基于信息平臺的線性代數(shù)課程分類特色化教學改革的實踐

陳靜 朱明星 宋嘯天

【摘 ? 要】根據(jù)人工智能時代新工科人才的培養(yǎng)目標，在高校各專業(yè)大力推進基于 OBE 教育理念的工程教育專業(yè)認證的背景下，依托江蘇科技大學線性代數(shù)教改示范性課程建設項目、基礎學科建設項目，在普通理工類專業(yè)班、卓越工程師班、民辦二級學院和國際學院留學生班的線性代數(shù)課程教學中，實行“以學生為本，分類指導，因材施教”的教學原則，以專業(yè)需求為導向，按照學科、專業(yè)和學生的數(shù)學基礎進行分類，有針對性地進行了一系列基于信息平臺的線性代數(shù)分類特色化教學改革，并取得了一定的成果。

【關鍵詞】線性代數(shù);教學改革;實踐驗證

一、形成背景

線性代數(shù)課程是高等學校非數(shù)學專業(yè)的一門公共基礎課，在高校各專業(yè)的課程體系中占有十分重要的地位。一方面，根據(jù)2017年教育部發(fā)布的《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，為了契合人工智能時代新工科人才的培養(yǎng)，目前高校各專業(yè)正在大力推進基于OBE教育理念的工程教育專業(yè)認證，對畢業(yè)生的能力提出了更高的要求，學生的職業(yè)目標比以往更加廣泛和多元化，特別是應用型專業(yè)對數(shù)學基礎的需求標準和達成度要求也不盡相同。因此，需要我們依據(jù)學生專業(yè)達成度的要求調(diào)整原有線性代數(shù)課程的教學目標、教學內(nèi)容，重點加強與學生專業(yè)契合度較高內(nèi)容的講解。

另一方面，隨著招生規(guī)模的不斷擴大，學科覆蓋面的不斷擴大，不同專業(yè)學生的基礎千差萬別，例如，國際學院國際生的數(shù)學基礎就存在較大差別。

以往單純按照學時數(shù)進行分類教學的“一刀切”教學模式阻礙了線性代數(shù)課程教學質(zhì)量和教學效率的提高，已經(jīng)不能滿足新工科人才培養(yǎng)和工程專業(yè)認證的要求。因此，如何根據(jù)“以學生為本，分類指導，因材施教”的教學原則和應用型人才培養(yǎng)模式的要求，進行線性代數(shù)課程分類特色化教學，優(yōu)化課程教學體系，是當前必須考慮與解決的問題。

二、改革方案

在普通理工類專業(yè)班、卓越工程師班、民辦二級學院和國際學院國際生班的線性代數(shù)課程教學改革中，實行“以學生為本，分類指導，因材施教”的教學原則，以專業(yè)需求為導向，按照學科、專業(yè)和學生的數(shù)學基礎進行分類，有針對性地進行了一系列基于信息平臺的線性代數(shù)分類特色化教學改革。結合學生的不同專業(yè)和不同數(shù)學基礎，以探究式教學法為主導，以項目驅(qū)動為手段，采用線下課堂教學與線上網(wǎng)絡學堂教學結合的多元化教學模式，理論與實際緊密結合，實現(xiàn)了以人為本、以教師為主導，學生為主體的教學。

（一）細分教學內(nèi)容，注重指向性和科學化教學

在保持教學大綱、選用教材不變的基礎上，我們將現(xiàn)有教材中的內(nèi)容重新進行梳理，根據(jù)各個理工類專業(yè)的工程教育認證的達成度和后續(xù)課程需求，對線性代數(shù)中的部分內(nèi)容，如矩陣運算、逆矩陣理論、線性空間及線性代數(shù)的應用實例等，進行適當?shù)脑黾訉W時;同時適當刪減一些對理論性、技巧性要求較高的數(shù)學推理，如克萊姆法則的證明，合理調(diào)配、優(yōu)化學生的學習任務。

此外，對于以實踐能力培養(yǎng)為重點的卓越工程師班增加8學時的線性代數(shù)上機實驗課，通過數(shù)學軟件Matlab的教學，對線性代數(shù)理論教學內(nèi)容進行實踐。

在留學生班的線性代數(shù)教學過程中，依據(jù)留學生特點優(yōu)化線性代數(shù)教學內(nèi)容，修改線性代數(shù)教學大綱，對教學內(nèi)容進行取舍、濃縮， 適度減少對留學生過于高深的理論證明等內(nèi)容，適當降低課程難度，同時，補充基礎知識，避免復雜計算，注重邏輯和基本概念的理解。

實踐證明，重新編排后的內(nèi)容更符合學生的思維習慣，也更有利于他們進行新舊知識的類比，采用以點帶面的高效合理的學習方法，更能做到融會貫通，也能更好地為各個專業(yè)的工程認證工作服務。

（二）引入信息化教學，有的放矢激活學生自主學習潛能

根據(jù)大學數(shù)學中微課程教學的特點，重點加強與相關專業(yè)背景有關的案例性線性代數(shù)微課程設計，進一步探索微課程與課的聯(lián)系與區(qū)別、如何上好微課程、怎樣提高微課程效果及怎樣更加合理地制作和使用微課程資源。在線性代數(shù)課程的教學過程中合理使用網(wǎng)絡平臺，依托“超星泛雅”，與“微助教”在線互動、雙向交流、答疑輔導;利用“泛雅”后臺數(shù)據(jù)及時檢查學生完成微課程任務點的情況，讓學生在線進行“微測驗”，及時評價自主學習的效果。實現(xiàn)線上線下混合式教學，真正做到從教師“教”為中心轉為學生“學”為中心。

（三）多元化科學考評，完善客觀準確的成績評價體系

為了進一步提高學生學習積極性和學習效率，對學生進行全過程的行程性考核，將重點放在學習的過程，加強平時的考核力度，實現(xiàn)教學的步步為營，逐步扎實推進，從而避免學生學習的前松后緊和期末一次決成敗的局面，減輕學生期末考試壓力，從單純考核知識過渡到知識、能力、素質(zhì)并重。具體實施方案如下：

平時成績：包括自學部分、討論課、課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況等。

線上成績：包括網(wǎng)絡學堂的參與度與活躍度、在線測試、線上任務點的完成情況等。

實踐成績：根據(jù)線性代數(shù)的知識點結合學生自身專業(yè)的某個問題或生活中的實例，完成項目研究并給出實踐報告。

期末閉卷筆試，通過這一環(huán)節(jié)使學生將一學期所學知識進行梳理、總結，同時溫故知新、鞏固提高、綜合運用，是對知識的綜合考核。

由于教育背景、學習習慣、文化習慣等方面的差異，留學生對待課堂學習的態(tài)度與中國學生不盡相同，必須強化評價方式的針對性，加大了考勤、課堂表現(xiàn)的評價比重，體現(xiàn)到成績評價中，反映留學生個體的真正進步。

通過以上考核方法的實施，基本改變了以往學生平時不努力期末搞突擊的學習方法，也改變了以往一張卷子定結果的考核方式的弊端，對學生學習成果的評價體系更加公平、合理，更好地督促了學生平時多努力，養(yǎng)成循序漸進及理論聯(lián)系實際的良好學習習慣。

三、實踐驗證

在普通理工專業(yè)班、卓越工程師班、民辦二級學院和國際學院國際生班的線性代數(shù)課程教學中全面實施應用教學改革方案，以“因需施教、科學供給、優(yōu)質(zhì)服務、全面提高”為原則，在教學內(nèi)容上，針對不同的專業(yè)和學生主體，結合國家對高校線性代數(shù)教學的基本要求和專業(yè)需求選擇數(shù)學知識模塊，補充與專業(yè)相關的應用性強的數(shù)學教學內(nèi)容與應用背景，遵循體系完整、簡約實用的原則，確定各專業(yè)的數(shù)學主體內(nèi)容。補充緊貼學科（專業(yè)）的例題和習題，以及專業(yè)應用數(shù)學知識的部分案例和設計若干數(shù)學實驗，最終構建了針對不同專業(yè)不同學生的數(shù)學教學內(nèi)容體系。在教學手段上，依托校園網(wǎng)，整合教學資源，完善網(wǎng)絡課堂，即網(wǎng)上輔導答疑網(wǎng)上測驗，網(wǎng)絡數(shù)學實驗室;最后鼓勵學生參加全國大學生數(shù)學竟賽、數(shù)學建模競賽，培養(yǎng)學生的自主學習能力和思維創(chuàng)新能力。學生提高了學習興趣、想象能力、探究能力、創(chuàng)新能力，取得了良好的教學效果。與往屆同類學生相比較，不及格率有了明顯下降，優(yōu)秀率有了明顯提高，教學效果顯著，使得線性代數(shù)課程能夠更好地為新工科人才的數(shù)學素質(zhì)要求服務。

四、教學過程中融合思想政治教育元素

將教書與育人有機結合，在線性代數(shù)課程中注意開展對學生的思想政治教育，從線性代數(shù)問題向社會熱點問題發(fā)散討論，向?qū)W生傳播社會正能量，引導他們理性對待各種社會現(xiàn)象，抓住本質(zhì)特征思考問題、分析問題、尋求解決問題的方法，不斷樹立健康、正確的人生觀和價值觀，既學數(shù)學又學做人。

例如，留學生由于生源復雜及與生俱來的價值理念的多元化，常常不能正確對待市場經(jīng)濟下各種紛繁雜亂現(xiàn)象，難以處理好個人與社會、個人與集體的關系，迫切需要思想政治教育，給予必要的引導、疏導。因此，在開展線性代數(shù)教學內(nèi)容的同時，穿插體現(xiàn)數(shù)學家尤其是中國數(shù)學家的故事，激勵留學生養(yǎng)成刻苦鉆研、謙虛禮貌的品質(zhì)，以加強學生來華留學的自豪感和成就感，使留學生有理想、有信念、有知識、有技術，具備中華文化特色的人文素養(yǎng)。

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