朱永剛

【摘要】從學(xué)生自身學(xué)習(xí)的迫切需求、教學(xué)改革的迫切需要和學(xué)校人才培養(yǎng)的迫切需要三個方面研究了地方高校開設(shè)公共數(shù)學(xué)實驗的迫切性和現(xiàn)實意義，探討了地方高校開設(shè)公共數(shù)學(xué)實驗的可行性和實施方法，強調(diào)了開設(shè)公共數(shù)學(xué)實驗課是一種積極且有效的教學(xué)改革途徑.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)實驗;教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

在21世紀第一個十年過去之后，高等學(xué)校公共數(shù)學(xué)的教學(xué)遇到了令人擔(dān)憂的境況，根據(jù)地方綜合性高校的特點，以三峽大學(xué)為例，三峽大學(xué)現(xiàn)有29個學(xué)院，70個本科專業(yè)，涵蓋理、工、文、醫(yī)、經(jīng)、管、法、教育、藝術(shù)九大學(xué)科門類，眾多專業(yè)需開設(shè)公共數(shù)學(xué)課程，雖然實施分級教學(xué)，但同一層次數(shù)學(xué)課程教學(xué)效果不佳，究其原因，主要是學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣在下降，對枯燥的課堂教學(xué)產(chǎn)生厭倦，對數(shù)學(xué)知識的不求甚解.這些現(xiàn)狀直接導(dǎo)致了三個方面的問題：一是學(xué)生的學(xué)業(yè)令人堪憂，二是教師的傳統(tǒng)教學(xué)難以為繼，三是人才培養(yǎng)的目標難以實現(xiàn).這就迫使我們盡快地開展教學(xué)研究與改革，嘗試各種積極且有效的方法或途徑，提高教學(xué)效果，提高人才質(zhì)量.教育部提出了高校非數(shù)學(xué)專業(yè)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)“把現(xiàn)代信息技術(shù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和解決問題的強有力工具”，利用計算機和數(shù)學(xué)軟件平臺，以學(xué)生為主體進行數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)，開設(shè)公共數(shù)學(xué)實驗課是一種積極且有效的教學(xué)改革途徑.在全校公共數(shù)學(xué)教學(xué)改革中，積極展開實驗教學(xué)，通過動手動腦，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?、邏輯推理能力和?chuàng)新能力.

一、 實施數(shù)學(xué)實驗有著它的迫切性和現(xiàn)實意義

1.開設(shè)數(shù)學(xué)實驗是學(xué)生自身學(xué)習(xí)的迫切需求

首先，增加學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣.通過對實際問題或數(shù)學(xué)問題的分析，感受信息技術(shù)在解決問題中的應(yīng)用，并在做數(shù)學(xué)實驗中體驗數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程.學(xué)生在求解探索過程中不僅能體會到理論與實踐之間的互動作用，而且能從結(jié)果的實際意義中看到了數(shù)學(xué)的價值，直觀理解相關(guān)的數(shù)學(xué)概念，提高對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣.

其次，突出學(xué)生的主體地位.數(shù)學(xué)實驗是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在實驗中主動地獲取知識，應(yīng)用知識，改變了以接受教師傳授知識為主的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生營造開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境.學(xué)生從問題出發(fā)，借助信息技術(shù)，通過親自設(shè)計和動手，體驗解決問題的過程，從實驗中去學(xué)習(xí)、探索和發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律.

最后，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.以往抽象的數(shù)學(xué)內(nèi)容一般只能通過思維、表象和想象領(lǐng)會，有些計算勞神勞力，耗盡心血，已無創(chuàng)新的樂趣.但在數(shù)學(xué)實驗中，一些與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的繁難運算，都能通過計算機進行，一些抽象知識也可以有直觀的表示，幫助學(xué)生從一些煩瑣、枯燥和重復(fù)性的工作中解脫出來，從而使他們擁有更多的動手、動腦、思考和探索機會，充分發(fā)揮其自主意識，發(fā)揮其創(chuàng)造性，充分挖掘其潛力，使不斷提出問題、解決問題的學(xué)習(xí)成為可能.

2.開設(shè)數(shù)學(xué)實驗是教學(xué)改革的迫切需要

現(xiàn)在這個時代很不一樣，微課，MOOCS，SPOCS，強力沖擊著傳統(tǒng)教學(xué)，甚至于顛覆傳統(tǒng)教學(xué)，各個高校也在緊跟潮流，紛紛建立各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺.但是數(shù)學(xué)課程不為所動，一本書，一支筆，一張紙，根本無視我們的學(xué)生變了，知識更新了，服務(wù)社會的需求更強烈了，傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)模式收效甚微，教師也很疲憊.數(shù)學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫.

將數(shù)學(xué)實驗引入數(shù)學(xué)教學(xué)，可以補充傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式，使對數(shù)學(xué)規(guī)律的認識走向了多元化，使數(shù)學(xué)技術(shù)更直接地被學(xué)生接受并轉(zhuǎn)化為適應(yīng)社會和未來工作需要的能力和素質(zhì).這一改革措施重要且有效.現(xiàn)在學(xué)生獲取知識的途徑很多，但怎么用數(shù)學(xué)，怎么解決實際問題，這方面能力比較欠缺，及時地開設(shè)數(shù)學(xué)實驗十分必要.

很多學(xué)者提倡在教學(xué)中倡導(dǎo)研究性學(xué)習(xí)，對于數(shù)學(xué)課程，進一步引進數(shù)學(xué)實驗，更能促進問題的解決，從而提出更新更好的問題去研究，極大地提升教學(xué)的質(zhì)量.

開設(shè)數(shù)學(xué)實驗，變被動為主動，變灌輸為研究，數(shù)學(xué)教學(xué)模式的這種積極有益的變革，才會更好地服務(wù)社會，與當(dāng)前社會對數(shù)學(xué)教育的需求保持一致.

3.開設(shè)數(shù)學(xué)實驗是學(xué)校人才培養(yǎng)的迫切需要

各個高校都明確自己的人才培養(yǎng)方案，三峽大學(xué)圍繞把學(xué)校建設(shè)成水電特色鮮明的高水平綜合性大學(xué)的辦學(xué)目標，以“雙服務(wù)”為辦學(xué)導(dǎo)向，進一步明確我校“高素質(zhì)、強能力、應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標定位，推進素質(zhì)教育，堅持教育創(chuàng)新，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，打造全面育人的人才培養(yǎng)課程體系;深化人才培養(yǎng)模式改革，構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為核心的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，全面提升學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量.突出兩個核心創(chuàng)新與實踐，實現(xiàn)一個“高素質(zhì)、強能力、應(yīng)用型”的目標.眾多工科專業(yè)的專業(yè)課程處處需要數(shù)學(xué)，或有數(shù)學(xué)的背景，或要進行數(shù)值的計算，或數(shù)學(xué)模型的建立與解決，或數(shù)學(xué)軟件的直接應(yīng)用，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，將導(dǎo)致專業(yè)學(xué)習(xí)困難，造成專業(yè)研究瓶頸，模仿尚且困難，何談創(chuàng)新與突破.加強數(shù)學(xué)實驗，鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，掌握數(shù)學(xué)建模，鍛煉解決實際問題的能力，是更好地學(xué)習(xí)專業(yè)課程的重要保證，是提升素質(zhì)與能力的前提，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的迫切需要.

二、開設(shè)數(shù)學(xué)實驗在地方高校是可行的

地方高校學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)自覺性有較大差異，統(tǒng)一要求、統(tǒng)一規(guī)格，顯然不現(xiàn)實，也不合理.既要保證基本的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，又要促進優(yōu)秀學(xué)生的成長.解決這個問題的一種探討是實施分層實驗，推進個性化實驗，要推進個性化實驗就必須給學(xué)生留有足夠的自主選擇余地.因此，設(shè)計多層次的開放性實驗項目，滿足具有不同興趣領(lǐng)域、不同基礎(chǔ)的學(xué)生的需求，使各個不同層次的學(xué)生都能取得盡可能大的收獲.

1.具體實驗對象和內(nèi)容

三峽大學(xué)有70多個本科專業(yè)，都開設(shè)了基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程，為了適應(yīng)新形式下的公共數(shù)學(xué)的大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)，在多年教學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，我們建立了三峽大學(xué)公共數(shù)學(xué)教學(xué)平臺，需設(shè)立多門公共數(shù)學(xué)課程實驗，其中包括大學(xué)數(shù)學(xué)《高等數(shù)學(xué)Ⅰ課程實驗》《高等數(shù)學(xué)Ⅱ課程實驗》《線性代數(shù)Ⅰ課程實驗》《線性代數(shù)Ⅱ課程實驗》《概率統(tǒng)計Ⅰ實驗》和《概率統(tǒng)計Ⅱ?qū)嶒灐贰稊?shù)學(xué)建?！芬赃m應(yīng)大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)的改革.

我們在現(xiàn)有教學(xué)學(xué)時內(nèi)有序開展數(shù)學(xué)實驗，層次分明.在高等數(shù)學(xué)課程中上學(xué)期劃出8個學(xué)時進行數(shù)學(xué)實驗，下學(xué)期也劃出8個學(xué)時進行數(shù)學(xué)實驗，實驗內(nèi)容詳見《高等數(shù)學(xué)實驗講義》;在線性代數(shù)課程中劃出4個學(xué)時進行數(shù)學(xué)實驗，在概率統(tǒng)計課程中劃出6個學(xué)時進行數(shù)學(xué)實驗，實驗內(nèi)容詳見《線性代數(shù)與概率統(tǒng)計實驗講義》.這些實驗屬于基礎(chǔ)實驗.

《數(shù)學(xué)建模》課程將有16學(xué)時進行數(shù)學(xué)實驗，實驗內(nèi)容詳見《數(shù)學(xué)建模講義》.這些實驗屬于中級實驗.

在此基礎(chǔ)上，對數(shù)學(xué)實驗感興趣的同學(xué)可選修數(shù)學(xué)實驗課程，內(nèi)有大量豐富的實驗，可結(jié)合各專業(yè)實際需求，預(yù)約進行實驗.這些實驗屬于專業(yè)實驗.

2.實驗擬達到的目標

通過基礎(chǔ)實驗，可以達到對公共數(shù)學(xué)課程的更為直觀的認識，簡化理論計算，注重軟件計算.

通過中級實驗，可達到對數(shù)學(xué)知識的前后貫穿，加深數(shù)學(xué)基礎(chǔ).

通過專業(yè)實驗，可達到對數(shù)學(xué)知識的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)解決實際問題的能力.

3.實施計劃

初期計劃：在課程教學(xué)過程中，合理安排課時及實驗內(nèi)容，完成基礎(chǔ)實驗，完善基礎(chǔ)實驗講義，試點部分班級.

中長期計劃：總結(jié)經(jīng)驗，調(diào)研其他高校，制定重點實驗、名牌實驗，推廣到全校學(xué)生當(dāng)中去.

長遠計劃：教學(xué)團隊力爭將“大學(xué)數(shù)學(xué)實驗”申報為名牌課程、精品課程.

開設(shè)數(shù)學(xué)實驗，可以讓學(xué)生熟悉數(shù)學(xué)，愛好數(shù)學(xué)，用上數(shù)學(xué)，再不斷融入最新科技成果來適應(yīng)實驗的分層次個性化需求，從而調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開發(fā)創(chuàng)新潛能，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展.

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