以數(shù)學(xué)建模為切入點(diǎn)的高職數(shù)學(xué)教改研究與實(shí)踐

韓登利

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，山東 萊蕪 271100）

近年來(lái)，中國(guó)的職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，為國(guó)家建設(shè)培養(yǎng)了一大批高素質(zhì)技能型人才，在推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中具有不可替代的作用。當(dāng)前，高等職業(yè)教育成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，面臨大好的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)、科技和社會(huì)的發(fā)展也對(duì)高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)工作提出了更高的要求，但在高職院校中，與取得豐碩改革成果的專業(yè)課程相比，公共基礎(chǔ)課尤其是數(shù)學(xué)課程的發(fā)展出現(xiàn)了相對(duì)滯后的現(xiàn)象。

1 素質(zhì)教育與高職數(shù)學(xué)課程改革

在職業(yè)教育大發(fā)展的初期，在“工具論”和功利主義教育思潮影響之下，一度把為專業(yè)課服務(wù)作為數(shù)學(xué)課的唯一職能，甚至普遍弱化數(shù)學(xué)課的地位，一些學(xué)校的數(shù)學(xué)課程被大幅縮減甚至被取消。部分專家學(xué)者及時(shí)對(duì)唯技能、唯工具、忽視素質(zhì)教育等錯(cuò)誤思潮進(jìn)行了批判，2011年8月，教育部頒布文件《教育部關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新，引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見(jiàn)》，強(qiáng)調(diào)改革培養(yǎng)模式，增強(qiáng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力，重視學(xué)生全面發(fā)展，推進(jìn)素質(zhì)教育，增強(qiáng)學(xué)生自信心，滿足學(xué)生成長(zhǎng)需要，促進(jìn)學(xué)生人人成才。

公共基礎(chǔ)課是高職院校素質(zhì)教育的主渠道，為素質(zhì)教育服務(wù)是高職院?；A(chǔ)課改革的方向。高職院校基礎(chǔ)課的功能主要有為專業(yè)課服務(wù)和為素質(zhì)教育服務(wù)兩個(gè)方面。如果真正明確高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，真正重視學(xué)生的終身發(fā)展，而不是把高職院校視為技能培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，就應(yīng)該高度重視基礎(chǔ)課的地位。

數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)性與廣泛的應(yīng)用性不僅使數(shù)學(xué)成為學(xué)習(xí)其他科學(xué)的基礎(chǔ)和工具，而且也使數(shù)學(xué)成為提高高職學(xué)生全面素質(zhì)極好的載體。高等數(shù)學(xué)不僅是一種工具，而且是一種思維模式；不僅是一種知識(shí)，而且是一種素養(yǎng)；不僅是一門(mén)科學(xué)，而且是一種文化。它內(nèi)容豐富，理論嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)用廣泛，影響深遠(yuǎn)。

然而，當(dāng)前多數(shù)高職院校數(shù)學(xué)課堂仍是以傳授課本上的理論知識(shí)為主，課程內(nèi)容主要局限于數(shù)學(xué)的知識(shí)成分，很少涉及到數(shù)學(xué)思想、精神、學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀等觀念成分，很少涉及到解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而較多地讓學(xué)生做習(xí)題，卻較少地讓學(xué)生想問(wèn)題。在做習(xí)題中，又較多地在操作層面上訓(xùn)練解題方法，而較少地在思維層面上培養(yǎng)數(shù)學(xué)素養(yǎng)，重知識(shí)，輕思想；重技巧，輕能力。大多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的思想、精神了解得較膚淺，甚至誤以為學(xué)數(shù)學(xué)就是為了會(huì)做題、能應(yīng)付考試，不知道數(shù)學(xué)方式的理性思維的重大價(jià)值，不了解數(shù)學(xué)在生產(chǎn)、生活實(shí)踐中的重要作用，不理解數(shù)學(xué)文化與諸多文化的交匯。所選用的教材由于過(guò)多考慮數(shù)學(xué)學(xué)科的知識(shí)本位，學(xué)生通過(guò)教材看到的是定義、公式、定理和性質(zhì)的堆積和羅列，看不到實(shí)際應(yīng)用的案例，因此學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好。況且高職學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)較差，教學(xué)效果更不如人意。

2 數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程是高職數(shù)學(xué)課改的有效切入點(diǎn)

近年來(lái)，隨著全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的深入開(kāi)展，數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競(jìng)賽培訓(xùn)在全國(guó)高職院校如雨后春筍般蓬勃興起，并且有力的推動(dòng)了高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革。同時(shí)，許多院校的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，在學(xué)時(shí)有限的情況下把數(shù)學(xué)建模的思想方法滲透到高等數(shù)學(xué)課程中來(lái)是高職數(shù)學(xué)課改的有效途徑。

2.1 數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)興趣對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有著決定性的作用，只有讓學(xué)生培養(yǎng)對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，才能從根本上解決高職數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模是一個(gè)將實(shí)際問(wèn)題用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言、方法，去近似刻畫(huà)、建立相應(yīng)模型并加以解決的過(guò)程。數(shù)學(xué)建模的過(guò)程符合學(xué)生認(rèn)知問(wèn)題、處理問(wèn)題、反思問(wèn)題的全過(guò)程，能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和數(shù)學(xué)的趣味性，學(xué)生能夠從實(shí)踐中體會(huì)到數(shù)學(xué)的作用，從而增加對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

2.2 數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠加快高職學(xué)校素質(zhì)教育的步伐

高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。要求既要能動(dòng)腦又要能動(dòng)手。因此高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)決定了數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)技能型人才為目的，理論知識(shí)服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用。高職學(xué)生畢業(yè)后將成為國(guó)家各行業(yè)的生力軍，如果他們能夠運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)知識(shí)與方法不斷革新工藝、改進(jìn)方法、提高效率、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，必將會(huì)為我國(guó)的建設(shè)與發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。清華大學(xué)姜啟源教授曾說(shuō)：相對(duì)于本科院校而言，以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高職院校，將數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)教學(xué)的重要組成部分，更有其必要性和可行性。

2.3 數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠提升學(xué)生各方面的能力

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)建模這種科學(xué)的前沿的教學(xué)方式的反復(fù)實(shí)踐，能夠有效地提高自己的各方面能力。由于建模對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用較多，所以能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)功能的掌握，數(shù)學(xué)建模需要將數(shù)學(xué)與其他知識(shí)相結(jié)合，需要極大的信息量和知識(shí)面，計(jì)算機(jī)能有效的擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，使得學(xué)生能夠更全面科學(xué)的進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；同時(shí)，數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作能力，學(xué)生也能通過(guò)建模來(lái)找到自己在團(tuán)隊(duì)的合適位置。

3 數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生創(chuàng)新能力的提高

近年來(lái)，我院在把數(shù)學(xué)建模的思想方法融入高等數(shù)學(xué)課程方面進(jìn)行了深入的探索與實(shí)踐，許多教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法與手段以及新穎的教學(xué)內(nèi)容正逐步進(jìn)入高等數(shù)學(xué)課堂，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的積極性，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力起到了非常大的作用。

3.1 融入數(shù)學(xué)建模思想精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

按照“知識(shí)導(dǎo)入、案例展開(kāi)、由淺入深、拓展思考”的思路精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容。由貼近生活.與實(shí)際聯(lián)系密切的趣味問(wèn)題導(dǎo)入，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，發(fā)散學(xué)生的思維，吸引學(xué)生積極動(dòng)腦，主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)去推理、觀察、比較、分析、綜合、概括、歸納等尋求解決問(wèn)題的方法，實(shí)現(xiàn)快樂(lè)學(xué)習(xí)的理念。在建模案例的挑選上，盡量從問(wèn)題背景簡(jiǎn)單，容易入手的題目開(kāi)始，讓學(xué)生了解建模的一般過(guò)程，然后再由淺入深。每個(gè)案例之后設(shè)置拓展思考，培養(yǎng)探索精神，通過(guò)典型案例分析→基本知識(shí)講解→觸類旁通→舉一反三，歸納總結(jié)→掌握一類問(wèn)題的處理方法的過(guò)程，達(dá)到應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的全面提升。實(shí)施情景案例、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)，在建立實(shí)際問(wèn)題的模型過(guò)程中，穿插介紹必要的理論知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)知識(shí)，并在實(shí)踐中運(yùn)用知識(shí)、提升能力，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互滲透。

3.2 靈活多樣的教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合

在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中主要采用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以基礎(chǔ)案例引入相關(guān)知識(shí)，解決問(wèn)題過(guò)程中介紹相應(yīng)建模方法及軟件使用技能，有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，在案例分析時(shí)教師與學(xué)生互換角色交流分析思路，角色互換法使學(xué)生在角色體驗(yàn)中既能加深對(duì)建模方法的理解，又能提高相應(yīng)的邏輯思維與表達(dá)能力。另外，采用項(xiàng)目研究過(guò)程法，學(xué)生自行組隊(duì)，通過(guò)項(xiàng)目申報(bào)、研究、解題匯報(bào)并提交論文等環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與動(dòng)手能力。在教學(xué)手段方面，充分運(yùn)用多媒體教學(xué)設(shè)備，如電子課件、數(shù)學(xué)軟件演示、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、案例視頻材料等，充分展示豐富的教學(xué)內(nèi)容，化抽象為直觀，化復(fù)雜計(jì)算為簡(jiǎn)單程序求解。有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立師生之間密切聯(lián)系，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供便利條件，提高學(xué)習(xí)效率。

3.3 形成“課內(nèi)、課外”互動(dòng)的良好氛圍，“教學(xué)、實(shí)踐、競(jìng)賽”一體化的有效機(jī)制

根據(jù)高職院校數(shù)學(xué)課時(shí)較少學(xué)生基礎(chǔ)較差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)課內(nèi)課外互動(dòng)的教學(xué)模式，課內(nèi)教學(xué)環(huán)節(jié)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生建模思想方法，課外環(huán)節(jié)為學(xué)生創(chuàng)建進(jìn)行建模實(shí)踐的平臺(tái)，兩種教學(xué)模式結(jié)合實(shí)現(xiàn)綜合能力的提高。融“教、學(xué)、做”為一體，理論與實(shí)踐教學(xué)相互滲透。以建模課程推動(dòng)建模競(jìng)賽，以建模競(jìng)賽帶動(dòng)校園數(shù)學(xué)文化，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高。2010年以來(lái)，《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)試驗(yàn)》作為公共選修課程，面向全院所有專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)，每學(xué)期的選修人數(shù)均在200 人以上，大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。

由數(shù)學(xué)建模愛(ài)好者組成的院數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)，以“基于學(xué)術(shù)、用于生活”為主要目標(biāo)，以“導(dǎo)師指點(diǎn)、同學(xué)互促”為活動(dòng)形式，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力?；钴S校園文化氣息，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

3.4 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室初具規(guī)模，數(shù)學(xué)問(wèn)題軟件解決

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，學(xué)院創(chuàng)建了數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室。數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室有32 臺(tái)計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)室面積100 余平方米，投入經(jīng)費(fèi)約20 余萬(wàn)元。每臺(tái)機(jī)器都安裝了與數(shù)學(xué)建模有關(guān)的Matlab、Lingo、SPSS 等軟件，供學(xué)生上機(jī)實(shí)踐。另外，學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和大型多媒體教室可供數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和選修課上課使用。高等數(shù)學(xué)課程中每學(xué)期專門(mén)拿出18個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)利用Matlab 等數(shù)學(xué)軟件解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)積極性大大提高。

3.5 數(shù)學(xué)建模成績(jī)與學(xué)生創(chuàng)新能力穩(wěn)步提高

數(shù)學(xué)建模教學(xué)方面的探索反過(guò)來(lái)又推動(dòng)數(shù)學(xué)課程內(nèi)容和課程體系改革，為培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新型人才做出貢獻(xiàn)。高職數(shù)學(xué)課程改革，使學(xué)生掌握課程的基本概念、基本理論和基本方法，并能夠逐步運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題，并結(jié)合上機(jī)試驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)軟件解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的興趣，近年來(lái)與數(shù)學(xué)課程相關(guān)的多項(xiàng)教改項(xiàng)目得以立項(xiàng)，《高職數(shù)學(xué)系列課程》被評(píng)為為學(xué)院精品課程群。

近三年，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣逐漸高漲，課堂教學(xué)效率提高，選修課人數(shù)多，效果好，建模協(xié)會(huì)活動(dòng)豐富多彩，學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)明顯提高，成功申請(qǐng)十余項(xiàng)專利。2013年4月萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)被評(píng)為山東省優(yōu)秀大學(xué)生科技社團(tuán)。2014年10月由部分老師和學(xué)生共同參與制作多媒體課件《基于數(shù)學(xué)建模的MATLAB 入門(mén)及在四桿機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用》，在教育部課件大賽中獲全國(guó)二等獎(jiǎng)。

雖然起步較晚，自從2010年我院首次參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)模競(jìng)賽以來(lái)，累計(jì)培訓(xùn)數(shù)模愛(ài)好者在800 人以上，組織校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽4次，經(jīng)過(guò)校內(nèi)選拔，每年派出4 至5 隊(duì)參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，累計(jì)報(bào)名21 隊(duì)，共獲得國(guó)家二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，山東賽區(qū)一等獎(jiǎng)10 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，成功參賽獎(jiǎng)3 項(xiàng)，獲獎(jiǎng)率100%，獲獎(jiǎng)成績(jī)逐年穩(wěn)步提高。競(jìng)賽成績(jī)充分展現(xiàn)了我院學(xué)生的專業(yè)技能素質(zhì)和教師的教學(xué)成果，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和分析、解決問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，調(diào)動(dòng)了廣大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能的積極性，使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課程產(chǎn)生了濃厚興趣，培養(yǎng)了良好的學(xué)風(fēng)。

［1］陳紹剛.大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中數(shù)學(xué)建模意識(shí)的培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010(12).

［2］王舉高.基于數(shù)學(xué)建模思想的數(shù)學(xué)教學(xué)方法研究[J].中國(guó)電子商務(wù)，2013(8).