加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè) 提升數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力

孟品超 周林華

[摘 要] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)對(duì)高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)拔尖創(chuàng)新人才的需求越來(lái)越多。數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)過(guò)程中也必須關(guān)注社會(huì)需求，探索教學(xué)體系優(yōu)化，教學(xué)內(nèi)容更新，教學(xué)模式改革的有效途徑，改善實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè);創(chuàng)新能力;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 吉林省本科高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)課題（201840-02）;數(shù)學(xué)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“融合創(chuàng)新，深度開(kāi)放”實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

[作者簡(jiǎn)介] 孟品超（1978—），女，吉林省吉林市人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算數(shù)學(xué)。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）37-0387-02? ? [收稿日期] 2019-12-24

一、引言

數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)受基礎(chǔ)類(lèi)學(xué)科與專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的影響，人才培養(yǎng)目標(biāo)普遍強(qiáng)調(diào)厚基礎(chǔ)、寬口徑，在強(qiáng)化數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的同時(shí)，提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。實(shí)踐教學(xué)中存在重理論輕實(shí)踐的短板，制約著數(shù)學(xué)類(lèi)人才培養(yǎng)質(zhì)量和創(chuàng)新能力的提高。因此，加強(qiáng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)，遴選優(yōu)秀的數(shù)學(xué)類(lèi)課程實(shí)踐項(xiàng)目，推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)體系改革，促進(jìn)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，參與科研項(xiàng)目訓(xùn)練，自由探索知識(shí)，將有效提高數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的創(chuàng)新能力，提升自主創(chuàng)新思維。

二、背景與現(xiàn)狀

筆者所在的學(xué)校是地方性理工科院校，肩負(fù)著為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的重任，因此非常重視學(xué)生理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，尤其是著力培養(yǎng)一批拔尖創(chuàng)新性人才。從現(xiàn)實(shí)情況看，我校數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)起步于20世紀(jì)90年代，現(xiàn)有數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計(jì)算科學(xué)兩個(gè)本科專(zhuān)業(yè)，并于2014年建成了吉林省數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

2018年我們改版了新的本科教學(xué)人才培養(yǎng)方案，新的人才培養(yǎng)方案加大了實(shí)踐教學(xué)的占比，推動(dòng)了實(shí)踐教學(xué)模式的改變，教學(xué)條件的完善。目前兩個(gè)數(shù)學(xué)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)實(shí)踐類(lèi)教學(xué)內(nèi)容，占總教學(xué)內(nèi)容的30%以上，主要實(shí)踐類(lèi)教學(xué)內(nèi)容包含三個(gè)方面：一是課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。如數(shù)值代數(shù)、數(shù)值逼近、微分方程數(shù)值解等課程中有1/3的學(xué)時(shí)安排了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)數(shù)值計(jì)算理論的理解;統(tǒng)計(jì)計(jì)算、智能計(jì)算、復(fù)雜系統(tǒng)分析與建模等課程有1/2的學(xué)時(shí)安排了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅理解現(xiàn)代計(jì)算方法的理論，更能將計(jì)算方法和實(shí)際問(wèn)題碰撞產(chǎn)生新的思想。二是集中實(shí)踐環(huán)節(jié)。如課程設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)，采用集中實(shí)踐的方式，利用相關(guān)理論較完整的解決實(shí)際問(wèn)題，從問(wèn)題提出、問(wèn)題分析、模型建立、模型求解等方面系統(tǒng)的進(jìn)行理論梳理和動(dòng)手實(shí)踐;科研訓(xùn)練和創(chuàng)新研究實(shí)踐則是在前期各種實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)上自主選題，通過(guò)文獻(xiàn)檢索和文獻(xiàn)研讀，深入、系統(tǒng)地分析和研究某學(xué)科、某領(lǐng)域或某各方面的研究成果，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，自主分析和研究，并形成方案的能力，及培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。三是課外實(shí)踐環(huán)節(jié)。如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、大數(shù)據(jù)分析與挖掘競(jìng)賽、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽，等。

三、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，因此在實(shí)踐教學(xué)體系、實(shí)踐教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)環(huán)境等方面加強(qiáng)建設(shè)。

1.構(gòu)建零起點(diǎn)、全程化的數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐體系。我們?yōu)閿?shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生構(gòu)建了“零起點(diǎn)四層次三維度全過(guò)程”大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐體系。大一新生入學(xué)，無(wú)論是專(zhuān)業(yè)知識(shí)還是實(shí)踐能力幾乎是零基礎(chǔ)，我們針對(duì)不同年級(jí)學(xué)生設(shè)置了四個(gè)層次的實(shí)踐教學(xué)體系，同時(shí)從課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、集中實(shí)踐、課外創(chuàng)新活動(dòng)和競(jìng)賽三個(gè)維度提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，構(gòu)成了零起點(diǎn)、四層次、三維度、全過(guò)程的數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生創(chuàng)新實(shí)踐體系。建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心研究項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、大數(shù)據(jù)分析與挖掘競(jìng)賽、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的項(xiàng)目鏈條，滿(mǎn)足了不同層次學(xué)生參加不同創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的需求。

大一學(xué)生在專(zhuān)業(yè)知識(shí)零起點(diǎn)的情況下，首先進(jìn)行專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)有初步的認(rèn)識(shí)并掌握基本的編程基礎(chǔ);大二學(xué)生進(jìn)行“Matlab軟件應(yīng)用”計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程設(shè)計(jì)，為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐儲(chǔ)備足夠的軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ);專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)較好的同學(xué)可以參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目及大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等實(shí)踐活動(dòng)，得到更多的鍛煉和提高;大三學(xué)生已具備初步的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐的理論和軟件基礎(chǔ)，信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)會(huì)進(jìn)行“數(shù)值分析”課程設(shè)計(jì)和“數(shù)據(jù)處理與分析”計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)會(huì)進(jìn)行“多元統(tǒng)計(jì)分析”和“數(shù)據(jù)挖掘”課程設(shè)計(jì)，這些實(shí)踐內(nèi)容專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生更具實(shí)力參與大數(shù)據(jù)分析與挖掘競(jìng)賽和課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽;經(jīng)過(guò)三個(gè)學(xué)年的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)能力積累，第七學(xué)期開(kāi)展了“實(shí)用辦公軟件”計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)、科研訓(xùn)練、學(xué)術(shù)活動(dòng)和創(chuàng)新研究實(shí)踐，“實(shí)用辦公軟件”計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)強(qiáng)調(diào)報(bào)告和論文的專(zhuān)業(yè)規(guī)范訓(xùn)練，通過(guò)科研訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生搜集文獻(xiàn)資料的能力，熟悉專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)資料查找和資料積累方法，提高對(duì)文獻(xiàn)資料的歸納、分析綜合能力，學(xué)術(shù)實(shí)踐是科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，學(xué)術(shù)活動(dòng)是學(xué)術(shù)實(shí)踐的一部分，通過(guò)創(chuàng)新研究實(shí)踐項(xiàng)目的完成，使學(xué)生了解專(zhuān)業(yè)知識(shí)在科研活動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，及自主分析和研究，并形成方案的能力。

2.推進(jìn)研究性教學(xué)，拓展學(xué)生自主學(xué)習(xí)空間。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)改革，重?cái)?shù)學(xué)理論教學(xué)，輕能力培養(yǎng)的問(wèn)題已經(jīng)得到很好的改善，但作為基礎(chǔ)學(xué)科，難以避免的在教學(xué)中仍存在學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，接受教師灌輸知識(shí)的現(xiàn)象，在某種程度上扼殺了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力。研究性教學(xué)是以知識(shí)教育為依托，以能力培養(yǎng)為主要內(nèi)容，把學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生的高度參與及主動(dòng)性的充分發(fā)揮，并且創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)和能力，主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在研討中積累知識(shí)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維，培養(yǎng)高層次、復(fù)合型、多樣化的高素質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的一種教學(xué)方法。

我們積極探索研究性教學(xué)方式改革，尤其在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)研討式教學(xué)、探究式學(xué)習(xí)、問(wèn)題討論小組、科研項(xiàng)目小組等形式，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，探索“以學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力發(fā)展為主線(xiàn)、以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心”的教學(xué)方法改革途徑。如在智能計(jì)算課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生組成5人左右的討論小組后選擇感興趣的智能計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)下開(kāi)展小組討論，分析和尋找解決問(wèn)題的有效途徑，最終小組協(xié)作解決該問(wèn)題后撰寫(xiě)項(xiàng)目報(bào)告，并進(jìn)行口頭答辯。在問(wèn)題選擇中，可能是同一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，但不同小組對(duì)應(yīng)不同的方法，也可能是同一種方法，不同小組對(duì)應(yīng)不同問(wèn)題。通過(guò)這種小組內(nèi)的研討和探究，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野、提升理論思維能力，讓他們獲得發(fā)現(xiàn)知識(shí)的樂(lè)趣，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。在專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)中，突出科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)術(shù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共享環(huán)境建設(shè)。我們轉(zhuǎn)換管理和服務(wù)理念，以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站為平臺(tái)，開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課程及實(shí)踐教學(xué)的信息化建設(shè)。將信息管理系統(tǒng)分門(mén)別類(lèi)，進(jìn)行模塊化管理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，日常信息管理模塊發(fā)布信息，自學(xué)助手管理模塊提供自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)習(xí)資源共享模塊共享各種資源。信息化建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃，模塊實(shí)施，提升管理和學(xué)習(xí)效率。實(shí)驗(yàn)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)教師和學(xué)生全天24小時(shí)的開(kāi)放共享，大幅度提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)施用于人才培養(yǎng)的利用率，給學(xué)生提供自由寬松的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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