基于CDIO理念的高等数学教学方法探究

2017-03-29杨明鹏

赤峰学院学报·自然科学版 2017年23期

关键词：专业课程理念模块

杨明鹏

（莆田学院，福建莆田 351100）

基于CDIO理念的高等数学教学方法探究

杨明鹏

（莆田学院，福建莆田 351100）

高等数学在高校课程体系中处于基础地位，对于其他各个学科的发展都有着非常积极的作用.在新的发展背景下，高等数学出现了一些新的变化，传统单一的教学方法严重影响了课程教学的效果，课程内容也没有与学生的专业课程有机结合在一起，无法吸引学生的注意力.本文基于CDIO理念，分析了当前高等数学教学中存在的问题，并就CDIO理念下高等数学教学改革的有效措施进行了探讨.

CDIO理念；高等数学；教学改革

高等数学在培养学生数学思维能力方面有着不容忽视的影响，是理工学科的一门重要的公共基础课程，对于培养专业人才意义重大，对高等数学进行更好的建设和发展，是提升高校人才培养质量的关键.不过在相关调查中发现，我国高校高等数学课程教学中存在着一些问题，影响了教学目标的实现，需要及时做好教学模式和教学方法的改革创新.

1 CDIO理念概述

CDIO属于一种国际通用的工程教育模式，代表了构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）以及运作（Operate），强调将产品从研发到运行的全生命周期为载体，引导学生主动参与，在明确课程之间联系的前提下，通过理论联系实践的方式来对工程进行学习，强调对学生工程基础知识、工程系统能力、个人能力和团队能力的培养.

2005年，CDIO教育理念被我国高校引入，2008年的CDIO工程教育模式研讨会则推动了该理念在我国的进一步发展，使得其在高校院系层面得到了应用，甚至体现在单一的课程中，通过理论与实践相互结合的形式，能够有效提升学生对于学习的兴趣，对学生的知识应用能力进行培养和提升[1].

2 高等数学教学现状

市场经济环境下，社会对于人才的需求进一步提升，不仅要求人才的数量，更强调人才的质量，高等教育也因此得到了迅猛发展.对于高校而言，高等数学是一门非常重要的基础理论课程，可以为后续专业课程的学习提供理论基础，对学生的抽象思维能力和逻辑推理能力进行培养，提升其对于专业知识的实践应用能力，有着其他专业课程无法比拟的优势.新形势下，教育改革变得迫在眉睫，而现阶段多数应用型本科院校高等数学教学模式依然在沿用传统，没有能够及时创新，在教学环节也表现出一些问题：一是重视不足，主要体现在学生层面，部分学生将注意力更多的集中在专业课程方面，不仅对于高等数学，对于其他非专业课程同样不够重视，或者虽然在掌握了高等数学的基本知识，但是在实际应用中仅限于简单计算，无法充分发挥高等数学应有的作用[2].二是方法落后，多数情况下高等数学教学采用的依然是教师主导的灌输式教学，学生的自主学习能力和能动性无法得到有效发挥，影响了其对于高等数学学习的兴趣[3].三是内容枯燥，缺乏与专业课程的相互结合，无法从专业课的角度引出数学问题，过于强调理论性，使得学生对高等数学缺乏学习积极性.

3 基于CDIO理念的高等数学教学改革

在CDIO理念下，对于高等数学教学提出了几点新要求，一是强调学生主动学习，二是关注学生能力培养，三是重视学生整体素质.在这样的理念下，高等数学教学模式的改革应该从以下几个方面着手.

3.1 激发学生兴趣

在CDIO理念中，强调学生主动学习，需要改变传统教师为主的教学模式，尊重学生的主体地位，引导学生积极主动地参与到教学活动中.从高校数学教师的角度，应该强调对学生非智力因素的培养，激发学生对于高等数学的兴趣，实现智力因素与非智力因素的有机结合，以更好地对学生的数学素质和数学能力进行培养.例如，在新学期开始时，教师可以专门抽出一定的课时，对数学的魅力和重要性进行讲解，通过与生活实例相结合的方式，强调高等数学的实用性.而在日常教学中，应该对知识点的背景进行适当的讲解，不需要一味强调知识点本身，以激发学生的学习兴趣，对学生数学应用能力和创新能力进行培养，使得学生能够切身感受到高等数学的作用[4].

3.2 强化教师能力

从适应CDIO理念的角度，应该强化教师的专业能力，确保其能够了解每一个学生，关注学生的专业课程和未来发展.对于高校而言，应该安排固定的数学教师进行相应院系高等数学课程的教学工作，然后每学期开展若干次数学教师与专业课教师的沟通交流，对教学重点进行明确.同时，应该安排数学教师进行专业讲座，确保在高等数学教学化解，可以更好地融入专业应用实例，确保学生可以了解高等数学在解决专业问题方面的作用和优势，提升其数学应用能力.不仅如此，高校还应该安排优秀教师的公开课，为其他教师提供学习的模板，对于年轻教师，也可以开展一对一帮带活动，提升全体数学教师的CDIO能力，以保证高等数学的教学效果.

3.3 调整教学内容

传统高等数学教学强调理论证明以及解题技巧的教学，没有重视数学实用性教学，也就难以激发学生对于学习的积极性.因此，在CDIO理念下，需要对数学教学的内容进行相应调整，增加一些实践性内容和应用案例.在日常教学中以及实验课程中，应该合理融入专业应用实例，通过构建数学模型，运用Matlab软件来对问题进行解决，使得学生可以在实践中自主学习.从学生自身的实际情况以及专业课程的需求，对高等数学教学的具体内容进行调整，拓展教学内容的深度和广度，同时对于不同专业需要设置不同数学课程结构.需要适当对数学理论的推理过程进行简化，强调对一些常规解题方法的讲解，不需要过度强调解题技巧.另外，可以增加数学建模课程，鼓励学生参与相应的竞赛，将课堂教学与课外活动结合起来，进一步强化学生的能力和素养[5].

3.4 创新教学方法

应该摒弃传统教师讲解、学生听讲的教学模式，推动教学方法的多样化，以更好地提升教学效果.比较有效的教学方法有：一是案例教学，以教师为主导进行案例挑选，结合案例提出问题，引导学生独立思考，提出自身的见解.在这个过程中，需要合理把握具体与抽象、特殊与一般的关系，使得学生能够掌握解决具体问题的方法.二是模块教学，将高等数学与专业课程结合起来，不同专业采用不同教学模块，如基础模块、技能模块、拓展模块等.基础模块应该包含所有专业必须掌握的基础知识，如公式、定理、性质等；技能模块偏重于专业应用方向，以计算机专业为例，需要包含高等数学中的计算机算法思想；拓展模块强调对知识点的升华，以导数为例，其中的概念、公式等属于基础模块的内容.技能模块强调知识点的实际应用，拓展模块强调在应用基础上的创新.通过模块设置、学生分组、任务分配、具体落实以及评价总结，推动教学活动的顺利开展.三是网络教学，高校需要构建相应的网络教学平台，实现在线交流和师生互动，使得学生的学习活动可以随时随地展开[6-7].四是实验教学，可以在高等数学教学中，引入实验教学部分，通过实验来对理论知识进行讲解和验证.在实际操作中，实验教学可以采用选修课的形式，引导学生自主参与，实验教学的形式可以采用数学建模或者数学实验，通过简单性的应用课题，鼓励学生通过自主查阅资料的方式来对问题进行分析和解决，也可以通过计算机及相应的数学软件，提升教学的有效性.通过实验，学生可以更好地对高等数学的相关知识进行理解和应用.

3.5 完善评价体系

针对当前考试为主的评价体系，应该及时做出改进，将教学过程评价融入其中.高校必须认识到，高等数学中设置的实验课程强调的是对学生实际应用能力的培养，需要对考核方式进行改进，采用理论考试搭配技能考核的方式，理论考试的成绩占总成绩的70%，其余30%为实验成绩和平时成绩.另外，还应该增加对于高等数学的半期考试，确保学生能够对期末考试中的题型有所了解，提升复习的针对性，减轻考试压力.应该加大日常考核力度，对平时成绩和期末考试成绩的比例进行相应调整，关注学习过程，帮助学生夯实基础知识.

3.6 渗透建模思想

CDIO教学理念的核心是鼓励学生在实践中学习，而数学建模实践正是这种思想的一种有效体现.数学教师可以在教学中引入数学建模思想，引导学生从数学的实用性出发，通过多种多样的教学方法，强调以学生为主体，对学生数学知识的实际应用能力进行培养，确保学生能够了解高等数学的内涵，对其中所蕴含的方法进行展示，将其作为学习的工具.在教学中，需要确保学生具备初步的数学建模能力以及知识应用能力，可以运用数学知识对实际问题进行解决，要求学生掌握数据收集、数据分析、模型构建、模型求解的全过程，以实践教学为依托，构建起完善的学习平台，激发学生对于数学学习的积极性.例如，可以在教学中引入学生日常生活中的常见问题：食堂座位问题，在中午或者下午的就餐高峰，有限的食堂座位无法满足学生就餐需求，通过数学建模，能不能对这个问题进行解决呢？通过这样的方式，可以在教学中渗透数学建模思想，使得学生可以在实践中学习，在学习中成长.