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(gè)方面研究了地方高校開(kāi)設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的迫切性和現(xiàn)實(shí)意義，探討了地方高校開(kāi)設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的可行性和實(shí)施方法，強(qiáng)調(diào)了開(kāi)設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

在21世紀(jì)第一個(gè)十年過(guò)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(diǎn)，以三峽大學(xué)為例，三峽大學(xué)現(xiàn)有29個(gè)學(xué)院，70個(gè)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(mén)類，眾多專業(yè)需開(kāi)設(shè)公共數(shù)學(xué)課程，雖然實(shí)施分級(jí)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(duì)數(shù)學(xué)的興趣在下降，對(duì)枯燥的課堂教學(xué)產(chǎn)生厭倦，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的不求甚解.這些現(xiàn)狀直接導(dǎo)致了三個(gè)方面的問(wèn)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(biāo)難以實(shí)現(xiàn).這就迫使我們盡快地開(kāi)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(wèn)題的強(qiáng)有力工具”，利用計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)軟件平臺(tái)，以學(xué)生為主體進(jìn)行數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)，開(kāi)設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、邏輯推理能力和?chuàng)新能力.

一、 實(shí)施數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有著它的迫切性和現(xiàn)實(shí)意義

1.開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題或數(shù)學(xué)問(wèn)題的分析，感受信息技術(shù)在解決問(wèn)題中的應(yīng)用，并在做數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程.學(xué)生在求解探索過(guò)程中不僅能體會(huì)到理論與實(shí)踐之間的互動(dòng)作用，而且能從結(jié)果的實(shí)際意義中看到了數(shù)學(xué)的價(jià)值，直觀理解相關(guān)的數(shù)學(xué)概念，提高對(duì)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(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)地獲取知識(shí)，應(yīng)用知識(shí)，改變了以接受教師傳授知識(shí)為主的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生營(yíng)造開(kāi)放性的學(xué)習(xí)環(huán)境.學(xué)生從問(wèn)題出發(fā)，借助信息技術(shù)，通過(guò)親自設(shè)計(jì)和動(dòng)手，體驗(yàn)解決問(wèn)題的過(guò)程，從實(shí)驗(yàn)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(guò)思維、表象和想象領(lǐng)會(huì)，有些計(jì)算勞神勞力，耗盡心血，已無(wú)創(chuàng)新的樂(lè)趣.但在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一些與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的繁難運(yùn)算，都能通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行，一些抽象知識(shí)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(lái)，從而使他們擁有更多的動(dòng)手、動(dòng)腦、思考和探索機(jī)會(huì)，充分發(fā)揮其自主意識(shí)，發(fā)揮其創(chuàng)造性，充分挖掘其潛力，使不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)成為可能.

2.開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)改革的迫切需要

現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代很不一樣，微課，MOOCS，SPOCS，強(qiáng)力沖擊著傳統(tǒng)教學(xué)，甚至于顛覆傳統(tǒng)教學(xué)，各個(gè)高校也在緊跟潮流，紛紛建立各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái).但是數(shù)學(xué)課程不為所動(dòng)，一本書(shū)，一支筆，一張紙，根本無(wú)視我們的學(xué)生變了，知識(shí)更新了，服務(wù)社會(huì)的需求更強(qiáng)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(shí)驗(yàn)引入數(shù)學(xué)教學(xué)，可以補(bǔ)充傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式，使對(duì)數(shù)學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)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(huì)和未來(lái)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(shí)的途徑很多，但怎么用數(shù)學(xué)，怎么解決實(shí)際問(wèn)題，這方面能力比較欠缺，及時(shí)地開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)于數(shù)學(xué)課程，進(jìn)一步引進(jìn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，更能促進(jìn)問(wèn)題的解決，從而提出更新更好的問(wèn)題去研究，極大地提升教學(xué)的質(zhì)量.

開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，變被動(dòng)為主動(dòng)，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(huì)更好地服務(wù)社會(huì)，與當(dāng)前社會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)教育的需求保持一致.

3.開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)校人才培養(yǎng)的迫切需要

各個(gè)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(biāo)，以“雙服務(wù)”為辦學(xué)導(dǎo)向，進(jìn)一步明確我?！案咚刭|(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，推進(jìn)素質(zhì)教育，堅(jiān)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(shí)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(gè)核心創(chuàng)新與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)一個(gè)“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”的目標(biāo).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(jìn)行數(shù)值的計(jì)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(qiáng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，掌握數(shù)學(xué)建模，鍛煉解決實(shí)際問(wèn)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(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的迫切需要.

二、開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jué)性有較大差異，統(tǒng)一要求、統(tǒng)一規(guī)格，顯然不現(xiàn)實(shí)，也不合理.既要保證基本的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，又要促進(jìn)優(yōu)秀學(xué)生的成長(zhǎng).解決這個(gè)問(wèn)題的一種探討是實(shí)施分層實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，要推進(jìn)個(gè)性化實(shí)驗(yàn)就必須給學(xué)生留有足夠的自主選擇余地.因此，設(shè)計(jì)多層次的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(gè)不同層次的學(xué)生都能取得盡可能大的收獲.

1.具體實(shí)驗(yàn)對(duì)象和內(nèi)容

三峽大學(xué)有70多個(gè)本科專業(yè)，都開(kāi)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(tái)，需設(shè)立多門(mén)公共數(shù)學(xué)課程實(shí)驗(yàn)，其中包括大學(xué)數(shù)學(xué)《高等數(shù)學(xué)Ⅰ課程實(shí)驗(yàn)》《高等數(shù)學(xué)Ⅱ課程實(shí)驗(yàn)》《線性代數(shù)Ⅰ課程實(shí)驗(yàn)》《線性代數(shù)Ⅱ課程實(shí)驗(yàn)》《概率統(tǒng)計(jì)Ⅰ實(shí)驗(yàn)》和《概率統(tǒng)計(jì)Ⅱ?qū)嶒?yàn)》《數(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?cè)诂F(xiàn)有教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)有序開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，層次分明.在高等數(shù)學(xué)課程中上學(xué)期劃出8個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，下學(xué)期也劃出8個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容詳見(jiàn)《高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)講義》;在線性代數(shù)課程中劃出4個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，在概率統(tǒng)計(jì)課程中劃出6個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容詳見(jiàn)《線性代數(shù)與概率統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)講義》.這些實(shí)驗(yàn)屬于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).

《數(shù)學(xué)建?！氛n程將有16學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容詳見(jiàn)《數(shù)學(xué)建模講義》.這些實(shí)驗(yàn)屬于中級(jí)實(shí)驗(yàn).

在此基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)感興趣的同學(xué)可選修數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，內(nèi)有大量豐富的實(shí)驗(yàn)，可結(jié)合各專業(yè)實(shí)際需求，預(yù)約進(jìn)行實(shí)驗(yàn).這些實(shí)驗(yàn)屬于專業(yè)實(shí)驗(yàn).

2.實(shí)驗(yàn)擬達(dá)到的目標(biāo)

通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以達(dá)到對(duì)公共數(shù)學(xué)課程的更為直觀的認(rèn)識(shí)，簡(jiǎn)化理論計(jì)算，注重軟件計(jì)算.

通過(guò)中級(jí)實(shí)驗(yàn)，可達(dá)到對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的前后貫穿，加深數(shù)學(xué)基礎(chǔ).

通過(guò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，可達(dá)到對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

3.實(shí)施計(jì)劃

初期計(jì)劃：在課程教學(xué)過(guò)程中，合理安排課時(shí)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，完善基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)講義，試點(diǎn)部分班級(jí).

中長(zhǎng)期計(jì)劃：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)研其他高校，制定重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、名牌實(shí)驗(yàn)，推廣到全校學(xué)生當(dāng)中去.

長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃：教學(xué)團(tuán)隊(duì)力爭(zhēng)將“大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)”申報(bào)為名牌課程、精品課程.

開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生熟悉數(shù)學(xué)，愛(ài)好數(shù)學(xué)，用上數(shù)學(xué)，再不斷融入最新科技成果來(lái)適應(yīng)實(shí)驗(yàn)的分層次個(gè)性化需求，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新潛能，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展.

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