，數學課程為計算機專業課程教學起到一定的先導作用.

數學教學的層次性更加鮮明.通過課堂普及性教學→建模選修提高性教學→全國大學生數學建模競賽集訓三級漸次提高的教學鏈，使具有創新精神和獨立鉆研能力的優秀學生突穎而出.從2009年開始參加的每屆全國大學生數學建模競賽，均取得全國一等獎、二等獎的佳績，尤其是2010年，五個參賽隊中兩個獲得全國一等獎并獲“高教社”杯，已有三篇學生數學競賽論文在《數學工程學報》上發表.

3.考核評價方式改變，降低了學習壓力，改變學習狀況

通過強化項目化分組的過程監控，以數學建模論文寫作作為考查學生掌握和運用知識的能力的主要依據，使得學生改變平時混課，學習沒有壓力也沒有動力，考前抱佛腳的情況.把考試壓力分解到日常的學習中，學生感到只要平時認真上課，就不會畏懼考試，消除了有句話說的“大學有一棵樹叫‘高數’，許多人都掛在上面”的大面積考試不及格現象.

結束語

雖然本課程在教學上取得一些令人鼓舞的改變，摸索出一點適合高職計算機類的數學教學理念、設計和實踐經驗，學生對數學教學的認可度也得到提高，但要達到“數學學習對每名學生有用”的境界，仍然艱巨.當今數學的范疇不再是幾何、代數、微積分.數學扎根于數據，展現于抽象形式中，對諸如表格、圖形、趨勢分析、財務報告、邏輯辯論、概率推斷等等生活、新聞報刊、例行公事中的數學概念的理解展現了數學基本能力，這些能力的掌握程度必然影響到學生未來的職業能力.愿與同行們共同探討基礎課程貼近生活實際和專業需要的教學改革問題，不斷改進數學教學工作.

【參考文獻】

[1]張秀英，王艷萍，李海燕.計算機數學基礎課程改革的探討[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2007，3：47.

[2]王小平，劉黎，姚有林，尤飛.計算機數學基礎課程教學模式改革設想[J].榆林學院學報，2010，11：18.

[3]吳曉紅.專業導向下高職計算機數學課程構建初探[J].職業教育研究，2012，7：109.