新工科背景下數學與應用數學人才培養模式探究與實踐

西安工程大學理學院 陜西 西安 710048

1 引言

當今國際競爭新形勢背景下為適應國家戰略發展、立德樹人的新要求,進一步提升教育改革創新水平,自2017年2月,教育部積極推動下,新工科建設蓬勃發展,先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”,并發布了《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》,助力中國特色工程教育新模式的建立,逐步把我國建設成為高等教育強國。

新工科專業是采用現在流行的人工智能、機器人等現代化的技術手段,用于對傳統工業的升級改造。兩者相比較而言,面對未來的新興產業和新經濟對人才所要具備的實踐能力、創新能力以及國際競爭力都有更高的要求,需要的是復合型的新工科人才。但傳統應用數學教學重理論而輕應用。未突出知識的實用性以及與社會需求的匹配性。此外,由于觀念認識的錯誤,很多學生對數學望而卻步,不愿意選擇學數學專業,加之數學教學與實際脫節,導致人們覺得在日常生活中數學沒有實用價值,嚴重掣肘數學教育的實踐價值。

本文從理論與實踐相結合,傳統教學研究與實例教學研究相結合,教師的教學實踐與學生的學習實踐相結合等多角度出發,探討了如何提升教學質量,研究教學模式及教學方法的改革、創新與實踐。

2 問題分析及對策

2.1 教學模式改革和創新的理論準備

2.1.1 以實際問題驅動實踐教學 應用數學課程的特點是理論嚴謹、概念多、定理多、內容抽象等。鑒于此,在傳統的教學過程中往往采用先理論方法,再加以簡單實例訓練這樣的教學模式。傳統教學模式導致一定程度上理論與實際相互脫節,缺乏應用背景和實踐驗證。因此,我們需要轉變教學方法,把枯燥、乏味的數學理論和概念盡可能與實際問題聯系起來,通過實例引出,擴展知識點之間的聯系,增強其趣味性,讓學生了解其實用性,以此來培養學生的創新思維及數學應用意識、會對提高教學質量產生了良好的效果。

2.1.2 適當引入學科前沿,拓展知識 在課程內容中不斷融入相關課程科研的最新成果,正確處理好課程的經典內容與最新相關科研進展的關系。教師們搜索最新相關文獻,與時俱進,努力跟蹤、收集、學習新的內容,將最新的科研成果,深入淺出的引入課堂,比較每項內容在實際問題中的優劣性,提高課程的先進性和趣味性,開闊學生視野,以此來激發學生求知的興趣[1]。

2.2 加強建模能力的培養 建模能力是衡量學生對數學知識的學習與應用的標準之一。數學建模是將現實問題與數學知識結合的一種有效的方法,是培養學生應用數學知識能力的有效途徑,數學建模需要軟件類、方程類、優化類等多學科知識的扎實性及靈活運用數學知識的綜合能力。有必要將數學建模課程設置為必修課,并將日常生活中的實例融入數學建模課程中,一方面使學生覺得既新鮮又有趣。另一方面豐富了數學建模課程資源,加強學生應用數學能力的培養。滿足新工科背景下對人才培養的要求[2]。

2.3 教學模式改革和實踐

2.3.1 強調以學生為中心的教學模式 “以學生為中心”的觀念最早是由美國兒童教育家和心理學家杜威的“以兒童為中心”的觀念轉換來的。傳統的教學基于灌輸式教學、填鴨式,在教學過程中,教師起著主體作用,學生被動地學習知識,缺乏創新性和新鮮感,缺乏對新生事物、新知識的好奇心與求知欲。在新的教學模式中,學生起到主題作用,教師起到主導作用。在此過程中,教師更應注重對學生學習積極性和主動性的引導和激發。故可通過一些與學生專業相關的、典型的應用實例,引導學生參與其中,讓學生感覺到學有所用,培養學生的應用能力和應用意識,進而增強了學生對抽象的數學理論的理解和掌握。

2.3.2 按照素質拓展與教產融合相結合構建實踐教學體系 傳統教學方法中往往注重“正確”答案的傳輸,以下結論為主。正如葉圣陶先生所說,凡為教,目的在于達到不需要教。即學習上的自由,亦即學生素質的拓展。因此,在新的培養模式中,應注重積極開展學生專業素質的拓展訓練,尤其要注重與校外實踐相結合的教學體系的構建,讓學生體會到學有所用、學會所用。比如,與企業行業合作,讓學生走到一線去,把所學書本知識與實際生產實踐相結合,體驗到學有所用,激發學生求知欲和興趣。

2.3.3 注重教師在教學中的“引導”作用 傳統的教學模式中,教師的角色似保姆、似講解員,更多是知識的單向傳遞。課堂氣氛刻板,師生互動缺乏。在新的教學模式中,不應只是簡單的“施”或“受”,教師的角色是引導者,在備課的過程中需要精心準備案例,認真的組織課堂上的每一個環節,及時的發現問題,課后要詳細的總結,查找不足并總結經驗,寫好心得體會。因此,在整個教學過程中,是教師于學生之間思維、心得等多方面的“雙向”交流,二者都需要承擔更好的責任。

3 將思政教育融入專業教學

雖然數學類課程本身大多研究客觀規律,注重對相關定理、概念、計算方法的教學,使得數學類課程難于開展思政教學。但我們可以從楊輝、李善蘭、華羅庚等古今數學家的研究成果出發,挖掘思政元素,鼓勵學生學習他們的科研精神,樹立愛國意識。也可以從馬克思主義哲學思想出發,讓學生體會數學知識里面的量變與質變的辯證關系,學會多角度思考問題。

4 結語

綜上所述,數學與應用數學專業人才培養模式改革是歷史發展的必然,也是當今國際競爭新形勢對培養符合新時代要求新工科人才的要求。但教學改革和完全能夠適應新形勢培養模式的建立并非一朝一夕所能完成,需要長時間的探索和實踐。