高等職業院校工程數學的教學改革探索

鄭桑

【摘要】在現代科學技術快速發展的背景下，數學已滲透到自然科學、工程技術、社會科學、經濟管理等各個領域，直接影響到社會的發展和進步。《工程數學》是高職高專工科類專業的一門重要的專業基礎課程，是高職院校各專業一門重要的基礎性課程，高職院校開設《工程數學》課程，正是為了適應現代化發展的需要。通過對《工程數學》教學現狀的分析，提出《工程數學》課程教學改革的方案是具體措施。

【關鍵詞】工程數學 高職 教學改革

【中圖分類號】O1-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0244-02

本文在分析高職院校工程數學課程教學現狀的基礎上，提出了教學改革的設想，認為采用適合專業需求的模塊式教學理念和案例教學方法，運用現代化教學手段，開展數學建模競賽活動，有利于提高教學質量。

一、《工程數學》教學現狀

1.課程設置和課時安排問題

大部分高職院校都會開設《工程數學》課程，由于《工程數學》包含多個數學分支，內容繁多，但是部分院校對這門課程使用統一的教材，甚至使用統一的大綱和教學進度，這種不分專業、不分層次的教學策略，不利于學生的發展，也不利于專業的發展。對部分專業學生來說可能學的太多，沒有機會使用，一定程度上增加了這部分學生的負擔；對部分專業的學生，反而覺得學的不夠多、不夠深，苦于求學無門。而且，目前各個學校對教學學時逐年壓縮，學生的學習情況不容樂觀，對學生后續專業課也產生了一定的影響。

2.教學模式與教學方法問題

目前《工程數學》課程教學基本采用講授型的教學模式，模式單一學生感覺學習枯燥，教學效果不是很好；而教學方法基本上以一支粉筆、一塊黑板的形式為主，教學中對于復雜的計算過程的講解占用時間過多，忽視學生對于相關數學軟件工具的學習和使用，影響了教學效果，也影響了教學進度。單一的教學模式、傳統的教學方法，無法適應現代化發展的需要，無法達到預期的教學效果，無法提起學生的學習興趣和提高學生的學習氛圍。

3.理論與實際結合問題

我國的高職教育數學教材過分強調教學內容的完整性，所有內容都寫在一本教材上，忽視了學生所學專業的差異性，沒有按照專業的需要來合理組織教學內容；大部分教材更多的注重理論知識，在實踐環節上沒下功夫；很多教材甚至只是在本科教材的體系上做了截取和壓縮，在深度上做了淺化，沒有針對性，與學生所學專業聯系不緊密。這些都不符合高職院校工程數學課程教學要突出專業的針對性、應用性的要求。

二、教學方法改革

針對以上問題，本文對《工程數學》課程教學進行了系統分析和研究，筆者對高職工程數學教學改革的幾點思考：

1.教學內容要與專業知識緊密結合

數學是一門重要的基礎課程，為學生學習專業知識打下扎實基礎。在學生學習了微積分的數學知識后，第二學期就要學習相應的工程數學知識，為了滿足不同專業類別對數學教學的具體要求，“工學結合”培養模式要求不同專業選學不同的教學內容。例如：目前我校的材料、計算機、建筑工程等專業選學矩陣、線性方程組、概率論與數理統計等內容；電子信息和電氣自動化專業選學矩陣、線性方程組、級數和拉普拉斯變換等。這就要求加強數學教師的跨專業教育，加強對所帶專業相關知識的了解，將數學教學和專業背景緊密結合，做到抽象知識具體化、數學知識應用化，提高學生的學習興趣，提高他們學習工程數學的能力。數學教師只有對專業相關領域的知識有了一定的了解和掌握，才能在今后的教學中把握好“必需、夠用”的度。

2.增加項目問題教學

數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學，在它產生和發展的歷史長河中，一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的。數學的特點不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴密性、結論的明確性和體系的完整性，而且在于它應用的廣泛性。隨著社會的發展，數學的應用不僅在工程技術、自然科學等領域發揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經濟、金融、生物、醫學、環境、地質、人口、交通等新的領域滲透，所以數學技術已經成為當代高新技術的重要組成部分。為了體現數學的應用性，在工程數學的教學中，講解完每章教學內容以后都留給學生一些相應的項目問題，學生可以在老師的指導下，通過閱讀資料的分析和處理過程來完成，同時要求學生以小組方式共同研究，并以小論文的形式選擇完成，這樣既鍛煉了學生應用知識能力與團結協作精神，又為能力評價體系提供了依據。教師還可以根據學生的實際情況，增加不同的實踐應用問題，滲透數學在工程技術中應用的實例。

3.在教學過程中滲透數學建模思想

高職學生學習數學不是為了研究數學本身，學生對數學教育的需求重點正在從手工演繹和運算能力的培養轉變到結合計算機軟件進行建模、求解和論證能力的培養，數學建模與數學實驗課程為數學理論聯系實際開創了道路。對復雜的實際問題進行分析，發現其中可以用數學語言來描述的關系或規律，把這個實際問題化成一個數學問題，這就稱為數學模型，建立數學模型的這個過程就稱為數學建模。應用數學去解決各類實際問題時，建立數學模型是十分關鍵的一步，同時也是十分困難的一步。建立教學模型的過程，是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數學結構的過程。要通過調查、收集數據資料，觀察和研究實際對象的固有特征和內在規律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實際問題的數量關系，然后利用數學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數學基礎、敏銳的洞察力和想象力，以及對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁，是數學在各個領域廣泛應用的媒介，是數學科學技術轉化的主要途徑，數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視，它已成為現代科技工作者必備的重要能力之一。

數學建模內容具有很高的實用價值，它生動有趣地將生活中遇到的實際問題轉化成數學問題，建立數學模型繼而解決問題，讓學生真實感受到數學的應用價值，從而激發起對數學的濃厚的興趣。在高職數學教學中融入數學建模思想，將一些實際問題引入教學內容，利用一定的課時講解淺易的數學建模，可以增強數學內容的應用性、實踐性、趣味性。在教學方法上，注重理論聯系實際。數學建模思想的普及，既能提高學生應用數學的能力，培養學生的創造性思維能力，合作意識和團隊精神，也能促進高職院校課程建設和教學改革。

4.增加應用數學軟件知識

解決各類工程數學問題時，建立數學模型是十分重要的一步。我們要利用數學模型計算得到的結果來解釋實際問題，并接受實踐的檢驗。可以預見的是，由于實際問題的復雜性，這個求解數學模型的過程往往是非常復雜的，它同時也決定著模型的成敗。MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的簡稱，Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在技應用軟件中的數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。在教學中，通過將MATLAB軟件的實驗與工程數學的教學內容有機結合，以解決各類工程數學問題。將Matlab軟件應用于工程數學的教學中，為數學的思想與方法注人更多、更廣泛的內容，使學生擺脫了繁重的、乏味的數學演算和數值計算，不僅能提高學生學習數學的積極性，而且是提高學生應用數學能力和創新能力的一個非常有效的重要途徑。通過對MATLAB軟件的學習和使用，使得更多的學生能夠學習和參與數學實踐，不斷建立新的思想和新的方法，使他們的綜合素質和能力得到更好的發展和提高。

5.教材建設

教材是落實教育思想，實現教學目標的依據，是教與學的載體，一本好的教材對于教學雙方都起著十分重要的作用。工程數學教材要符合高職特色，一方面，工程數學教學課時因專業技能的培養而受到一定的限制；另一方面。能力培養、專業要求對數學知識的需求又進一步擴大。為了克服這一矛盾，使工程數學教學在科學合理的狀態下進行，我們需要做大量的分析、調研，進行系統整合，體現應用功能，形成相對完整的教學模塊，在不影響基本理論體系前提下，教材淡化邏輯推理過程，通過提出問題，在解決問題的過程中傳授知識；要注重學生專業需求與數學技能培養，注重高職特色。為了發揮數學的基礎性和應用性，實現課程教學改革的目的，必須對工程數學的教學內容進行大規模的教學改革，將數學知識和專業知識緊密結合，增加產學結合案例教學，增加項目問題教學，加強數學實驗課，并利用數學軟件進行求解和論證。同時要不斷提高數學教師應用計算機科學技術的能力，提高教師的實踐教學能力，以此來促進高職院校課程建設和課程教學改革。

三、結語

本文主要提出并構建了模塊化的教學體系，并且給出了具體的實施過程。同時，對教學方法進行了改革，提出以專業需求為指導的案例輔助教學方法；將數學知識、專業實際問題、數學軟件、數學建模有機觸合的教學理念。讓學生在學習數學過程中了解專業知識，在解決專業實際問題中提高分析問題解決問題的能力，并從中體會到數學的樂趣。

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