CDIO模式下工科數(shù)學(xué)課程體系教學(xué)模式的改革與探討

謝娟+邱劍鋒+別榮軍

摘要：CDIO教學(xué)模式對工科數(shù)學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)提出了更高的要求。為了適應(yīng)高等教育的發(fā)展與人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需要，推進新的人才培養(yǎng)體制與模式改革，體現(xiàn)現(xiàn)代教育的思想理念，針對目前工科數(shù)學(xué)課程存在的矛盾，提出了教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化與構(gòu)建“多元化”的教學(xué)體系的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：CDIO教學(xué)模式；工科數(shù)學(xué)；多元化；教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0052-03

隨著經(jīng)濟技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代企業(yè)單位對高水平的工程技術(shù)人才的需求不斷增加，操作能力強的技能型人才深受企業(yè)單位的歡迎，而一些理論知識水平很高的大學(xué)畢業(yè)生卻有很多被企業(yè)拒之門外。原因是這些大學(xué)畢業(yè)生雖然具備了很好的理論知識，但是缺乏實踐創(chuàng)造能力，不能學(xué)以致用。這些現(xiàn)象不得不引起高等教育的重視。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗。近年來，許多工科院校都在這種教育模式的理念下不斷探索新的教學(xué)方面的改革與創(chuàng)新，以期培養(yǎng)出高級的工程專業(yè)人才。這種模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生更能適應(yīng)社會的需求，也深受社會和企業(yè)的歡迎[1]。因此，這也對工科院校數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)提出了更高的要求。工科數(shù)學(xué)的相關(guān)課程是理工科院校相關(guān)專業(yè)的必備基礎(chǔ)課程，其中包括《高等數(shù)學(xué)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《線性代數(shù)》、《解析幾何》、《復(fù)變函數(shù)》等，是高等理工科院校有關(guān)專業(yè)的必修通識教育基礎(chǔ)課程，是工科學(xué)生進一步學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程不可或缺的內(nèi)容[2]，它們在數(shù)學(xué)的其他分支中都有重要的應(yīng)用。作為一種強有力的工具，它們被廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)的眾多領(lǐng)域；其次，工科數(shù)學(xué)類課程在工科院校的涉及面非常廣，涉及的專業(yè)和學(xué)生人數(shù)在逐年增多。為了適應(yīng)新形勢，推進教育模式的改革，體現(xiàn)現(xiàn)代教育的理念，我們需要改進傳統(tǒng)的工科數(shù)學(xué)教學(xué)模式。因此優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容，建立以培養(yǎng)具有競爭力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標的教學(xué)體系具有很強的實際意義。

一、工科數(shù)學(xué)類課程教學(xué)存在的矛盾

1.學(xué)時少與教學(xué)量的矛盾。隨著教學(xué)改革步伐的日益加快，各門數(shù)學(xué)課程的學(xué)時在不斷壓縮。但由于課程自身的迅速發(fā)展，教師要把很多新知識和新思想充實到課程中，并傳授給學(xué)生，因此有些內(nèi)容得不到細致的講解，課程總是那些經(jīng)典理論。教師來不及拓展，易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這使得課時和教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生矛盾，收不到良好的教學(xué)效果，極大地限制了課程的發(fā)展和學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新實踐能力的開發(fā)。

2.教材與教學(xué)內(nèi)容的矛盾。教材作為教學(xué)的一個重要載體，對教學(xué)質(zhì)量起著重要作用。許多工科院校的工科數(shù)學(xué)類課程在不同專業(yè)中使用的是統(tǒng)一的教材，對專業(yè)的區(qū)分度不大，不能有效地利用課上時間更大范圍地給予學(xué)生最有用處的“養(yǎng)分”，且教材內(nèi)容千篇一律，已顯陳舊。而教師在教學(xué)中往往希望對此加以更新，放棄一些陳舊內(nèi)容，添加一些新觀點、新內(nèi)容。這便產(chǎn)生了教學(xué)內(nèi)容與教材有部分脫節(jié)的現(xiàn)象。

3.理論與應(yīng)用的矛盾。培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新協(xié)作能力是CDIO教育模式的重要之一。高度的抽象性和嚴密的邏輯性是數(shù)學(xué)類課程兩個顯著的特性。在教學(xué)中，我們往往只注重理論，忽略實踐，對于工程實例分析和數(shù)學(xué)軟件的應(yīng)用，比如，Matlab數(shù)值計算、Mathematic以及一些統(tǒng)計軟件的應(yīng)用涉及較少，甚至從未涉及，實驗課也很少開展。因此，學(xué)生對知識缺乏感性認識，學(xué)習(xí)興趣不濃厚，從而在理論的深度與應(yīng)用的廣度上不能很好地結(jié)合，使課堂教學(xué)不夠“生動”，學(xué)生實踐能力較弱。

4.傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代化輔助教學(xué)工具的矛盾。近些年，多媒體課件正在被逐漸使用來進行輔助教學(xué)，其優(yōu)點是形象、具體。多媒體課件不但能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也使一些較深的教學(xué)內(nèi)容更易被學(xué)生接受。但是，它也有著“后頁看不到前頁”的局限性，且在教學(xué)中有大面積使用的趨勢。我們必須注意到人的認知規(guī)律是一個循序漸進的過程，不能讓多媒體輔助教學(xué)“解放”了教師，“壓垮”了學(xué)生[3]。

5.課程之間缺少聯(lián)系的矛盾。現(xiàn)在，《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論》等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的聯(lián)系雖然已被廣泛關(guān)注，但是交叉性的教學(xué)研究不夠深入。這就造成了有的學(xué)生往往只對其中部分內(nèi)容感興趣，對課程之間相關(guān)性的理解不夠深刻。基于以上這些矛盾，如何對工科數(shù)學(xué)類課程進行教學(xué)改革，構(gòu)建適合新形勢下人才培養(yǎng)目標要求的課程內(nèi)容體系和教學(xué)模式，是一個迫切需要研究與探索的課題。因此，我提出了教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化與構(gòu)建“多元化”教學(xué)體系的設(shè)想。

二、教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化

為了適應(yīng)CDIO教育模式的理念，工科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)首先要從教學(xué)內(nèi)容上做改革。教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)的重要組成部分。我們要將教學(xué)內(nèi)容從注重知識傳授向重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，為學(xué)生提供符合時代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)各專業(yè)的不同需要，在已有教材的基礎(chǔ)上，在不觸動核心內(nèi)容的前提下，適當(dāng)?shù)匕迅鲗I(yè)實踐經(jīng)驗及高新技術(shù)知識帶到課堂中去，從實踐的角度以現(xiàn)代的觀點講解經(jīng)典的內(nèi)容，編寫與各專業(yè)需求相適應(yīng)的教材，使教學(xué)內(nèi)容分層分類，滿足各專業(yè)的各類需求。主要把課程分成兩大塊，一塊是基礎(chǔ)知識部分，是所有工科專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識；另一塊是專題部分，把課程中的應(yīng)用內(nèi)容根據(jù)專業(yè)需要分成若干個專題。這樣既可以解決課程之間缺少聯(lián)系的矛盾，同時，教師可以根據(jù)不同專業(yè)分層教學(xué)，對內(nèi)容的選擇性較大。這一教材的建設(shè)將極大地緩解教材與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，而對課程內(nèi)容的分層優(yōu)化，也能緩解學(xué)時與教學(xué)量的矛盾。

三、多元化教學(xué)體系的構(gòu)建

Mc.Kinsey Global Institute在2005年10月發(fā)表的一份報告顯示，2005年中國畢業(yè)的約60萬工程技術(shù)人才中僅有不到10%能夠適應(yīng)國際化的大環(huán)境。他認為最主要的原因是“中國教育偏重于理論，中國學(xué)生幾乎沒有受到project和團隊工作的實際訓(xùn)練，相比之下在歐洲一些國家CDIO教育模式下的學(xué)生可以以團隊方式解決實際問題”。國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明CDIO“做中學(xué)”的理念和方法是先進可行的，適合工科教育教學(xué)過程各個環(huán)節(jié)的改革[4]。因此在工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課的教學(xué)中有必要構(gòu)建多元化的教學(xué)體系，使教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”相輔相成，促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。endprint

1.教學(xué)方法和教學(xué)手段多元化。教師要拒絕“滿堂灌”的現(xiàn)象，以啟發(fā)式教學(xué)為主導(dǎo)思想，堅持以學(xué)生為中心，尊重學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，通過引導(dǎo)、點撥、討論等方法，教會學(xué)生學(xué)會和運用知識，嘗試把時間交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生用小組討論、上臺演示、角色扮演等方式讓學(xué)生在教學(xué)中多參與、多實踐；同時處理好“放”與“收”的關(guān)系，要放手給學(xué)生自主探究、獨立思考、使其自悟；并且教師要對教材的重難點及學(xué)生的疑點及時加以點撥和引導(dǎo)。

2.教學(xué)資源多元化。工科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)資源仍舊是局限于課本和有限的一些參考書，往往不利于學(xué)生的個性、全面、自由發(fā)展，因此，在教學(xué)資源上應(yīng)有所更新和改進。首先，充分利用已有的文本資源，教師有目的地指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)、預(yù)習(xí)、分析、思考、解答，引導(dǎo)學(xué)生探究、總結(jié)學(xué)習(xí)規(guī)律；給學(xué)生提供機會自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。其次，教師善于挖掘?qū)嵗Y源，就不同專業(yè)多舉實例，適當(dāng)增加實驗課環(huán)節(jié)。例如，Matlab數(shù)值計算和工程實例分析，教師安排學(xué)生參與到科研、工程設(shè)計或者數(shù)學(xué)建模中去，讓學(xué)生親力親為，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，增強學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)的情感。再次，教師合理運用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源，建立網(wǎng)絡(luò)課堂，使用計算機環(huán)境，完善與制作電子教案、多媒體課件、難題解答、教學(xué)錄像、習(xí)題庫、試題庫，并掛在網(wǎng)站上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)答疑平臺，實施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，使其作為課堂教學(xué)的有效補充，同時也可以培養(yǎng)和提高學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進行學(xué)習(xí)的能力。最后，教師還要及時捕捉學(xué)生思維資源，激活學(xué)生的思維潛能，讓學(xué)生敢于提出不同的意見和問題并將其帶進課堂，讓問題在教學(xué)中得到關(guān)注，使之不斷地變得清晰明朗，從而使創(chuàng)新意識的培養(yǎng)落到實處。

3.考核方式多元化。工科數(shù)學(xué)類課程考核還是沿襲傳統(tǒng)的應(yīng)試模式，在考試內(nèi)容上區(qū)分度很小，方法單一，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生為考試而學(xué)。因此，我們可以嘗試使考核融入到教學(xué)過程中來，根據(jù)專業(yè)實際采用閉卷考試、開卷考試、單元測試、隨堂討論、實踐類考試（例如，給出實例要學(xué)生用matlab軟件或數(shù)值模擬進行計算）等多元化的靈活多變的考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

總之，為了適應(yīng)CDIO教學(xué)模式，在強調(diào)素質(zhì)教育的新形勢下，只有對工科數(shù)學(xué)課程體系進行適當(dāng)?shù)母赂母铮拍芗訌妼W(xué)生的數(shù)學(xué)功底，使學(xué)生靈活地將工科數(shù)學(xué)作為一個強有力的工具應(yīng)用在實踐中，培養(yǎng)出越來越多的創(chuàng)新型建設(shè)型人才。

參考文獻：

[1]顧佩華，沈民奮.重新認識工程教育一國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

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[3]周慶新，楊光崇，楊英.CDIO模式下高等數(shù)學(xué)與理工專業(yè)其他后續(xù)課程的教學(xué)探討[J].大學(xué)教學(xué)，2011，（27）：1.

[4]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）.

基金項目：安徽省省級教研項目（2012jyxm383）；安徽大學(xué)本科教學(xué)工程教研項目（JYXM201305）。

作者簡介：謝娟（1980-），女，安徽淮北人，碩士研究生，副教授，研究方向：概率論數(shù)理統(tǒng)計。endprint