地方型院校工科類工程數(shù)學課程的“e-M-a”教學模式構建

張海娥

[摘? ? ? ? ? ?要]? 探討了地方型院校工科類工程數(shù)學課程的教學改革，創(chuàng)新性地提出“e-M-a”的教學模式，即數(shù)學為主，工程及應用為輔的課程教學形式，并具“專業(yè)情境+行動導向”的教學方式。從師資高效融合、教學內(nèi)容選擇、課堂組織和設計、考核方式多元化等一系列教學環(huán)節(jié)進行深入的研究與實踐。

[關? ? 鍵? ?詞]? 工科類;工程數(shù)學;“e-M-a”;教學模式

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）04-0076-02

一、引言

地方型本科院校定位為培養(yǎng)應用技術型人才，以唐山學院為例，工科專業(yè)學生數(shù)量占總人數(shù)的3/5。工程數(shù)學包括線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、復變函數(shù)與積分變換，但學生在學習過程中鮮有機會了解其與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，造成學無以致用。另外，工科學生在專業(yè)課程教學和畢業(yè)設計中的難題最終歸結為數(shù)學問題，導致學生和指導教師對數(shù)學教師提出質疑，所以，如何改進工科類工程數(shù)學教學模式，如何解決工程數(shù)學與學生后續(xù)課業(yè)的矛盾，是亟待解決的問題。

近年來，國內(nèi)諸多學者對工程數(shù)學課程的教學改革已經(jīng)取得了許多值得借鑒的教學成果[1-9]。特別指出，王培光[1]以課程內(nèi)容的整合為基礎，有針對性地開展工作，取得了良好效果。華杰、常喜等[2]結合電氣信息類專業(yè)特點，為后續(xù)專業(yè)課程的銜接等方面對課程教學模式進行了研究和探索，教學質量有了顯著的提高。盧磊[3]研究了在教學中應用案例教學法，提高了學生的數(shù)學意識和運用數(shù)學知識解決實際問題的能力。但上述教學成果大都是教學方法、教學手段、教學體系的改革，而對教學模式的改革成果還很少見。

本文將構建“e-M-a”的教學模式[e（engineering）工程、M（mathematics）數(shù)學、a（application）應用]，即數(shù)學為主，工程及應用為輔的課程教學形式，旨在培養(yǎng)具備良好數(shù)學功底的應用型專業(yè)人才，回歸教育初衷。

二、實施辦法

（一）在數(shù)學教學中增加緒論部分，鼓勵學生自主學習

介紹數(shù)學發(fā)展史、數(shù)學家的傳記、數(shù)學的趣味故事、工程中數(shù)學的應用等，重點講述我國著名數(shù)學家的經(jīng)歷和主要成就，讓學生知道數(shù)學學習不要急功近利，要坐得住冷板凳，激發(fā)學生的求知熱情。老師布置下節(jié)課的學習內(nèi)容和要點，要求學生利用課余時間學習?？赏ㄟ^課本理論知識的講解、觀看課程講解視頻、閱讀參考文獻書籍、分析典型案例講解等渠道。愛課程網(wǎng)站有許多名校的數(shù)學課程教學視頻;我校校園網(wǎng)有我校數(shù)學教師的講課視頻，學生可選擇學習，從而培養(yǎng)了學生的自主學習能力和貫穿不同學科知識的能力。

（二）結合各專業(yè)特點制訂新的教學計劃，調整教學內(nèi)容

工科類專業(yè)工程數(shù)學為公共基礎課，加之課程學時的大幅縮減，教師在有限的時間內(nèi)，根據(jù)各專業(yè)不同的知識體系，實現(xiàn)高效的課堂效果，使學生獲取足夠的工程數(shù)學知識，需要教師了解學生主要專業(yè)課程的大致內(nèi)容。任課教師需要了解學生的專業(yè)課程和工程數(shù)學的結合點、結合程度，從而對教學內(nèi)容進行整合，適當調整、刪減，然后制訂授課計劃。

例如，微波技術基礎的傳輸線問題、電磁場理論的靜態(tài)電磁場位函數(shù)分析都可以用微分方程初值問題來描述，所以在講授求解微分方程時，要重點講解分離變量法、特征值法、常數(shù)變異法，而特殊的高階微分方程的降階法可以弱化。信號與系統(tǒng)中時域、頻域分析及數(shù)字濾波器分析用到了大量的積分變換。留數(shù)定理是計算拉氏變換和變換的重要手段，但是前提是函數(shù)在區(qū)域內(nèi)解析，以往工程數(shù)學教學中為追求嚴密性，花大量時間討論解析性，但是在工程上的實例信號本身就滿足解析條件，所以在授課時要簡化理論證明。環(huán)化類化工原理、化工分離過程等課程中介紹多級平衡分離時，電氣類微波技術基礎、天線技術基礎等課程涉及微波負載元件、功率分配元件等特性分析問題時，最終都歸結為線性方程組求解、特征值、特征向量、矩陣的逆，將矩陣對角化等知識。相反，解的結構、基礎解系等專業(yè)無要求，這些輕重權衡要在教學中體現(xiàn)。

（三）數(shù)學師資與專業(yè)師資交流聯(lián)合

數(shù)學師資與專業(yè)師資交流聯(lián)合是實施該項目的保障，為了提高實施效果，教學部門應打破垂直功能化的教學管理模式，各相關學科交叉滲透、協(xié)同合作，建立跨院系（部）跨學科的聯(lián)合教學模式，逐步形成以現(xiàn)代數(shù)學理論為基礎，以工程應用為背景的系列課程教學團隊。主要做法是數(shù)學教師在工程數(shù)學講授之前的一年內(nèi)到相應專業(yè)交流學習，全程聽取相關專業(yè)教師課程，把握課程之間的關系及銜接，從而專業(yè)教師在課堂中融入數(shù)學知識的講解。定期組織示范教學研討班，經(jīng)驗交流和教學體會分享，對雙方遇到的問題，尤其是學生課程設計、畢業(yè)設計遇到的較普遍的數(shù)學問題共同探討解決，通過一年的實踐，數(shù)學教師具備一定的工科專業(yè)知識，工科專業(yè)教師又具備一定數(shù)學知識，從而在教學中數(shù)學課程具有“專業(yè)情境”，專業(yè)課程中數(shù)學也能學以致用，達到人才培養(yǎng)的目的，這在模式構建中起關鍵作用。

（四）課堂輔助教學，引入工程案例

根據(jù)專業(yè)特點，對專業(yè)及工程實際問題密切相關的知識和內(nèi)容重點花時間講解討論。對學生所在專業(yè)教師反映的畢業(yè)設計中的數(shù)學問題，教師應重點講解，介紹該知識點和工程問題如何結合，將畢業(yè)設計中的工程實際案例引入課堂。另外，對學生在課程設計環(huán)節(jié)出現(xiàn)的數(shù)學問題，可以提出、展開討論，這有助于提高學生利用數(shù)學知識解決實際問題的能力。充分發(fā)揮學生的積極主動性。

（五）考核方式多元化

隨著教學模式改革的深入展開，考核方式也應涉及學生參與的各個環(huán)節(jié)，以不同的方式綜合測試，在考核中顯現(xiàn)學生在處理專業(yè)問題時工程數(shù)學知識的運用水平。為做到這一點，在平時成績的評定中，除了參考作業(yè)、課堂表現(xiàn)等情況外，任課老師應聯(lián)系相關的專業(yè)問題設計幾個建模題目，由學生自主選擇，查找資料，利用所學知識建立模型、分析數(shù)據(jù)，并結合實際給出可行性建議，上交論文。另外，學生也可采用綜述報告的形式，重點闡述工程數(shù)學在其所學專業(yè)方向的應用，這樣可以很好地引導學生開闊思路，將課程的知識點與所在專業(yè)課程知識點聯(lián)系起來，查閱資料、綜述報告中能夠深層次地檢測學生對工程數(shù)學的理解程度。通過多元考核可以為學生課程實際和畢業(yè)設計打下良好基礎。

三、結論

在教學過程中構建“e-M-a”教學模式，強調“專業(yè)情境+行動導向”融入教學的教學方式，結合課程設計和畢業(yè)設計存在問題，引入工程實例?？己朔绞蕉嘣瑢?shù)學理論與工程案例結合，注重專業(yè)課間的相互聯(lián)系，真正提高學生的數(shù)學素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)，達到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王培光，高春霞，趙璞.電氣信息類工程數(shù)學教學改革的探索與實踐[J].教育與職業(yè)，2010（26）：109-110.

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編輯 尚思達