摘要：CDIO教學(xué)模式對(duì)工科數(shù)學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)提出了更高的要求。為了適應(yīng)高等教育的發(fā)展與人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需要，推進(jìn)新的人才培養(yǎng)體制與模式改革，體現(xiàn)現(xiàn)代教育的思想理念，針對(duì)目前工科數(shù)學(xué)課程存在的矛盾，提出了教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化與構(gòu)建“多元化”的教學(xué)體系的設(shè)想。
關(guān)鍵詞：CDIO教學(xué)模式；工科數(shù)學(xué)；多元化；教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0052-03
隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代企業(yè)單位對(duì)高水平的工程技術(shù)人才的需求不斷增加，操作能力強(qiáng)的技能型人才深受企業(yè)單位的歡迎，而一些理論知識(shí)水平很高的大學(xué)畢業(yè)生卻有很多被企業(yè)拒之門外。原因是這些大學(xué)畢業(yè)生雖然具備了很好的理論知識(shí)，但是缺乏實(shí)踐創(chuàng)造能力，不能學(xué)以致用。這些現(xiàn)象不得不引起高等教育的重視。CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。近年來，許多工科院校都在這種教育模式的理念下不斷探索新的教學(xué)方面的改革與創(chuàng)新，以期培養(yǎng)出高級(jí)的工程專業(yè)人才。這種模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生更能適應(yīng)社會(huì)的需求，也深受社會(huì)和企業(yè)的歡迎[1]。因此，這也對(duì)工科院校數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)提出了更高的要求。工科數(shù)學(xué)的相關(guān)課程是理工科院校相關(guān)專業(yè)的必備基礎(chǔ)課程，其中包括《高等數(shù)學(xué)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《線性代數(shù)》、《解析幾何》、《復(fù)變函數(shù)》等，是高等理工科院校有關(guān)專業(yè)的必修通識(shí)教育基礎(chǔ)課程，是工科學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程不可或缺的內(nèi)容[2]，它們?cè)跀?shù)學(xué)的其他分支中都有重要的應(yīng)用。作為一種強(qiáng)有力的工具，它們被廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)的眾多領(lǐng)域；其次，工科數(shù)學(xué)類課程在工科院校的涉及面非常廣，涉及的專業(yè)和學(xué)生人數(shù)在逐年增多。為了適應(yīng)新形勢(shì)，推進(jìn)教育模式的改革，體現(xiàn)現(xiàn)代教育的理念，我們需要改進(jìn)傳統(tǒng)的工科數(shù)學(xué)教學(xué)模式。因此優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容，建立以培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的教學(xué)體系具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。
一、工科數(shù)學(xué)類課程教學(xué)存在的矛盾
1.學(xué)時(shí)少與教學(xué)量的矛盾。隨著教學(xué)改革步伐的日益加快，各門數(shù)學(xué)課程的學(xué)時(shí)在不斷壓縮。但由于課程自身的迅速發(fā)展，教師要把很多新知識(shí)和新思想充實(shí)到課程中，并傳授給學(xué)生，因此有些內(nèi)容得不到細(xì)致的講解，課程總是那些經(jīng)典理論。教師來不及拓展，易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這使得課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生矛盾，收不到良好的教學(xué)效果，極大地限制了課程的發(fā)展和學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新實(shí)踐能力的開發(fā)。
2.教材與教學(xué)內(nèi)容的矛盾。教材作為教學(xué)的一個(gè)重要載體，對(duì)教學(xué)質(zhì)量起著重要作用。許多工科院校的工科數(shù)學(xué)類課程在不同專業(yè)中使用的是統(tǒng)一的教材，對(duì)專業(yè)的區(qū)分度不大，不能有效地利用課上時(shí)間更大范圍地給予學(xué)生最有用處的“養(yǎng)分”，且教材內(nèi)容千篇一律，已顯陳舊。而教師在教學(xué)中往往希望對(duì)此加以更新，放棄一些陳舊內(nèi)容，添加一些新觀點(diǎn)、新內(nèi)容。這便產(chǎn)生了教學(xué)內(nèi)容與教材有部分脫節(jié)的現(xiàn)象。
3.理論與應(yīng)用的矛盾。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新協(xié)作能力是CDIO教育模式的重要之一。高度的抽象性和嚴(yán)密的邏輯性是數(shù)學(xué)類課程兩個(gè)顯著的特性。在教學(xué)中，我們往往只注重理論，忽略實(shí)踐，對(duì)于工程實(shí)例分析和數(shù)學(xué)軟件的應(yīng)用，比如，Matlab數(shù)值計(jì)算、Mathematic以及一些統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用涉及較少，甚至從未涉及，實(shí)驗(yàn)課也很少開展。因此，學(xué)生對(duì)知識(shí)缺乏感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)興趣不濃厚，從而在理論的深度與應(yīng)用的廣度上不能很好地結(jié)合，使課堂教學(xué)不夠“生動(dòng)”，學(xué)生實(shí)踐能力較弱。
4.傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代化輔助教學(xué)工具的矛盾。近些年，多媒體課件正在被逐漸使用來進(jìn)行輔助教學(xué)，其優(yōu)點(diǎn)是形象、具體。多媒體課件不但能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也使一些較深的教學(xué)內(nèi)容更易被學(xué)生接受。但是，它也有著“后頁(yè)看不到前頁(yè)”的局限性，且在教學(xué)中有大面積使用的趨勢(shì)。我們必須注意到人的認(rèn)知規(guī)律是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不能讓多媒體輔助教學(xué)“解放”了教師，“壓垮”了學(xué)生[3]。
5.課程之間缺少聯(lián)系的矛盾。現(xiàn)在，《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論》等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的聯(lián)系雖然已被廣泛關(guān)注，但是交叉性的教學(xué)研究不夠深入。這就造成了有的學(xué)生往往只對(duì)其中部分內(nèi)容感興趣，對(duì)課程之間相關(guān)性的理解不夠深刻。基于以上這些矛盾，如何對(duì)工科數(shù)學(xué)類課程進(jìn)行教學(xué)改革，構(gòu)建適合新形勢(shì)下人才培養(yǎng)目標(biāo)要求的課程內(nèi)容體系和教學(xué)模式，是一個(gè)迫切需要研究與探索的課題。因此，我提出了教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化與構(gòu)建“多元化”教學(xué)體系的設(shè)想。
二、教學(xué)內(nèi)容分層優(yōu)化
為了適應(yīng)CDIO教育模式的理念，工科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)首先要從教學(xué)內(nèi)容上做改革。教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)的重要組成部分。我們要將教學(xué)內(nèi)容從注重知識(shí)傳授向重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)各專業(yè)的不同需要，在已有教材的基礎(chǔ)上，在不觸動(dòng)核心內(nèi)容的前提下，適當(dāng)?shù)匕迅鲗I(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及高新技術(shù)知識(shí)帶到課堂中去，從實(shí)踐的角度以現(xiàn)代的觀點(diǎn)講解經(jīng)典的內(nèi)容，編寫與各專業(yè)需求相適應(yīng)的教材，使教學(xué)內(nèi)容分層分類，滿足各專業(yè)的各類需求。主要把課程分成兩大塊，一塊是基礎(chǔ)知識(shí)部分，是所有工科專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)；另一塊是專題部分，把課程中的應(yīng)用內(nèi)容根據(jù)專業(yè)需要分成若干個(gè)專題。這樣既可以解決課程之間缺少聯(lián)系的矛盾，同時(shí)，教師可以根據(jù)不同專業(yè)分層教學(xué)，對(duì)內(nèi)容的選擇性較大。這一教材的建設(shè)將極大地緩解教材與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，而對(duì)課程內(nèi)容的分層優(yōu)化，也能緩解學(xué)時(shí)與教學(xué)量的矛盾。
三、多元化教學(xué)體系的構(gòu)建
Mc.Kinsey Global Institute在2005年10月發(fā)表的一份報(bào)告顯示，2005年中國(guó)畢業(yè)的約60萬工程技術(shù)人才中僅有不到10%能夠適應(yīng)國(guó)際化的大環(huán)境。他認(rèn)為最主要的原因是“中國(guó)教育偏重于理論，中國(guó)學(xué)生幾乎沒有受到project和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，相比之下在歐洲一些國(guó)家CDIO教育模式下的學(xué)生可以以團(tuán)隊(duì)方式解決實(shí)際問題”。國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)都表明CDIO“做中學(xué)”的理念和方法是先進(jìn)可行的，適合工科教育教學(xué)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的改革[4]。因此在工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課的教學(xué)中有必要構(gòu)建多元化的教學(xué)體系，使教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”相輔相成，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
1.教學(xué)方法和教學(xué)手段多元化。教師要拒絕“滿堂灌”的現(xiàn)象，以啟發(fā)式教學(xué)為主導(dǎo)思想，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，尊重學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，通過引導(dǎo)、點(diǎn)撥、討論等方法，教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)和運(yùn)用知識(shí)，嘗試把時(shí)間交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生用小組討論、上臺(tái)演示、角色扮演等方式讓學(xué)生在教學(xué)中多參與、多實(shí)踐；同時(shí)處理好“放”與“收”的關(guān)系，要放手給學(xué)生自主探究、獨(dú)立思考、使其自悟；并且教師要對(duì)教材的重難點(diǎn)及學(xué)生的疑點(diǎn)及時(shí)加以點(diǎn)撥和引導(dǎo)。
2.教學(xué)資源多元化。工科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)資源仍舊是局限于課本和有限的一些參考書，往往不利于學(xué)生的個(gè)性、全面、自由發(fā)展，因此，在教學(xué)資源上應(yīng)有所更新和改進(jìn)。首先，充分利用已有的文本資源，教師有目的地指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)、預(yù)習(xí)、分析、思考、解答，引導(dǎo)學(xué)生探究、總結(jié)學(xué)習(xí)規(guī)律；給學(xué)生提供機(jī)會(huì)自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。其次，教師善于挖掘?qū)嵗Y源，就不同專業(yè)多舉實(shí)例，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)。例如，Matlab數(shù)值計(jì)算和工程實(shí)例分析，教師安排學(xué)生參與到科研、工程設(shè)計(jì)或者數(shù)學(xué)建模中去，讓學(xué)生親力親為，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)的情感。再次，教師合理運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源，建立網(wǎng)絡(luò)課堂，使用計(jì)算機(jī)環(huán)境，完善與制作電子教案、多媒體課件、難題解答、教學(xué)錄像、習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)，并掛在網(wǎng)站上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)答疑平臺(tái)，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，使其作為課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充，同時(shí)也可以培養(yǎng)和提高學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)的能力。最后，教師還要及時(shí)捕捉學(xué)生思維資源，激活學(xué)生的思維潛能，讓學(xué)生敢于提出不同的意見和問題并將其帶進(jìn)課堂，讓問題在教學(xué)中得到關(guān)注，使之不斷地變得清晰明朗，從而使創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)落到實(shí)處。
3.考核方式多元化。工科數(shù)學(xué)類課程考核還是沿襲傳統(tǒng)的應(yīng)試模式，在考試內(nèi)容上區(qū)分度很小，方法單一，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生為考試而學(xué)。因此，我們可以嘗試使考核融入到教學(xué)過程中來，根據(jù)專業(yè)實(shí)際采用閉卷考試、開卷考試、單元測(cè)試、隨堂討論、實(shí)踐類考試（例如，給出實(shí)例要學(xué)生用matlab軟件或數(shù)值模擬進(jìn)行計(jì)算）等多元化的靈活多變的考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
總之，為了適應(yīng)CDIO教學(xué)模式，在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育的新形勢(shì)下，只有對(duì)工科數(shù)學(xué)課程體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?a href="http://m.cnyhmy.com/doc/gaige/" target="_blank" class="keylink">改革，才能加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底，使學(xué)生靈活地將工科數(shù)學(xué)作為一個(gè)強(qiáng)有力的工具應(yīng)用在實(shí)踐中，培養(yǎng)出越來越多的創(chuàng)新型建設(shè)型人才。
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基金項(xiàng)目：安徽省省級(jí)教研項(xiàng)目（2012jyxm383）；安徽大學(xué)本科教學(xué)工程教研項(xiàng)目（JYXM201305）。
作者簡(jiǎn)介：謝娟（1980-），女，安徽淮北人，碩士研究生，副教授，研究方向：概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)。