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行动导向教学法在高职《应用数学》课程中的应用

2013-08-15广东邓洁朱小平康海刚桂改花

职业技术 2013年11期
关键词:应用数学导向建模

广东 邓洁 朱小平 康海刚 桂改花

教育的目的应该使受教育对象在知识、智力、能力等方面全面均衡发展,传授知识、启发心智、培养能力是相辅相成的整体结构。常用的教学法如讲授法、练习法、讨论法、参观法、实验法、辅导答疑等在人类知识传承的进程中发挥了积极有效的作用。数学是大学工科专业的基础课程,教学中较多秉持上述常用的教学方法,但数学难学,数学难教的困惑仍然是现今高职院校数学教学中没有突破的瓶颈,原因何在?出路何在?我院《应用数学》课程结合行动导向教学法做了一些教学改革尝试,试图摸索出一条教“有用的数学”之路。

一、高职数学教学实施行动导向教学法的必要性与适用性

高职数学课堂普遍有一种现象“说者津津,听者昏昏”。高职学生学习的情绪化较强,对感兴趣的学习积极性高,对枯燥内容的学习积极性较低;数学基础薄弱,没有什么学习方法,对理解起来有困难的知识,往往认为自己学不会,容易放弃努力;由于中学阶段学习成绩不佳,不太受到老师的重视与鼓励,普遍自信心不足;习惯听从老师安排,学习主动性欠缺;大多高职学生学习动机是为今后找一份好工作,获得高薪酬,所以他们常常问“学数学对我今后找工作有什么关系?数学这么难学,学了有什么用处?”如果没有看到数学学习对未来就业有直接的作用,学生对数学课就抱着混过的态度,这些因素导致数学教学陷入老师是为教而教、劳而无功,学生为考试而学、学而无用的状况。虽然以上所说的困境是高职数学教学的现状,但想学习、勤努力的学生还是大有人在,老师如何合理有效的引导帮助,为学生创造参与的机会和收获成功的良好心理体验,激发他们潜在的学习热情和能力成为老师要着力解决的问题。行动导向教学法正是非常强调学生的主观能动性,其基本理念是以能力为本位,目标是培养学生的关键能力(专业能力、方法能力、社会能力),让学生在活动中培养兴趣,积极主动地学习,让学生学会学习。在行动导向教学法中,教师负责设计课题、提供信息资料和学习材料,教学以学生活动为主,以学生为中心,在老师的组织引导和同学相互探讨下,学生自主学习完成任务,并自行反馈和评价。置身于每一项任务中,学生必然需要理论知识和实践动手,只是学习的环境方式与从小到大的所经历熟悉的传统教学相比发生了巨大的变化,这种变化符合高职学生的求新、求趣、求变心理。

高等职业教育培养目标是为生产、管理和服务一线培养技术技能型人才。高等职业教育越来越重视对学生综合素质和职业岗位技能的培养,行动导向教学法是一种以“实践为导向”的教育,它注重实践性教学环节,突出职业实践能力的综合培养,学生在获得真知的同时,必然引起思维和行动方式、动手能力和技能、习惯和情感、自我认知能力和自信心、团队合作等素质的提高。

二、行动导向教学法在《应用数学》课程教学中的实践尝试

行动导向教学法不是指一种具体的教学法,而是以“学生活动为中心,以能力培养为本位”为教学理念的多种教学法,包括:项目教学法,案例教学法、任务驱动教学法、引导文教学法、头脑风暴法、角色扮演教学法、模拟教学法等。为适应计算机类不同专业对数学知识与方法训练需求的差异和各专业分配给数学课程学时的不同,本课程在教学中进行了学习内容模块划分——理论基础模块、数学实验模块、数学综合应用模块。根据教学内容,分别选取其中的方法进行教学。

(一)任务驱动教学法

数学实验模块我们采用了任务驱动教学法。此模块内容基于MATLAB软件,结合理论基础模块的数学知识,设计了MATLAB基本操作、数组运算、作图、矩阵运算、符号运算、数值运算、数据拟合、概率统计分析、编程初步等子模块。首先熟悉掌握MATLAB系统函数的格式化编程,解决理论基础模块中的相关运算。然后对学过的《算法基础》理论中的例子用MATLAB编程实现。教师课前编写好学生完成的实验任务报告,任务在课内完成。对实验中出现的问题学生通过自己去理解教材和资料,与同学讨论,向老师提问来寻求解决。数学实验使学生多一种对数学理论体验式学习途径,人人都能参与,人人都能动手,他们有很直接的成就感,减轻了对数学学习的畏惧心理,提升了学习兴趣。学生在主动探究中训练了逻辑思维,简化运算,通过算法编程,自然而然体会数学知识和数学思想,体会数学的应用。

(二)案例教学法

案例教学法是通过一个具体教育情境的描述,引导学生对这些特殊情境进行讨论的一种教学方法。数学综合应用模块采用了案例教学法,学习目标是使学生认识和运用数学模型,我们选择了六个数学模型:初等函数模型、随机概率模型、古典密码模型、金融数学模型、网络优化模型、微分方程模型。建模问题是教学案例,学生以建模论文的形式完成。这个模块是在学习了基础数学理论和具备MATLAB操作能力基础上的综合应用能力训练,使学生在解数学应用题经验上,对用数学工具、数学方法、数学思维描述与解决实际问题有一个更全面的认知,不仅加深了阅读能力训练,而且增加了写作能力培养。数学建模的一般步骤是:模型的准备(问题分析)→模型假设→模型建立→模型求解→模型的分析与检验。所以案例教学法的教学过程是:待解决的问题→分析简化问题→建立模型→求解模型→结果检验→推广。老师设定待解决的实际问题,设计论文模版,提供相应的阅读参考材料和论文资料,允许学生利用网络资源。老师在提出建模问题后,需要适当讲授关于数学模型的推导,用相关的简单问题进行建模练习引导,学生独立或合作完成其余步骤。案例教学要保证学生通过阅读思考与讨论能够动手处理,选取案例时要控制好难易度、问题的启发性和数学知识的延伸性,不要包含综合性问题,篇幅不能太长。案例教学的宗旨不是传授最终真理,而是通过一个个具体案例的讨论和思考,去诱发学生的创造潜能,甚至不在乎能不能得出正确答案,真正重视的是得出答案的思考过程。

(三)项目导向教学法

为使具有良好钻研精神和创新能力的学生得到针对性的训练,为他们提供一个展示潜力与能力的平台,《应用数学》课程教学搭建了课堂普及性教学→建模选修提高性教学→全国大学生数学建模竞赛集训三级渐次提高的教学链。每年在暑假期间对选拔出来参加全国大学生数学建模竞赛的学生,采用项目导向教学法集训。参加数学建模竞赛是真实体验完成一个科研项目的过程,学生经历行动导向教学法模式中“信息、计划、决策、实施、检查、评估”六个行为步骤。每个队自行选择项目,内部讨论,工作分工,确定完成进度,然后反复地思考探讨查阅资料,想法有冲突时争论,撞击出好的思路,全神贯注投入建立数学模型,编程求解,检验评价模型,论文成果展示。困难、压力、坚持、一点点进展的快乐贯穿他们整个比赛过程。教练组老师的工作是收集建模竞赛的相关信息,探讨赛题的方向趋势,确定培训的重点专题,制定详细的培训计划,明确老师分工职责,组织学生模拟正式比赛,以学生完成为主,重在师生共同点评论文成果,激发学生反思提高。

三、行动导向教学法指导下《应用数学》课程教学成效

教学实践的结果表明,学生普遍比较喜欢MATLAB上机学习的形式和体验,新鲜有趣,在老师布置的任务驱动下能精力专注,通过阅读实验指导,向老师提问和相互交流,大多数学生都能完成任务,特别是理论课有些吃力的学生,发现自己也能读懂教材,可以动手操作,学生“尝试应用数学”的愿望得到最基本满足。数学实验模块的教学效果从学生愿意学习,主动完成任务,不拷贝复制应付的态度上得到体现。

数学模型就是一种“有用的数学”。将数学知识、思想和方法应通过数学模型综合应用在生产、管理和生活的实际中。把一个建模任务以数学论文的形式完成,学生首先感到很困难,但坚持下去,通过查阅资料,小组合作完成的过程带给学生与以往很不一样的体验,所谓“不经历风雨,怎么见彩虹”。改变了学生对数学只是做做计算题,在书本上学学,用来考试,数学无用的狭隘认识。不一定做的很完美,但完成论文所经历的就像学生在企业实习一个月的收获,感觉比在学校学习一年学到更多。学生反馈“案例教学法训练了思维,能自由地思考,锻炼了计算机应用能力、检索文献的能力,学习新知识的能力,增强了学习自信心,写论文对自己是很好的经历,相信对于今后的学习有一定影响”。

参加了数学建模的学生,在学校能很快被专业老师选中进入项目组和竞赛队,成为其中的骨干。企业招聘中对有参加数学建模经历的求职者优先考虑,学生在建模竞赛活动所培养和形成的方法能力、社会能力被认识和肯定。在项目教学法训练下,具有创新精神和独立钻研能力的优秀学生脱颖而出。从2009年开始参加的每届全国大学生数学建模竞赛,我们均取得全国一等奖、二等奖的佳绩,尤其是2010年,五个参赛队中两个获得全国一等奖并获“高教社”杯,已有三篇学生数学竞赛论文在《工程数学学报》上发表。

四、结束语

项目班、订单班教学组织形式是新一轮高职教育改革的导向,是培养高技能应用型人才,更新教师教学观念,激发学校与企业合作的切实有效途径。数学课程教学中采用行动导向的教学方法,不仅能提高课程本身教学实效,而且为专业课程工学结合教学模式打下良好基础。

[1]颜筱红.行动导向教学法指导下的高职数学建模教学[J].科技信息,2010年第1期,563-564.

[2]王翠苒,李梦川.浅谈行动导向教学法在高职经济数学中的应用[J].林区教学,2012年第2期,9-10.

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