工程數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)的研究

趙志輝 呂海亮 彭司萍

摘要：在新版人才培養(yǎng)方案下，為了緩解教學(xué)課時與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，必須對工程數(shù)學(xué)的教學(xué)資源進行建設(shè)。本文從教材建設(shè)、實踐教學(xué)資源建設(shè)、例證教學(xué)資源建設(shè)等方面進行了闡述，為工程數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè)提供了有效的方法，最終達到了緩解矛盾，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：工程數(shù)學(xué)；教學(xué)資源；實踐教學(xué)；例證教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0234-02

在新的人才培養(yǎng)方案下，制定了新版工程數(shù)學(xué)課程標準，更加突出了學(xué)員綜合能力的培養(yǎng)。在教學(xué)內(nèi)容沒有減少的情況下，課時由原來的118課時變?yōu)?00學(xué)時，并且增加了10個課時的實踐教學(xué)，這無疑給工程數(shù)學(xué)的教學(xué)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。多年來，工程數(shù)學(xué)的教學(xué)就只有課堂教學(xué)這一個模式，僅在課堂教學(xué)這一個模式下根本不能實質(zhì)性地解決教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時數(shù)的矛盾。工程數(shù)學(xué)教學(xué)資源的匱乏也使得工程數(shù)學(xué)的教學(xué)更加舉步維艱。為了更好地緩解這一矛盾，進一步貫徹素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育的教學(xué)理念，我們希望通過工程數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè)，使得教員獲得更加豐富的教學(xué)資源，能夠更加合理地安排課堂教學(xué)和實踐教學(xué)，使得學(xué)員除了在課堂上獲得的有限知識之外能夠自主有效地利用相應(yīng)學(xué)習(xí)資源進行學(xué)習(xí)，最終達到提高工程數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的目的。

一、工程數(shù)學(xué)教材建設(shè)

教材建設(shè)是高校教育教學(xué)工作中重要組成部分，高質(zhì)量的教材是培養(yǎng)合格人才的保證，工程數(shù)學(xué)作為本校的一門公共基礎(chǔ)課，選用的教材是國家統(tǒng)編教材。分別是同濟大學(xué)數(shù)學(xué)系編的《線性代數(shù)》、《概率論》，西安交通大學(xué)數(shù)學(xué)室編的《復(fù)變函數(shù)》，東南大學(xué)數(shù)學(xué)系編的《積分變換》，本校數(shù)學(xué)室編的《數(shù)理統(tǒng)計》，作為一門課程，五本教材的使用首先使得學(xué)員心理負擔(dān)非常重，其次已經(jīng)不符合本校的工程數(shù)學(xué)教學(xué)的實際情況。因此迫切地需要對工程數(shù)學(xué)的教材進行建設(shè)，從培養(yǎng)學(xué)員工程實踐能力、創(chuàng)新能力和提高綜合素質(zhì)的高度，編寫符合本校學(xué)員實際情況的一本教材。在教材建設(shè)的過程中著力體現(xiàn)以下幾個特色：

1.突出培養(yǎng)工程技術(shù)人才的教育特色，滿足較少課時的需求。本教材的建設(shè)目的就是使學(xué)員掌握工程方面必需的相關(guān)數(shù)學(xué)的基本知識和方法，了解工程數(shù)學(xué)問題中處理的基本思路，掌握相關(guān)數(shù)學(xué)軟件的基本操作，培養(yǎng)學(xué)員的工程計算能力和運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

2.注重理論體系的完整，對部分內(nèi)容進行調(diào)整優(yōu)化，以矩陣為主線，將線性方程組、行列式、向量、二次型串在一起，使各部分知識聯(lián)系更緊密，符合學(xué)員的認知規(guī)律。

3.添加知識的起源背景，使學(xué)員進一步了解知識的發(fā)生發(fā)展過程，在學(xué)習(xí)的過程中感受到數(shù)學(xué)家艱辛探索的歷程，培養(yǎng)學(xué)員堅韌不拔的精神，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

二、工程數(shù)學(xué)實踐教學(xué)資源建設(shè)

多年來，工程數(shù)學(xué)課程標準沒有給出實踐教學(xué)的課時，因此教員在教學(xué)過程中沒有真正把實踐教學(xué)提到議事日程，相應(yīng)地缺乏開展實踐教學(xué)的內(nèi)容、方法、評價、激勵等一系列基礎(chǔ)性研究。而新的課程標準特別給出了實踐課教學(xué)課時10個課時，如何充分利用有限的課時開展實踐教學(xué)就成了每一名教員當前緊迫的任務(wù)，尤其以實踐教學(xué)資源的建設(shè)為重中之重，實踐教學(xué)資源的建設(shè)是實踐教學(xué)開展的前提、基礎(chǔ)，是提高實踐教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)員實踐能力和創(chuàng)新能力的保障。工程數(shù)學(xué)系列課程具有比高等數(shù)學(xué)更強的工程應(yīng)用特性，因此在內(nèi)容上它和實際生活、工程應(yīng)用都可以找到較好的結(jié)合點?；诠こ虜?shù)學(xué)理論教學(xué)的重點內(nèi)容，以突出學(xué)生實踐能力為目的，建立自成體系的實踐教學(xué)內(nèi)容，即建立基礎(chǔ)實驗教學(xué)與研討實踐教學(xué)相結(jié)合的實踐教學(xué)內(nèi)容。

1.在基本實驗教學(xué)內(nèi)容中，按照實驗的層次不同，分為驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗。在驗證性實驗中，主要是對工程數(shù)學(xué)的基本理論知識的印證，進一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，提高觀察和操作的能力。在綜合性實驗中，主要是對知識的綜合、實驗方法的綜合的一種操作，目的是為了培養(yǎng)學(xué)員的綜合能力。在設(shè)計性實驗中，主要是考查學(xué)生是否能夠根據(jù)實驗?zāi)康?，獨立設(shè)計實驗方案，完成實驗，目的為了培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力。根據(jù)實驗的不同目的，通過對教學(xué)內(nèi)容的深入研究，一共選取了10個知識點作為實驗內(nèi)容。

2.在研討實踐教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)中，遵循公共與專業(yè)相結(jié)合的特點，一部分建設(shè)適合各個專業(yè)的公共研討實踐教學(xué)內(nèi)容，另一部分針對具體專業(yè)建設(shè)相應(yīng)的研討實踐教學(xué)內(nèi)容。在公共研討實踐教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重難點問題，容易激發(fā)學(xué)員興趣的問題，可以通過查閱資源進一步加深學(xué)員理解的問題，圍繞這些問題的知識點建設(shè)成適應(yīng)于各個專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容。例如行列式的計算，矩陣的應(yīng)用等等。在專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容的研究中，根據(jù)各個專業(yè)的特色，有針對性地建設(shè)符合相應(yīng)專業(yè)的研討內(nèi)容，讓學(xué)員充分認識在后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)中數(shù)學(xué)的重要性，激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動力。例如積分變換在信號處理中的應(yīng)用，假設(shè)檢驗在裝備維修上的應(yīng)用等等。

三、工程數(shù)學(xué)例證教學(xué)資源建設(shè)

工程數(shù)學(xué)例證教學(xué)資源的建設(shè)目的就是為了解決我校工程數(shù)學(xué)教學(xué)過程中輕應(yīng)用重理論的現(xiàn)象，著力解決工程數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與實際問題結(jié)合不緊密，與任務(wù)需求不匹配不深入的問題，解決學(xué)員后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)與工程數(shù)學(xué)課程教學(xué)相互脫節(jié)的矛盾。在工程數(shù)學(xué)例證教學(xué)資源的建設(shè)中，以重視應(yīng)用、強化能力為指導(dǎo)思想，以工程數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識體系為依據(jù)，深入分層解析工程數(shù)學(xué)五門課程的知識點，通過對工程數(shù)學(xué)基本知識點的梳理，建設(shè)工程數(shù)學(xué)例證案例集，形成服務(wù)于教學(xué)的教輔資料。具體做法通過對工程數(shù)學(xué)教材的深入研究，與專業(yè)教研室教員的對接交流，專業(yè)教材的研究以及大量資料、期刊的閱讀整理，共形成知識點在其他數(shù)學(xué)分支上的應(yīng)用案例，知識點在工程上的應(yīng)用案例，知識點在其他后續(xù)專業(yè)方面的應(yīng)用案例三部分的內(nèi)容。內(nèi)容的選編遵循了本科工程數(shù)學(xué)教育針對工科專業(yè)對數(shù)學(xué)知識的“會用、實用、管用、備用”的四用原則，適合學(xué)員的學(xué)習(xí)特點，使得學(xué)員在原本理論性強的數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)中，加深了對知識的理解，感受到工程數(shù)學(xué)的工程應(yīng)用性，數(shù)學(xué)廣泛應(yīng)用的魅力，也為學(xué)員后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定相應(yīng)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。

四、工程數(shù)學(xué)其他教學(xué)資源的建設(shè)

在以教材、實踐教學(xué)資源、例證教學(xué)資源建設(shè)為核心的同時，進行其他教學(xué)資源的建設(shè)。

1.知識點背景起源資料的建設(shè)。在數(shù)學(xué)課堂上的授課，教員有時也會關(guān)注一下數(shù)學(xué)史方面的內(nèi)容，然而主要關(guān)注知識點涉及到的數(shù)學(xué)家的簡要生平和知識點發(fā)現(xiàn)的簡略過程，目的在于通過數(shù)學(xué)家的奮斗史樹立學(xué)員的價值觀、真理觀。而知識點背景起源的建設(shè)，盡量還原知識點的本來面目，從知識點起源的歷史過程觸動學(xué)員，是高于授課內(nèi)容的數(shù)學(xué)思想的交流。在這部分知識的建設(shè)過程中，主要有兩個原則：其一是知識發(fā)現(xiàn)過程的真實性，其二是編寫的趣味性。在保持歷史真實性的同時，語言方面要更加的通俗、生動，便于學(xué)員的理解，同時引發(fā)學(xué)員的閱讀興趣。知識點的歷史發(fā)展體現(xiàn)了中外數(shù)學(xué)家的數(shù)學(xué)認知過程，將這些知識點的背景起源匯編成冊，并將這些知識引入數(shù)學(xué)教學(xué)，更能培養(yǎng)學(xué)員的情感態(tài)度和價值觀。

2.基于“微課”設(shè)計思想的教案多媒體課件的建設(shè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，微時代的到來給教育領(lǐng)域帶來了巨大的沖擊?！拔⒄n”一詞也就應(yīng)運而生。微課的優(yōu)點在于短小精悍、交互性、可拓展性強，因此在梳理工程數(shù)學(xué)知識點的同時，我們針對每一個知識點進行了20～30分鐘的微課教學(xué)設(shè)計。無論教材如何改變，教學(xué)的基本知識點是不會變化了，只不過是知識的傳授順序有所不同，比如以前的教材是從行列式的基本概念講起，而正在新編的教材從矩陣的基本概念開始講起。如果有了關(guān)于知識點的教案，只需要將相關(guān)的知識點組合起來就可以構(gòu)成相應(yīng)的教案和多媒體課件了。因此基于“微課”設(shè)計思想的教案的建設(shè)是非常有意義的一件事情，為不同教材的教案與課件的建設(shè)提供了一種通用的資源。

對于工程數(shù)學(xué)來說，在這些基礎(chǔ)性的教學(xué)資源建設(shè)之后，進一步建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。分為兩個方面進行建設(shè)，一方面是網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，另一方面是素材資源的建設(shè)。在網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)中，針對相應(yīng)的知識點，錄制微課形式的視頻資源上傳校園網(wǎng)平臺，提供學(xué)員學(xué)習(xí)。素材資源的建設(shè)中，將現(xiàn)有的教學(xué)資源整合上傳校園網(wǎng)平臺，并進一步地建設(shè)試題庫資源等，便于學(xué)員上網(wǎng)學(xué)習(xí)。此外還應(yīng)該建立相應(yīng)的互動平臺，便于教員和學(xué)員交流，通過網(wǎng)絡(luò)平臺可以及時地解決學(xué)員的疑難問題。

總之，工程數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè)是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要我們在建設(shè)的過程中不斷地學(xué)習(xí)，不斷地改進完善，使之真正成為為教員的教學(xué)、為學(xué)員的自主學(xué)習(xí)建設(shè)的堅實的堡壘。

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