《工程數學》課程實驗教學探索與思考

孫永征　侍紅軍

摘要：《工程數學》課程是繼《高等數學》之后的又一門十分重要的大學公共基礎課，但是傳統的教學方法很難激發學生真正的學習興趣，因此《工程數學》課程的教學方式需要進行多方面的改革探索，例如，在課程教學中適當添加數學實驗環節，使學生真正做到“學有所思，學有所用”，從而能夠激發學生對于本課程的學習興趣，充分發揮學生學習的潛能，進一步提高大學生的綜合素質與實踐創新能力。

關鍵詞：工程數學；教學方法改革；實驗教學環節

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）33-0031-02

一、引言

大學數學課程在我國高等學校的所有課堂教學中占有非常重要地位，而《工程數學》是繼《高等數學》之后的又一門十分重要的數學基礎課，我校大部分工科專業如：計算機、通信、電子技術、機械設計、能源、化工等，都要求學習《工程數學》。學習《工程數學》不僅可以為工科學生學習后續課程提供相應的理論基礎和計算方法，為進一步的科學研究打下堅實的數學基礎，還可以進一步培養大學生的邏輯思維能力與空間想象能力。因此，提高《工程數學》課程的教學質量將會直接促進大學生的綜合素質的培養與實踐創新能力的發展。

二、《工程數學》課程改革的必要性

在目前的《工程數學》課程教學中，傳統的教學方法一般都是以定理、證明、例題作為主要內容，一般是先給出定理的內容，然后給出證明，最后再講幾個例題。這樣的教學內容和教學方式很容易使學生進入一種學習誤區：學習《工程數學》就是圍繞具體數學公式進行的推演和計算。同學們即使能夠聽懂證明過程，掌握對應解題方法，也不知道學到的知識有什么用，如何用，很難激發學生的真正學習興趣。為了提高學生的學習積極性，高校教育工作者們進行了多方面的積極探索，既有對于具體教學方法及教學策略的探討，也有對于具體數學工具及應用軟件的分析與研究。習近平總書記指出，我國高等教育肩負著培養德智體美全面發展的社會主義事業建設者和接班人的重大任務，只有培養出一流人才的高校，才能夠成為世界一流大學。辦好我國高校，辦出世界一流大學，必須牢牢抓住全面提高人才培養能力這個核心點。從我們每一位高校教育工作者的角度出發，筆者認為首先應該兢兢業業上好每一堂課，不斷改進提高自身的教學方法與水平，具體到《工程數學》課程來說，各種有益的教學改革都可以嘗試，因此在課程教學中適當添加數學實驗環節，使學生真正做到“學有所思，學有所用”，激發學生對于本課程的學習興趣，充分發揮學生學習的潛能，進一步提高大學生的實踐創新能力。馬克思曾經總結過，一種科學只有成功地運用數學的時候，才能達到真正完善的地步。

三、實驗課程教學改革探索

隨著計算機科學技術的不斷發展與眾多數學計算軟件功能的日益強大，很多同學已經不滿足于只會求解一些非常簡單的課后習題，他們面臨著在自己相關專業課程中解決更復雜實際問題的需要。作為高校教師，我們應當幫助學生從復雜的理論推導與計算中解放出來，適當增加利用數學計算軟件解決更復雜實際問題的實驗教學環節。具體課程教學改革探索如下。

1.結合學生專業，創設實驗教學環節。國民經濟的快速發展和“十三五”計劃的實施，對高等教育的人才培養模式和質量都提出了新的標準和要求。近年來，我國高等學校的教育規模不斷擴大，進一步提高教學質量，調整和優化普通高校學科、專業體系布局結構，已成為目前全國高校改革和發展的迫切任務。2017年5月7日，中山大學官方微信平臺發布了最新一輪本科專業辦學評估意見，決定調整或暫停18個本科專業的2017年招生，這在社會上引起了較大爭議。如果不能適應社會發展就只能被無情淘汰，不僅專業設置是如此，課程設置也是如此，應當圍繞學生專業，有針對性地創設實驗教學環節。學習《工程數學》的主要目的是為學生后續專業課服務，需要把工程數學和學生的所學專業有機地結合起來。因此，工程數學實驗教學環節的教學內容應當隨專業的不同進行適當調整。精選教材內容，彰顯專業特色，將過去工程數學單一的教學模式轉變為具有不同專業特色的，適合不同專業學生學習的教學模式。由于中國礦業大學是以理工科為主的綜合型大學，幾乎所有專業都需要學習線性代數與概率統計，所以我校將上述兩部分內容單獨開設課程；而場論和積分變換只有在信電與計算機學院等部分專業課程中才會涉及到，因此我們對這部分專業單獨開設了工程數學A、B課程；同時在具體實驗教學內容設計環節經過充分與對方專業課程任課教師探討，擴充了積分變換部分的教學內容，通過不斷更新教學內容，結合計算機數學計算軟件應用的多方面立體互動的教學方法，取得了相當不錯的教學效果。

2.實例分析突出互動性、趣味性。實驗教學環節主要是引導學生將所學數學知識和數學計算軟件有機地結合起來，例如Matlab仿真軟件中包含許多不同種類的專用工具箱，可以為信電及計算機專業課程的分析與設計提供很多方便。進行通過學習Matlab等數學軟件的使用方法，精選部分經典實例分析，突出師生之間的互動，通過生動的函數變換、快捷的復雜公式求解培養學生的動手興趣以及利用計算機輔助計算處理數據的能力。課程教學不能是傳統的“填鴨式”教學，應當以人為本，充分調動學生的主觀能動性，例如在設計實驗教學例題時可以讓學生自己組織團隊參與，自主設計課程章節的相關實例，作為教師應當關注并引導學生討論問題的重難點，提高學生的參與度，突出互動性、趣味性。除此之外，有條件的高校還可以通過組織各種豐富多彩的課外實驗科技活動，進一步提高學生分析問題，解決問題的能力，增強協作和團隊意識，提高創新能力，為今后的科學研究打下基礎。

3.改革課程考核方式，將實驗教學納入過程考核。現在很多大學生的學習態度并不端正，主要體現在平時學習比較松懈，直到期末考試復習前才稍微緊張一點，甚至個別學生直到考試也不復習。這些不良學習風氣應該是由多方面因素造成的，例如不少學生認為高中三年太辛苦，上了大學以后要好好通過美食、美景、戀愛放松一下自己；還有人認為所學的專業知識與今后從事的工作沒有關系，沒有必要花大力氣去學習；個別學生認為個人的成功大部分取決于自己的家庭背景、社會人脈，與自己的努力相關度不大。當然還有一些其他因素，例如如今很多高校教師忙于科研績效、掙工分，無暇去關心自己的學生；學校管理部門認為學生已經是成年人，該學會對自己的行為負責，只要不出點事，他們愛干嘛干嘛。筆者認為最主要因素還是取決于教師本身，如果高校教師能夠認真履行教師職責，多花點力氣在教學環節，平時對學生多一點關心，應該會扭轉這股不良學習風氣；另外高校管理部門應該對傳統成績考核方式進行改革，從多方面、多階段綜合評定學生的課程成績。

目前很多高校已經實行了“以過程性考核為主”（整個學習過程全程關注）的綜合成績考核制度，不斷改革高校教師的傳統教學內容和方式。所謂的“過程性考核為主”強調對學生學習過程中的學習狀況以及階段性學習成果多方面、多階段的考核，不僅關注學生的學習成果，也關注學生的整個學習過程，不僅關注學生的課堂教學，也關注課外實踐教學，是對學習過程和學習成果綜合考察的創新考核制度。中國礦業大學很早就已經全面推行了過程性考核方式，我們工程數學課程教學改革團隊在具體教學實踐環節中，實行“以精講為主，實驗為輔，學以致用”的新型教學模式，及時關注整個教學過程的每一個具體環節，在實際操作中的實驗教學環節將學生的實驗學習報告也作為平時成績也納入考核，引導學生改善學習態度和學習方式，變被動式學習為主動式學習，提高了學生的學習與實踐能力。

四、總結

為了提高學生的學習主動性，結合專業發展，培養其綜合解決實際問題的能力以及創新能力，需要對《工程數學》課程教學內容與方法不斷進行改革。目前，在我校工程數學課程中增加的實驗教學環節已經初步體現出了一定效果，改變了學生的不良學習風氣，增加了同學們的學習熱情，真正做到了“學有所思，學有所用”，從而充分發揮學生學習的潛能，進一步提高大學生的綜合實踐創新能力。

參考文獻：

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