以专业需求为导向的高等数学教学研究与实践

屈磊磊 牛海英 高胜哲 张立峰 沈璐

【摘要】提高公共基础课程的教学质量是高等学校教学质量提升的重要内容，本文阐述了以专业需求为导向的高等数学教学研究和改革的必要性以及改革思路。分析了大连海洋大学海洋与土木工程学院各门专业课程与高等数学课程的联系，并对该学院高等数学的教学内容和授课方式进行合理优化，以期达到更好的教学效果。

【关键词】专业需求 高等数学 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）12-0053-02

一、问题提出

目前我国的高等教育已从精英教育进入大众教育阶段，《教育规划纲要》的具体目标为高等教育大众化水平进一步提高。面对高等教育普及化的大潮，如何提高教学质量是各国高等教育大众化阶段后所面临的共同问题，也是高等教育发展过程中必须解决的问题。《高等数学》课程是工科院校各专业的公共必修课，既是构建专业知识体系的重要基础，又是专业课学习的必备工具，为后续专业课程的学习提供了必需的数量分析手段和计算方法[1，2]。

在前几次科技革命中，数学大都起到先导和支柱作用。数学作为一门基础学科，所取得的成就己成为高科技时代进一步发展的重要基础，数学本身的发展为各科学领域的发展提供了强有力的支持。

然而传统的高等数学教学，教师往往只注重数学课程自身框架体系的传输以及理论的严密性，忽视该课程与各学科专业的内在联系。大部分学生感觉教学内容抽象，不好理解，因而出现学习兴趣缺乏和应付考试的现状，无法取得令人满意的教学效果[3，4]。

二、我校的现状

大连海洋大学的高等数学教学，已经做了粗略的分层。高等数学课程分为：《高等数学A》，《高等数学B》，《高等数学C》以及《大学数学》。高等数学课程体系、教材、教学内容和教学时数根据不同的专业需要虽然有所不同， 但使用的教学大纲、考试大纲等教学指导文件基本上是根据不同的学时进行相应的删减。教学要求也是从纯粹数学的角度来考虑， 没有切实的将高等数学内容与各专业课程的实际需要有效的连接起来。

教师在教学过程中会反复强调《高等数学》是一门十分重要的基础课，但是学生感觉课程实用性不高。究其原因，一方面由于学生刚步入大学，专业课程还未接触或是接触不多，学生们看不到所学的数学知识是如何运用到专业课程中；另一方面，高等数学的教学过程，能够真正做到与专业特点相结合的也很少；再者，教师备课所依据的教学参考资料，能够紧密结合各专业特点的书籍或是文章也很难查到。基础课程的教学如何更好的与专业课程内容相衔接，是高等数学教学必须考虑和解决的问题。因此，出于我校高等数学教学的这一现状，我们进行基于专业需求的高等数学的教学研究与实践。

以专业需求为导向的教学研究，课程选择《高等数学A》，院系选择海洋与土木工程学院。选择土木2012-1班的六门专业课程成绩与第二个学期的高等数学成绩进行相关性分析。结果表明，《高等数学A》与《理论力学（A）》、《工程测量》、《材料力学（A）》有较强的相关性，而与《房屋建筑学》、《线路勘察设计》、《桥渡设计》等课程的相关性并不显著。这个结果在预料之中，前三门课程应用了较多的数学知识，后三门课程对数学需求较少。因此，从学校各学科专业特点出发，进行高等数学课程教学的研究与改革具有很强的实际意义。

三、改革思路

以专业需求为导向的教学改革，需要数学课程教师和专业课程教师的通力合作。首先，基础数学课教师和专业课教师组成教研小组， 基于海洋与土木工程学院学科特点对《高等数学A》的教学内容进行研究，在保持原有体系不变的基础上，结合专业需求修订教学计划、教学大纲、考试大纲等教学指导性文件，合理安排高等数学课程的教学工作。我们按照图1的流程进行改革，如果成效显著，考虑把该模式推广到其他二级学院；如果改革效果不明显，则项目终止。

图1 改革流程图

四、教学改革的具体举措

1.教学内容改革

我校的海洋与土木工程学院有港口航道与海岸工程、土木工程、建筑环境与能源应用工程、给排水科学与工程、水文与水资源工程和工程管理六个专业。从培养计划中选择港口航道与海岸工程和土木工程两个专业的专业核心课程进行研究，分析这些课程与高等数学知识模块之间的联系。对于和专业课关联度较高的数学内容，适当增加教学时数，夯实学生基础；而关联度不高或是所用甚少的知识点，做合理精简，详略得当。

2.教学方法改革

第一，注重数学思想的讲授，而非单纯讲解如何计算。一些重要的思想领会了，理解问题会更深入，知识点的掌握也会更扎实。比如积分部分内容，所有的积分都是按照“分割—近似—求和—求极限”的思维逻辑来处理，领会了这点，那么定积分、二重积分、三重积分、曲线积分和曲面积分的最根本区别就在于我们进行分割时的分割对象。在上述分析过程中，又蕴含着“以大化小，以直代曲”这两个非常直观的数学思想。

第二，重视直观性教学法。直观性教学法是在教学过程中运用画图、类比、动画等手段，在问题的讲解中突出其直观性，培养学生的数学直觉。直观性教学法可以培养学生的学习兴趣，提高其理解品质和学习效率。

第三，应用现代教育技术与理念，提升教学水平。建议教师合理使用多媒体，现在很多学校的高等数学教学均使用电子教案，电子教案承载信息量大，对有些内容的呈现更加形象。但是建议教师不要全程使用PPT，由于学科本身特点，具体解题步骤的讲解，电子教案的教学效果不如黑板教学理想。

3.增加实践性教学部分

加强学生的参与性，在教学过程中加入数学实验和数学建模模块，将学生从被动的受教者转变到教学过程的参与者[5]。数学实验是一门既有演示性又有實践性的课程，目前国际上通用的数学软件有《Maple》、《Mathematica》、《Matlab》、《SPSS》等。高等数学课程可以引入《Mathematica》的教学内容，在极限的计算、导数的计算、二次曲面及积分的计算部分，理论教学之余加入数学软件的教学。

在每一章的教学结束后，教师给出几个实际建模的小例子，这些例子的选择最好与专业相贴近。学生们可以组成研究小组，从中选择感兴趣的问题，或是自己选择课外相关题目，尝试使用已学的高等数学知识来解决实际问题。数学实验和数学建模的教学作为理论课的辅助性教学手段，在教学时数和方式上，教师可结合专业的需要和数学课程教学的需要来定。

4.网络背景下的师生有效互动

当今社会，网络已经渗透到生活的方方面面，对高等学校的教学组织工作产生很大的影响。如何在网络环境下提高高等数学课程的教学质量是一个急需解决的问题。本学期我们项目小组尝试对学生采用网络答疑的辅助教学手段，建立QQ群，每周固定时间在线答疑。学生平时有疑问也可以在网上留言，与学生及时沟通学习状况，定时上传学习资料，得到较好的反馈。

四、结束语

高等数学的教学改革与探索，需要结合学生的实际情况与时代背景来进行，不能一蹴而就。我们期望能够切实做到从专业特点和实际需要出发，让高等数学课程充分发挥其基础课程的作用。同时，随着改革的深入，在高等数学教学中可能会出现许多新问题，要对出现的问题进行认真思考，力争找到更好的教学方法以进一步提高高等数学课程的教学质量。

参考文献：

[1]李大潜.关于高校数学教学改革的一些宏观思考[J].中国大学教育，2010，（1）：6-9.

[2]马知恩.工科高等数学课程教学改革五十年中国[J].中国大学教育，2008，（1）：11-16.

[3]张志让.一般本科院校《大学数学》教学现状分析与改革思路研讨[J].大学数学，2010，（10）：7-8.

[4]张丽，张文彬.以专业需求为导向的高等数学课程体系研究与探索[J]. 课题项目，2013，（36）：179-180.

[5]朱晓峰，田益民.数学软件在数学教学中的应用—数学实验一例[J].数学的实践与认识，2009，39（13）：232-235.

基金项目：2015年辽宁省教育评价协会项目：以专业需求为导向的高等数学研究与实践（PJHYYB15121）