方明　江本赤　梁利東　鐘相強

摘要：針對《計算方法》課程教學(xué)特點，建立以工程問題為導(dǎo)向的教學(xué)項目案例庫，完成以項目驅(qū)動為導(dǎo)向的教學(xué)模式設(shè)計，構(gòu)建以“回歸工程”為導(dǎo)向的課程考核評價體系，實現(xiàn)工程教育“回歸工程”的教學(xué)本質(zhì)。

關(guān)鍵詞：回歸工程;計算方法;教學(xué)模式;課程評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0097-02

隨著“新工科”教育的發(fā)展，工程教育已由學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，學(xué)科交叉與融合成為工程教育改革發(fā)展的新態(tài)勢[1]。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革進程中，“回歸工程”將成為工程教育改革發(fā)展的新趨勢[2]。

《計算方法》課程是一門針對科學(xué)與工程計算過程中必不可少的環(huán)節(jié)-數(shù)值計算過程而設(shè)立，是數(shù)學(xué)原理與實際問題和計算機的有機結(jié)合，具有廣泛的實際應(yīng)用價值，同時也是科學(xué)問題“回歸工程”的基礎(chǔ)工具，是機械類專業(yè)本科生的一門重要基礎(chǔ)課，是學(xué)生今后專業(yè)課學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和工程設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[3]。

然而，在《計算方法》課程教學(xué)中，學(xué)生只將其作為一門純數(shù)學(xué)理論課來學(xué)，缺乏工程應(yīng)用意識，課程的學(xué)習(xí)只是單純的以考試為目的，多為被動式學(xué)習(xí)，導(dǎo)致課程的學(xué)習(xí)過程枯燥以及學(xué)習(xí)興趣與動力丟失[4]。本文針對《計算方法》上述教學(xué)問題，結(jié)合課程團隊多年的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)模式改革以及課程考核評價等方面提出改革措施，實現(xiàn)“回歸工程”的教學(xué)本質(zhì)。

1 以工程問題為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

目前，本科生《計算方法》的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括：非線性方程的求解、線性方程組的求解、插值與擬合、數(shù)值微積分和常微分方程的數(shù)值解法等。學(xué)習(xí)內(nèi)容比較枯燥，學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容只是被動接受，導(dǎo)致對所學(xué)知識印象不深，容易遺忘，難以學(xué)以致用。因此，以學(xué)生之前專業(yè)課學(xué)習(xí)中的工程問題為導(dǎo)向，建立工程問題模型案例庫，以工程案例庫中項目為驅(qū)動，讓學(xué)生明白課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的實用性，激發(fā)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

在數(shù)值微積分計算方法教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中，以實際問題為導(dǎo)向，例如：建筑上用的一種鋁制波紋瓦是用一種機器將一塊平整的鋁板壓制而成，如果要求波紋瓦長2m，每個波紋的高度（從中心線）為3cm，且每個波紋以近似18cm為一個周期，求制做一塊波紋瓦所需鋁板的長度L。

這個實際問題就是要求由函數(shù)[f（x）=sinx]給定的曲線，從x=0到x=2m間的弧長L。

針對上述實際問題，學(xué)生們的第一種求解方法就是運用高等數(shù)學(xué)中所學(xué)的弧長公式進行求解，所求的弧長可表示為：

上述積分為第二類橢圓積分，被積函數(shù)的原函數(shù)很復(fù)雜，導(dǎo)致難以求解。學(xué)生們在求解遇到挫折后，對數(shù)值積分求解算法的學(xué)習(xí)積極性將會受到激發(fā)，同時也將讓學(xué)生們明白，本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)比之前的數(shù)學(xué)理論學(xué)習(xí)實用性更強，從而進一步調(diào)動大家的學(xué)習(xí)熱情。

2 以項目驅(qū)動為導(dǎo)向的教學(xué)模式設(shè)計

1） 傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的不足

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，學(xué)生和老師可有面對面進行直接交流，具有學(xué)生可以通過老師的表情、眼神、語氣等方式，來找到問題的解決方向。但課堂教學(xué)時間的限制，使得課程的教學(xué)僅僅局限在課程內(nèi)容層面，難以抽出時間去解決課程內(nèi)容的工程應(yīng)用問題，從而導(dǎo)致學(xué)生對課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的理解，僅僅是為了順利通過考試。

2） 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的出現(xiàn)將可以克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的不足。當(dāng)前，所謂的翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂的“先教后學(xué)”的教學(xué)模式變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”的模式。然而，這種教學(xué)模式在實施過程中存在學(xué)生學(xué)習(xí)驅(qū)動力不足的現(xiàn)狀。為了克服翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的不足，結(jié)合信息化教學(xué)方法的發(fā)展，面向“回歸工程”的教學(xué)目標(biāo)，提出一種項目驅(qū)動為導(dǎo)向翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的新模式。

3） 項目驅(qū)動翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計

項目驅(qū)動為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是以項目完成情況作為學(xué)生本部分知識點掌握情況的評價指標(biāo)，具體操作過程為：

（1）授課教師發(fā)布學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的項目案例以及學(xué)習(xí)資料;

（2）學(xué)生通過老師提供的資料自行完成課程相應(yīng)知識點的學(xué)習(xí);

（3）老師提供課外互動交流的平臺和方式，及時解決學(xué)生自學(xué)存在的問題;

（4）課堂教學(xué)主要是學(xué)生自學(xué)成果和方法分享交流，以便了解學(xué)生對所學(xué)知識點的掌握情況;

（5）最后課堂點評和評價學(xué)生工程項目完成情況。

這一教學(xué)模式的改進可以一定程度的緩解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)時間緊的壓力，也可以提高學(xué)生的自學(xué)能力。最后課堂點評和評價環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生進一步了解工程項目的解決路徑，提升學(xué)生的工程化應(yīng)用能力。

3 以“回歸工程”為導(dǎo)向的課程考核評價方法

3.1 基于項目完成情況評價方法的過程考核體系的建立

以課程章節(jié)內(nèi)容為基礎(chǔ)，完成項目案例庫的建設(shè)，并以章節(jié)內(nèi)容中重要知識點為評價關(guān)鍵點，建立項目完成度評價體系，具體單個評價關(guān)鍵點評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

項目完成度評價內(nèi)容包括關(guān)鍵點目標(biāo)完成度評價和項目關(guān)鍵點完成情況分析，具體計算方法如下。

其中，項目關(guān)鍵點得分80為完成基本分，60-79分段則關(guān)鍵點完成度小于1，少于60分則關(guān)鍵點未完成，多于80分則關(guān)鍵點完成度大于1。

3.2 以學(xué)生為中心的課程考核體系的建立

為了扭轉(zhuǎn)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)只是為了取得期末考試高分的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，加大過程考核權(quán)重，建立以課程過程考核為主，期末考核為輔的課程評價體系。期末考核內(nèi)容以工程應(yīng)用內(nèi)容為主，融入工程應(yīng)用的思考與見解，以便提升學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識。具體課程考核評價標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

4 結(jié)束語

結(jié)合新工科教育發(fā)展趨勢，思考將“回歸工程”的教育理念融入《計算方法》課程教學(xué)中來，改變傳統(tǒng)課程教育枯燥、學(xué)習(xí)驅(qū)動力不足、評價過程不完善的教學(xué)現(xiàn)狀。以工程問題為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，讓學(xué)生明白課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的實用性，激發(fā)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性;以項目驅(qū)動為導(dǎo)向的教學(xué)模式設(shè)計，可以一定程度的緩解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)時間緊的壓力，也可以提高學(xué)生的自學(xué)能力;以“回歸工程”為導(dǎo)向的課程考核評價方法，提升過程考核的權(quán)重，讓學(xué)生平時學(xué)習(xí)動力更足，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 陸國棟，李拓宇.新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[3] 劉華鎣.計算方法及程序?qū)崿F(xiàn)[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[4] 王金柱.《計算方法》課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].陜西教育學(xué)院學(xué)報，2011，27（1）：81-83.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】