基于“卓越工程師”的《概率論與數理統計》課程教學改革探索

周琦

【摘 要】傳統的《概率論與數理統計》課程結構及教學已不再適應“卓越工程師”培養要求。通過模塊化，實現課程體系和教學內容優化重構，培養學生的數學思維、數學素質；以融合媒介為新的載體，依據課程目標、體系，在原有教學資料的基礎上建設全新的教學資源，滿足學生獨立學習需求；更新教學理念，確立學生的主體地位，大膽革新教學方法，使學生被動學習向主動學習轉變。

【關鍵詞】“卓越計劃”、模塊化、融合媒介、革新

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（B）-0000-00

在全球化大背景下，我國提出建設“制造強國”的目標，改變以往以勞動密集型為主的“制造大國”形象。而這一目標的實現不僅需要政治、經濟、社會、文化的轉型，同樣需要教育領域采取相應的改革，并提供強有力的智力支持和人才支持。正是在這種形勢下，教育部提出并大力推進“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），“旨在培養造就一大批卓越工程師后備人才”[1]，也就是培養具有創新意識、工程意識、工程素質和工程實踐能力四位一體的綜合能力、適應能力和競爭能力強的工程技術人才。這就要求卓越工程師培養必須打破以理論知識傳授為主的傳統教學模式，全面培養學生綜合能力。

《概率論與數理統計》課程作為大學數學課程的一部分，是高等學校理工類專業的一門十分重要的課程，是培養卓越工程師的基礎理論知識，為后續專業課程的學習與運用打下基礎。但該課程的理論性和抽象性強，實踐性體現不夠，比較枯燥，學生的學習參與性不高，主動性和積極性不強，傳統的教學模式是很難達到預定的教學目標和效果。而“卓越計劃”突出的是綜合素質、應用能力和工程實踐能力的培養，因此如何使《概率論與數理統計》課程與“卓越計劃”的培養要求相互銜接、相互滲透、相互融合也就成了該課程面臨的棘手問題。

一、以模塊化為手段，優化重構教學內容

《概率論與數理統計》是理論性非常強的課程，課程教學內容具有嚴密的邏輯性。現今該課程的教學內容是嚴格按照高等教學教學基本要求的知識點和邏輯分布進行編制，是一個完整而又不可破的內容體系。而“卓越計劃”的培養目標則要求課程以經濟社會需求為導向設置動態性的教學內容更新機制，也就是緊緊圍繞社會生產實踐和工程需要對課程教學內容進行適時的更新[1][2][3]，從宏觀的角度來看就是要求“卓越專業”課程建設具有一定的開放性、動態性。而長期以來，我們認為科學理論是自成體系的，具有較強的封閉性、穩定性，而《概率論與數理統計》課程作為數學科學的一門課程保持著嚴密的邏輯體系。這也就意味有關“卓越計劃”的培養模式與傳統的教學模式相抵牾。換言之，傳統模式下的《概率論與數理統計》課程不符合“卓越計劃”培養需求。

這就要求打破原有課程體系，但打破并不意味著將原有課程體系弄得支離破碎，而應是既要保持《概率論與數理統計》課程嚴謹的科學性和嚴密的邏輯性，又要使課程具有較高的靈活性。有研究者認為企業課程可以通過模塊化方式嵌入“卓越計劃”人才培養方案，也有研究者將大學數學課程按照機電類、土木類、經管類、文科類等學科進行模塊化設置[4]。筆者認為模塊化也不失為重構課程教學內容的有效手段。通過模塊化形式和手段，按照《概率論與數理統計》課程原有的理論體系、邏輯關系和學科專業特點，對課程教學內容進行重構，既要保持知識的理論縱向深度，又要拓展知識應用的橫向廣度，從而實現模塊化整合。在進行模塊化整合的過程中，正確面對和解決三個問題可以較好實現教學內容的模塊化重構：一是處理好與高等數學、線性代數、概率論與數理統計等大學數學課程的內容銜接，實現數學知識的融合、數學思維的貫通；二是處理好該課程與專業課程的連通，將專業課程的工程案例融入本課程，既實現知識的上下連貫，又避免該課程過于抽象乏味；三是處理好與工程環節的銜接，實現以主題引導提升理論和技能的理論、實踐、技術和素質四位一體的“卓越計劃”教學內容建構體系。總的來說，“卓越計劃”模式下的課程體系和教學內容不是做簡單的加法或減法，而是整合時既要保持知識結構的系統性，又要保證知識點的全面性。[5]

二、以融合媒介為載體，建設多元教學資源

教學資源是自2001年國家開展優質課程建設以來適應社會發展的一個新方向。但一直以來，無論是學校、教師還是公眾在重視教學的時候，卻并未真正關注教學資源建設問題，更鮮有人以現代的眼光看待教學資源，而是停留于教學大綱、教材、備課筆記、習題、試題或試卷等傳統資料上，即便新增的視頻錄像也僅僅是課堂的翻版。另一方面，也鮮有人以傳播的視角來看待教學，更未意識到傳播媒介的作用和意義。多數人認為教學就是“講”，而信息技術和多媒體技術在某種意義上僅僅是傳統板書的翻印、音視頻資料的播放器、圖片資料的幻燈片而已。也就是說教學“并沒有與技術手段效率的提高成正比”[6]，傳播媒介對教學的積極意義沒有得到應有的重視。

筆者以為充分認識傳播媒介尤其是融合媒介對教學的促進作用，將融合媒介作為建設教學資源的載體，對于推進“卓越計劃”下《概率論與數理統計》課程的建設和改革無疑是十分有益的舉措。那么怎么建設以融合媒介為載體的教學資源呢？以個人的觀點，我以為，首先要重構教學資源的理論范疇，形成課堂資源與課后資源、線上資源與線下資源、同步資源與異步資源、文本資源與圖像資源、音頻資源與視頻資源的多元化資源。其次要強化教學資源實踐性，將理論資源與實踐資源相互滲透、相互融合，就是按照課程的理論體系和模塊化整合的要求，建設理論與案例多元融合的教學資源，將抽象深奧的數學理論用淺顯的語言、生動的案例闡述出來，避免《概率論與數理統計》課程的二次抽象。再次要正確運用以融合媒介為載體的建設方法。融合媒介是一種不同以往的媒介，是不同于以往傳統教學模式和需要的媒介，因而以此為載體的教學資源建設方法也就需要根據新的媒介特點來制訂。但這并不意味著融合媒介否定傳統媒介的功用，相反融合媒介應保留傳統媒介的優勢并加以運用，用麥克盧漢的觀點來說，就是任何舊媒介都是新媒介的內容[7]。而今的教學資源中也存在此類現象，例如備課筆記過去多以紙質媒介為主，而今卻是紙質媒介、電子媒介均有，不過電子形式卻只是紙質形式的翻印而已。這樣的做法在某種意義上否定了電子媒介的意義，也就阻隔了融合媒介在教學資源建設中的應用。筆者以為應以融合媒介為載體和技術手段，對傳統的教學大綱、備課筆記、習題、試題等教學資源進行更新和轉化，不止是形式的轉換，而是要將融合媒介建成一個聚合器，進而將教學資源建成以知識點為中心的基礎理論、外延知識、案例分析、實踐應用的聚合反應，凸顯教學資源的智能化、交互性。最后要改變教學資源的建設理念。傳統教學資源本著以教師為中心的建設理念，教師需要什么就建什么，是否適合或適應學生并非重要的問題。而融合媒介是一種開放型的媒介，智能化、交互性是其顯著特征，因此新型教學資源不只是教師建設，學生使用中也起到建設的作用，這就要求必須改變教師單一中心的理念，轉而以教師、學生雙中心甚或以學生為中心的理念轉變，“體現學生主體發展的最終價值” [5]。

三、革新教學方法，引導學生自主學習

前面已經論述教學內容改革和教學資源建設問題，不過再好的內容框架和教學資源不能有效到達學生，也只能是“空中樓閣”，因而教學方法就顯得尤為重要。而現今的教育氛圍使很多高等學校和教師不愿花費時間和精力思考和改革教學方法，普遍采用傳統的教學方法，填鴨式教學比重小學更加泛濫。“卓越計劃”培養不僅僅是傳授知識，讓學生掌握必要的知識和技能；而且要培養學生獨立思考問題、分析問題、解決工程實踐問題，傳統教學方法顯然不能達到這樣的目標。

“卓越計劃”專業必須在教學方法上有所創新，尤其是要教學方法的革新推動學習方法的變革，也即由被動式學習向主動式學習轉變，也使學習變成學生的內在需要。筆者以為要達到這樣的改變目標：一是要轉變教學理念，確立學生的中心地位和主體性[3]，說白了，教師教學不是為了工作量，學生不是為了學分；如果不確立為以學生為主體的教學理念，研究式、參與式等就是紙上談兵。二是鉆研教學方法改革，現今的教學存在的主要問題是，知識的灌輸，教師的“講”甚或就是照本宣科；而“卓越計劃”要求培養學生分析問題、解決問題的能力，則要求帶著問題“教”和“學”，正如林健所說：“研究性學習強調基于問題、面向實際，凸顯自主探究，重點體現在‘研究問題、自主探究、討論互動、批判改進等核心環節”，因此研究性學習的三種形式“基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習和基于項目的參與式學習”均以問題為中心，只是問題的來源不同而已，這種研究性學習方法之于《概率論與數理統計》課程同樣適用，且急需加強。三是要適當借鑒國外先進教學方法，無論是翻轉課堂還是“慕課”（MOOCs）都有兩個基本特征即以學習者為中心和問題主導式，這與我們轉變教學理念、研究性學習異曲同工。因而適當而恰當地借鑒翻轉課堂、“慕課”等國外教學方法對于《概率論與數理統計》無疑是一股清風，對于撬動死板的教學方法不失為積極的助推劑和氧化劑。四是要推動課程實踐性教學，《概率論與數理統計》的教學現狀是就理論講理論、就知識講知識，與生產生活、學科專業分離；盡管該課程理論性強，但它來源于實踐又面向實踐，這說明《概率論與數理統計》就是要解決生產生活中的實際問題，因而在該課程中植入生產生活案例應是一種可行而方便的方式，甚至可以到學生的專業實驗室用該課程的理論知識分析、解決專業問題，使基礎理論與專業理論更加緊密地結合在一起，培養學生的整體思維。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案研究[J].清華大學教育研究，2011年第2期，P.47-55.

[2]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案再研究[J].高等工程教育研究，2011年第4期，P.10-17、57.

[3]林健.注重卓越工程教育本質 創新工程人才培養模式[J].中國高等教育，2011年第6期，P.19-21.

[4]馬曉峰、畢漁民.“卓越工程師教育培養計劃”視閾下的大學數學教學模式構建[J].黑龍江高教研究，2012年第10期，P.167-170.

[5]林健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011年第5期，P.1-9.

[6][法]多米尼克？吳爾敦著；劉昶、蓋蓮香譯.拯救傳播[M].北京：中國傳媒大學出版社，2012年2月版，P.8.

[7][加]麥克盧漢著；何道寬譯.理解媒介——論人的延伸[M].南京：譯林出版社，2011年7月版。