高等職業(yè)院校工程數(shù)學(xué)的教學(xué)改革探索

鄭桑

【摘要】在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)學(xué)已滲透到自然科學(xué)、工程技術(shù)、社會(huì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理等各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步?！豆こ虜?shù)學(xué)》是高職高專工科類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是高職院校各專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)性課程，高職院校開設(shè)《工程數(shù)學(xué)》課程，正是為了適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。通過對(duì)《工程數(shù)學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀的分析，提出《工程數(shù)學(xué)》課程教學(xué)改革的方案是具體措施。

【關(guān)鍵詞】工程數(shù)學(xué) 高職 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】O1-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）06-0244-02

本文在分析高職院校工程數(shù)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了教學(xué)改革的設(shè)想，認(rèn)為采用適合專業(yè)需求的模塊式教學(xué)理念和案例教學(xué)方法，運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，開展數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

一、《工程數(shù)學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀

1.課程設(shè)置和課時(shí)安排問題

大部分高職院校都會(huì)開設(shè)《工程數(shù)學(xué)》課程，由于《工程數(shù)學(xué)》包含多個(gè)數(shù)學(xué)分支，內(nèi)容繁多，但是部分院校對(duì)這門課程使用統(tǒng)一的教材，甚至使用統(tǒng)一的大綱和教學(xué)進(jìn)度，這種不分專業(yè)、不分層次的教學(xué)策略，不利于學(xué)生的發(fā)展，也不利于專業(yè)的發(fā)展。對(duì)部分專業(yè)學(xué)生來說可能學(xué)的太多，沒有機(jī)會(huì)使用，一定程度上增加了這部分學(xué)生的負(fù)擔(dān)；對(duì)部分專業(yè)的學(xué)生，反而覺得學(xué)的不夠多、不夠深，苦于求學(xué)無門。而且，目前各個(gè)學(xué)校對(duì)教學(xué)學(xué)時(shí)逐年壓縮，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況不容樂觀，對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課也產(chǎn)生了一定的影響。

2.教學(xué)模式與教學(xué)方法問題

目前《工程數(shù)學(xué)》課程教學(xué)基本采用講授型的教學(xué)模式，模式單一學(xué)生感覺學(xué)習(xí)枯燥，教學(xué)效果不是很好；而教學(xué)方法基本上以一支粉筆、一塊黑板的形式為主，教學(xué)中對(duì)于復(fù)雜的計(jì)算過程的講解占用時(shí)間過多，忽視學(xué)生對(duì)于相關(guān)數(shù)學(xué)軟件工具的學(xué)習(xí)和使用，影響了教學(xué)效果，也影響了教學(xué)進(jìn)度。單一的教學(xué)模式、傳統(tǒng)的教學(xué)方法，無法適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，無法提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍。

3.理論與實(shí)際結(jié)合問題

我國(guó)的高職教育數(shù)學(xué)教材過分強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的完整性，所有內(nèi)容都寫在一本教材上，忽視了學(xué)生所學(xué)專業(yè)的差異性，沒有按照專業(yè)的需要來合理組織教學(xué)內(nèi)容；大部分教材更多的注重理論知識(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)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(duì)性，與學(xué)生所學(xué)專業(yè)聯(lián)系不緊密。這些都不符合高職院校工程數(shù)學(xué)課程教學(xué)要突出專業(yè)的針對(duì)性、應(yīng)用性的要求。

二、教學(xué)方法改革

針對(duì)以上問題，本文對(duì)《工程數(shù)學(xué)》課程教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)分析和研究，筆者對(duì)高職工程數(shù)學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考：

1.教學(xué)內(nèi)容要與專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合

數(shù)學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)課程，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。在學(xué)生學(xué)習(xí)了微積分的數(shù)學(xué)知識(shí)后，第二學(xué)期就要學(xué)習(xí)相應(yīng)的工程數(shù)學(xué)知識(shí)，為了滿足不同專業(yè)類別對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)的具體要求，“工學(xué)結(jié)合”培養(yǎng)模式要求不同專業(yè)選學(xué)不同的教學(xué)內(nèi)容。例如：目前我校的材料、計(jì)算機(jī)、建筑工程等專業(yè)選學(xué)矩陣、線性方程組、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等內(nèi)容；電子信息和電氣自動(dòng)化專業(yè)選學(xué)矩陣、線性方程組、級(jí)數(shù)和拉普拉斯變換等。這就要求加強(qiáng)數(shù)學(xué)教師的跨專業(yè)教育，加強(qiáng)對(duì)所帶專業(yè)相關(guān)知識(shí)的了解，將數(shù)學(xué)教學(xué)和專業(yè)背景緊密結(jié)合，做到抽象知識(shí)具體化、數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們學(xué)習(xí)工程數(shù)學(xué)的能力。數(shù)學(xué)教師只有對(duì)專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)有了一定的了解和掌握，才能在今后的教學(xué)中把握好“必需、夠用”的度。

2.增加項(xiàng)目問題教學(xué)

數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)，在它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，一直是和各種各樣的應(yīng)用問題緊密相關(guān)的。數(shù)學(xué)的特點(diǎn)不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴(yán)密性、結(jié)論的明確性和體系的完整性，而且在于它應(yīng)用的廣泛性。隨著社會(huì)的發(fā)展，數(shù)學(xué)的應(yīng)用不僅在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟(jì)、金融、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、地質(zhì)、人口、交通等新的領(lǐng)域滲透，所以數(shù)學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分。為了體現(xiàn)數(shù)學(xué)的應(yīng)用性，在工程數(shù)學(xué)的教學(xué)中，講解完每章教學(xué)內(nèi)容以后都留給學(xué)生一些相應(yīng)的項(xiàng)目問題，學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下，通過閱讀資料的分析和處理過程來完成，同時(shí)要求學(xué)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(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力與團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，又為能力評(píng)價(jià)體系提供了依據(jù)。教師還可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，增加不同的實(shí)踐應(yīng)用問題，滲透數(shù)學(xué)在工程技術(shù)中應(yīng)用的實(shí)例。

3.在教學(xué)過程中滲透數(shù)學(xué)建模思想

高職學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不是為了研究數(shù)學(xué)本身，學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)教育的需求重點(diǎn)正在從手工演繹和運(yùn)算能力的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變到結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模、求解和論證能力的培養(yǎng)，數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為數(shù)學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際開創(chuàng)了道路。對(duì)復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律，把這個(gè)實(shí)際問題化成一個(gè)數(shù)學(xué)問題，這就稱為數(shù)學(xué)模型，建立數(shù)學(xué)模型的這個(gè)過程就稱為數(shù)學(xué)建模。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類實(shí)際問題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型是十分關(guān)鍵的一步，同時(shí)也是十分困難的一步。建立教學(xué)模型的過程，是把錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際問題簡(jiǎn)化、抽象為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。要通過調(diào)查、收集數(shù)據(jù)資料，觀察和研究實(shí)際對(duì)象的固有特征和內(nèi)在規(guī)律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實(shí)際問題的數(shù)量關(guān)系，然后利用數(shù)學(xué)的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、敏銳的洞察力和想象力，以及對(duì)實(shí)際問題的濃厚興趣和廣博的知識(shí)面。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁，是數(shù)學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的媒介，是數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑，數(shù)學(xué)建模在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要作用越來越受到數(shù)學(xué)界和工程界的普遍重視，它已成為現(xiàn)代科技工作者必備的重要能力之一。

數(shù)學(xué)建模內(nèi)容具有很高的實(shí)用價(jià)值，它生動(dòng)有趣地將生活中遇到的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題，建立數(shù)學(xué)模型繼而解決問題，讓學(xué)生真實(shí)感受到數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，從而激發(fā)起對(duì)數(shù)學(xué)的濃厚的興趣。在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想，將一些實(shí)際問題引入教學(xué)內(nèi)容，利用一定的課時(shí)講解淺易的數(shù)學(xué)建模，可以增強(qiáng)數(shù)學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性、實(shí)踐性、趣味性。在教學(xué)方法上，注重理論聯(lián)系實(shí)際。數(shù)學(xué)建模思想的普及，既能提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，也能促進(jìn)高職院校課程建設(shè)和教學(xué)改革。

4.增加應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件知識(shí)

解決各類工程數(shù)學(xué)問題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型是十分重要的一步。我們要利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的結(jié)果來解釋實(shí)際問題，并接受實(shí)踐的檢驗(yàn)?？梢灶A(yù)見的是，由于實(shí)際問題的復(fù)雜性，這個(gè)求解數(shù)學(xué)模型的過程往往是非常復(fù)雜的，它同時(shí)也決定著模型的成敗。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MatrixLaboratory）的簡(jiǎn)稱，Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在技應(yīng)用軟件中的數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。在教學(xué)中，通過將MATLAB軟件的實(shí)驗(yàn)與工程數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，以解決各類工程數(shù)學(xué)問題。將Matlab軟件應(yīng)用于工程數(shù)學(xué)的教學(xué)中，為數(shù)學(xué)的思想與方法注人更多、更廣泛的內(nèi)容，使學(xué)生擺脫了繁重的、乏味的數(shù)學(xué)演算和數(shù)值計(jì)算，不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，而且是提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)能力和創(chuàng)新能力的一個(gè)非常有效的重要途徑。通過對(duì)MATLAB軟件的學(xué)習(xí)和使用，使得更多的學(xué)生能夠?qū)W習(xí)和參與數(shù)學(xué)實(shí)踐，不斷建立新的思想和新的方法，使他們的綜合素質(zhì)和能力得到更好的發(fā)展和提高。

5.教材建設(shè)

教材是落實(shí)教育思想，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的依據(jù)，是教與學(xué)的載體，一本好的教材對(duì)于教學(xué)雙方都起著十分重要的作用。工程數(shù)學(xué)教材要符合高職特色，一方面，工程數(shù)學(xué)教學(xué)課時(shí)因?qū)I(yè)技能的培養(yǎng)而受到一定的限制；另一方面。能力培養(yǎng)、專業(yè)要求對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的需求又進(jìn)一步擴(kuò)大。為了克服這一矛盾，使工程數(shù)學(xué)教學(xué)在科學(xué)合理的狀態(tài)下進(jìn)行，我們需要做大量的分析、調(diào)研，進(jìn)行系統(tǒng)整合，體現(xiàn)應(yīng)用功能，形成相對(duì)完整的教學(xué)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(shí)；要注重學(xué)生專業(yè)需求與數(shù)學(xué)技能培養(yǎng)，注重高職特色。為了發(fā)揮數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革的目的，必須對(duì)工程數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行大規(guī)模的教學(xué)改革，將數(shù)學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合，增加產(chǎn)學(xué)結(jié)合案例教學(xué)，增加項(xiàng)目問題教學(xué)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，并利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行求解和論證。同時(shí)要不斷提高數(shù)學(xué)教師應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的能力，提高教師的實(shí)踐教學(xué)能力，以此來促進(jìn)高職院校課程建設(shè)和課程教學(xué)改革。

三、結(jié)語

本文主要提出并構(gòu)建了模塊化的教學(xué)體系，并且給出了具體的實(shí)施過程。同時(shí)，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改革，提出以專業(yè)需求為指導(dǎo)的案例輔助教學(xué)方法；將數(shù)學(xué)知識(shí)、專業(yè)實(shí)際問題、數(shù)學(xué)軟件、數(shù)學(xué)建模有機(jī)觸合的教學(xué)理念。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)過程中了解專業(yè)知識(shí)，在解決專業(yè)實(shí)際問題中提高分析問題解決問題的能力，并從中體會(huì)到數(shù)學(xué)的樂趣。

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