CDIO模式下工科数学课程体系教学模式的改革与探讨

谢娟+邱剑锋+别荣军

摘要：CDIO教学模式对工科数学相关课程的教学提出了更高的要求。为了适应高等教育的发展与人才培养战略的需要，推进新的人才培养体制与模式改革，体现现代教育的思想理念，针对目前工科数学课程存在的矛盾，提出了教学内容分层优化与构建“多元化”的教学体系的设想。

关键词：CDIO教学模式；工科数学；多元化；教学内容分层优化

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0052-03

随着经济技术的高速发展，越来越多的现代企业单位对高水平的工程技术人才的需求不断增加，操作能力强的技能型人才深受企业单位的欢迎，而一些理论知识水平很高的大学毕业生却有很多被企业拒之门外。原因是这些大学毕业生虽然具备了很好的理论知识，但是缺乏实践创造能力，不能学以致用。这些现象不得不引起高等教育的重视。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验。近年来，许多工科院校都在这种教育模式的理念下不断探索新的教学方面的改革与创新，以期培养出高级的工程专业人才。这种模式下培养出来的学生更能适应社会的需求，也深受社会和企业的欢迎[1]。因此，这也对工科院校数学基础课程的教学提出了更高的要求。工科数学的相关课程是理工科院校相关专业的必备基础课程，其中包括《高等数学》、《概率论与数理统计》、《线性代数》、《解析几何》、《复变函数》等，是高等理工科院校有关专业的必修通识教育基础课程，是工科学生进一步学习相关后续课程不可或缺的内容[2]，它们在数学的其他分支中都有重要的应用。作为一种强有力的工具，它们被广泛应用于自然科学的众多领域；其次，工科数学类课程在工科院校的涉及面非常广，涉及的专业和学生人数在逐年增多。为了适应新形势，推进教育模式的改革，体现现代教育的理念，我们需要改进传统的工科数学教学模式。因此优化课程的教学内容，建立以培养具有竞争力的高素质应用型人才为目标的教学体系具有很强的实际意义。

一、工科数学类课程教学存在的矛盾

1.学时少与教学量的矛盾。随着教学改革步伐的日益加快，各门数学课程的学时在不断压缩。但由于课程自身的迅速发展，教师要把很多新知识和新思想充实到课程中，并传授给学生，因此有些内容得不到细致的讲解，课程总是那些经典理论。教师来不及拓展，易使学生产生厌学情绪。这使得课时和教学内容产生矛盾，收不到良好的教学效果，极大地限制了课程的发展和学生学习创新实践能力的开发。

2.教材与教学内容的矛盾。教材作为教学的一个重要载体，对教学质量起着重要作用。许多工科院校的工科数学类课程在不同专业中使用的是统一的教材，对专业的区分度不大，不能有效地利用课上时间更大范围地给予学生最有用处的“养分”，且教材内容千篇一律，已显陈旧。而教师在教学中往往希望对此加以更新，放弃一些陈旧内容，添加一些新观点、新内容。这便产生了教学内容与教材有部分脱节的现象。

3.理论与应用的矛盾。培养学生的实践和创新协作能力是CDIO教育模式的重要之一。高度的抽象性和严密的逻辑性是数学类课程两个显著的特性。在教学中，我们往往只注重理论，忽略实践，对于工程实例分析和数学软件的应用，比如，Matlab数值计算、Mathematic以及一些统计软件的应用涉及较少，甚至从未涉及，实验课也很少开展。因此，学生对知识缺乏感性认识，学习兴趣不浓厚，从而在理论的深度与应用的广度上不能很好地结合，使课堂教学不够“生动”，学生实践能力较弱。

4.传统教学方式与现代化辅助教学工具的矛盾。近些年，多媒体课件正在被逐渐使用来进行辅助教学，其优点是形象、具体。多媒体课件不但能提高学生的学习兴趣，而且也使一些较深的教学内容更易被学生接受。但是，它也有着“后页看不到前页”的局限性，且在教学中有大面积使用的趋势。我们必须注意到人的认知规律是一个循序渐进的过程，不能让多媒体辅助教学“解放”了教师，“压垮”了学生[3]。

5.课程之间缺少联系的矛盾。现在，《高等数学》、《线性代数》、《概率论》等数学基础课程与专业课程之间的联系虽然已被广泛关注，但是交叉性的教学研究不够深入。这就造成了有的学生往往只对其中部分内容感兴趣，对课程之间相关性的理解不够深刻。基于以上这些矛盾，如何对工科数学类课程进行教学改革，构建适合新形势下人才培养目标要求的课程内容体系和教学模式，是一个迫切需要研究与探索的课题。因此，我提出了教学内容分层优化与构建“多元化”教学体系的设想。

二、教学内容分层优化

为了适应CDIO教育模式的理念，工科数学类课程的教学首先要从教学内容上做改革。教学内容是课堂教学的重要组成部分。我们要将教学内容从注重知识传授向重视能力和素质培养转变，为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容。根据各专业的不同需要，在已有教材的基础上，在不触动核心内容的前提下，适当地把各专业实践经验及高新技术知识带到课堂中去，从实践的角度以现代的观点讲解经典的内容，编写与各专业需求相适应的教材，使教学内容分层分类，满足各专业的各类需求。主要把课程分成两大块，一块是基础知识部分，是所有工科专业学生必须掌握的基础知识；另一块是专题部分，把课程中的应用内容根据专业需要分成若干个专题。这样既可以解决课程之间缺少联系的矛盾，同时，教师可以根据不同专业分层教学，对内容的选择性较大。这一教材的建设将极大地缓解教材与教学内容的矛盾，而对课程内容的分层优化，也能缓解学时与教学量的矛盾。

三、多元化教学体系的构建

Mc.Kinsey Global Institute在2005年10月发表的一份报告显示，2005年中国毕业的约60万工程技术人才中仅有不到10%能够适应国际化的大环境。他认为最主要的原因是“中国教育偏重于理论，中国学生几乎没有受到project和团队工作的实际训练，相比之下在欧洲一些国家CDIO教育模式下的学生可以以团队方式解决实际问题”。国内外的经验都表明CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革[4]。因此在工科数学基础课的教学中有必要构建多元化的教学体系，使教师的“教”与学生的“学”相辅相成，促进创新型人才的培养。endprint

1.教学方法和教学手段多元化。教师要拒绝“满堂灌”的现象，以启发式教学为主导思想，坚持以学生为中心，尊重学生的主体地位，充分发挥教师的主导性和学生的主体性，通过引导、点拨、讨论等方法，教会学生学会和运用知识，尝试把时间交给学生，引导学生用小组讨论、上台演示、角色扮演等方式让学生在教学中多参与、多实践；同时处理好“放”与“收”的关系，要放手给学生自主探究、独立思考、使其自悟；并且教师要对教材的重难点及学生的疑点及时加以点拨和引导。

2.教学资源多元化。工科数学类课程的教学资源仍旧是局限于课本和有限的一些参考书，往往不利于学生的个性、全面、自由发展，因此，在教学资源上应有所更新和改进。首先，充分利用已有的文本资源，教师有目的地指导学生自学、预习、分析、思考、解答，引导学生探究、总结学习规律；给学生提供机会自学，培养学生自主学习的能力。其次，教师善于挖掘实例资源，就不同专业多举实例，适当增加实验课环节。例如，Matlab数值计算和工程实例分析，教师安排学生参与到科研、工程设计或者数学建模中去，让学生亲力亲为，培养学生的实际动手能力，增强学生热爱学习的情感。再次，教师合理运用现代网络资源，建立网络课堂，使用计算机环境，完善与制作电子教案、多媒体课件、难题解答、教学录像、习题库、试题库，并挂在网站上，构建网络答疑平台，实施网络教学，使其作为课堂教学的有效补充，同时也可以培养和提高学生利用网络资源进行学习的能力。最后，教师还要及时捕捉学生思维资源，激活学生的思维潜能，让学生敢于提出不同的意见和问题并将其带进课堂，让问题在教学中得到关注，使之不断地变得清晰明朗，从而使创新意识的培养落到实处。

3.考核方式多元化。工科数学类课程考核还是沿袭传统的应试模式，在考试内容上区分度很小，方法单一，缺乏对学生创新能力的培养，容易导致学生为考试而学。因此，我们可以尝试使考核融入到教学过程中来，根据专业实际采用闭卷考试、开卷考试、单元测试、随堂讨论、实践类考试（例如，给出实例要学生用matlab软件或数值模拟进行计算）等多元化的灵活多变的考核方式，激发学生的学习兴趣。

总之，为了适应CDIO教学模式，在强调素质教育的新形势下，只有对工科数学课程体系进行适当的更新改革，才能加强学生的数学功底，使学生灵活地将工科数学作为一个强有力的工具应用在实践中，培养出越来越多的创新型建设型人才。

参考文献：

[1]顾佩华，沈民奋.重新认识工程教育一国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]张志让.一般院校《大学数学》课程教学改革研讨——“十五”国家级规划教材《大学数学基础教程》简介[J].中国大学教学，2004，（6）.

[3]周庆新，杨光崇，杨英.CDIO模式下高等数学与理工专业其他后续课程的教学探讨[J].大学教学，2011，（27）：1.

[4]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）.

基金项目：安徽省省级教研项目（2012jyxm383）；安徽大学本科教学工程教研项目（JYXM201305）。

作者简介：谢娟（1980-），女，安徽淮北人，硕士研究生，副教授，研究方向：概率论数理统计。endprint