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新建地方应用型高校线性代数课程改革实践研究

2022-05-07乔兴马丹纪方李越男

科教导刊 2022年4期
关键词:线性代数应用型课程体系

乔兴 马丹 纪方 李越男

摘要    学生为中心、成果为导向,建立健全面向产出的人才培养体系是我国工程教育专业认证的基本要求,新建地方应用型高校大多数专业的线性代数课程是少学时类型。因此,利用现代化教学设施及网络平台,改革传统高校线性代数课程的教学内容、教学手段、教学方法,系统构建适应现代科技发展需求和专业需要、易于掌握、实用性强、密切联系科技进步、讲授方法新颖、适应于新建地方应用型本科院校少學时类型的线性代数立体化课程体系,使之成为课堂教学的有益补充,从而提高课堂教学效果,培养学生自主学习的能力。

关键词    应用型;线性代数;课程体系

中图分类号:G424    文献标识码:A    DOI:10.16400/j.cnki.kjdk.2022.04.032

Research on the practice of Linear Algebra Curriculum Reform in Newly-built Local Applied Universities

QIAO Xing1,MA Dan1,JI Fang2,LI Yuenan2

(1.School of Mathematical Sciences,Daqing Normal University,Daqing,Heilongjiang 163712;

2.Daqing 36th Middle School,Daqing,Heilongjiang 163712)

Abstract It is the basic requirement of engineering education professional certification in our country to establish and perfect the talent training system which is student-centered and product-oriented. The linear algebra courses of most majors in Newly-built Local Application-oriented Universities are of the type of less class hours. Therefore,using modern teaching facilities and network platforms,reform the teaching content,teaching means and teaching methods of traditional linear algebra course in Colleges and universities. Systematically build a three-dimensional linear algebra curriculum system that meets the needs of modern scientific and Technological Development and professional needs,is easy to master,has strong practicability,is closely related to scientific and technological progress,has novel teaching methods,and is suitable for the type of less class hours in newly-built local application-oriented undergraduate colleges and universities. Make it a useful supplement to classroom teaching,so as to improve the effect of classroom teaching and cultivate students' ability of autonomous learning.

Keywords application type;linear algebra;curriculum system

自从中国正式加入《华盛顿协议》成为成员国以来,中国高等院校的工程教育专业认证也就开始启动了。学生为中心、成果为导向和持续改进是工程教育专业认证的核心理念和基本要求,因此在工程教育专业认证背景和基于OBE理念下,制定和优化人才培养体系,以促成培养满足社会发展需求的新型工程人才至关重要。成果导向教育已成为西方发达国家教育改革的主流理念,被工程教育专业认证完全采纳。用成果导向教育理念引导我国工程教育专业改革,具有非常重要的现实意义。[1]

2020年新学期之初,国内正处于疫情防控期,教育部出台了普通高校在疫情防控期间在线教学和管理若干指导意见,保证学生在疫情防控期间“停课不停学”。疫情过后“线上线下”混合教学模式的应用及推广是我们更加关注的内容。线性代数课程采用少学时、少学分的院校和专业越来越多,目前学习这类数学课程的学生数占高校学生总数的百分之七十以上。此外,新建应用型本科院校的学生数学基础相对较差。由于专业对数学的需求情况、有效的授课时间等与传统的多学时课程类型有很大的差别,目前一般高校(特别是新建应用型本科院校)线性代数课程体系不能适应这种需要。因此,新建应用型本科高校迫切需要一套高效、易教易学、充满时代气息、能自助学习的线上线下线性代数精品课程体系。

1    新建地方应用型高校线性代数课程体系和教学内容存在的问题

新建地方应用型高校理工科专业的线性代数课时设置多数为32学时理论教学,在有限的32学时中,包括行列式、矩阵、n维向量与向量空间、线性方程组、矩阵的特征值与二次型、线性空间与线性变换等众多教学内容,导致授课教师教学任务重,另外该课程没有设置单独的实践教学环节,使得学生所学的理论知识与运用数学知识解决实际问题的实践能力没有很好的结合。[2]而且线性代数也是理工科专业的专业基础课,学习有些难度,很多学生缺乏学习兴趣。虽然现在多数院校线性代数课堂多采用多媒体教学,课堂信息容量增加了,弥补了学时少的问题,但与传统课堂教学相比,问题就更加突出,信息量大,讲授节奏快,学生吸收理解的时间少,课堂教学效果不是很理想。

2    新建地方应用型高校线性代数课程改革目标

坚持以产出为导向,以学生为中心,以持续改进教学理念。基于此教学理念如何进行线性代数课程教学模式改革与实践,梳理线性代数课程的教学内容,淘汰“水课”、打造“金课”,全面提升应用型本科高校学生的学业挑战度、课程难度和深度,让课程教学质量提高落到实处。培养具备较扎实工程数学基础知识的人才,以达到培养工程技术人才的目的要求,改革新建应用型本科高校传统线性代数课程体系,通过一系列综合改革做法,实现线性代数课程的变革,解决理工科专业在人才培养过程中存在的问题与差距。充分发挥线性代数课程在工程教育专业认证中的支撑作用。为实现工程教育专业人才培养目标和毕业要求发挥线性代数课程的效应,也为培养合格的工程技术人才奠定基础。

3    新建地方应用型高校线性代数课程体系建设

改革传统高校线性代数课程的教学内容、教学手段、教学方法,系统构建适应现代科技发展需求和专业需要、易于掌握、实用性强、密切联系科技进步、讲授方法新颖、适应于新建地方应用型本科院校少学时类型的线性代数立体化课程体系(如图1所示)。使之成为课堂教学的有益补充,从而提高课堂教学效果,培养学生自主学习的能力,形成以提高学生应用能力和创新能力为目的的创新应用型人才培养方式。

3.1    课程目标

基于各新建地方应用型高校“修订本科专业人才培养方案的原则意见”,本着体现学校自身定位、培养目标和办学特色的原则,设定了能够达成设定毕业要求的线性代数课程体系。线性代数课程理论教学32学时,2学分。通过该课程学习,学生能够掌握线性代数的基本概念、基本理论和基本方法。获取计算行列式,矩阵求解一般线性方程组,向量组的线性相关性及其有关的基础知识。培养并提高学生的数学修养,掌握数学的基本思想方法,提升学生的综合素质能力。使学生能够综合运用相关线性代数知识解决计算机应用领域复杂的工程问题。

3.2    教学大纲

遵循应用型本科高校专业人才培养方案实施意见中提出的课程教学大纲制定原则,制定符合应用型本科高校人才培养方案的培养目标和毕业要求的线性代数课程教学大纲。课程目标即为学生通过该课程的学习所能够掌握线性代数的基本概念、基本理论和基本方法;获取计算行列式,矩阵求解一般线性方程组,向量组的线性相关性及其有关的基础知识;培养并提高学生的数学修养,掌握数学的基本思想方法,提升学生的综合素质能力。使学生能够综合运用相关线性代数解决计算机应用领域复杂的工程问题。具体分目标为:(1)使学生获得矩阵理论的系统知识,掌握矩阵理论基本概念和基本方法,具备应用矩阵理论基本方法解决相关问题的能力。(2)使学生获得行列式理论的系统知识,掌握n阶行列式的定义和基本计算方法,具备应用行列式理论基本方法解决线性方程组解问题的能力。(3)使学生获得向量理论和线性方程组解结构的系统知识,掌握向量线性相关性和向量组的秩以及矩阵的秩的基本概念和基本方法,具备应用向量理论的基本方法解决相关问题的能力。

3.3    考核评价

探索新的考核方式,结合线上网络在线学习课程和学习通网络在线学习平台,制定适合应用型本科院校的网络学习考核与课后考核评价体系,破除应用型本科院校理工科专业线性代数课程评价体系陈旧的问题。

线下考核一般包含课堂出勤考核、课后作业完成情况考核、期中测验和期末考试等常规考评方式。

線上考核采用多种方式方法,比如学习平台中试题库(课堂随机测验、单元测验、试卷等)、讨论专区的话题讨论、课堂随机点名与签到、在线学习视频和教学课件观看时间等多种方式综合运用,充分利用网络学习平台中的教学资源。

3.4    教学活动

教学活动包括线上自学和课堂教学两个主要部分。学生可以充分利用课后空余时间在学习通网络在线学习平台重复观看教学视频和教学课件(PPT),线上自学的优势一是在实体课堂中没有完全听懂的知识点,可以利用课后时间重复观看教学视频,直到学会弄懂为止,是实体课堂的一个有益补充。二是学习方式灵活方便,不受时间地点的限制,只要学生有时间,就可以随时随地利用手机APP进行在线学习。

4    新建地方应用型高校线性代数课程体系建设实施路径

4.1    教材建设

新建地方应用型高校普遍升本时间比较短,线性代数课程所用教材与建校历史悠久的本科高校具有相同的知识体系,教材内容逻辑性和知识理论的系统性强,逻辑推理和运算技巧教学比重过大,在授课学时少的情况下,这样安排很不合理。作为新建地方应用型高校线性代数课程的教材没有必要面面俱到,过分强调数学知识的系统性,而是要结合各自专业特点,使教材内容与各专业学生的毕业要求及课程目标切实结合起来。根据听课学生的专业需要,减少运算技巧方面的教学,删掉不合理的教学内容,重新构建线性代数教材的知识结构体系,重点渗透现代数学思想,达到以现代的数学观念、思想和方法来理解传统教材知识的目的。[3]

4.2    教学方法改革

发现教学法。在大学线性代数课堂教学过程中发现教学法是一种常用的教学基本方法。它与讲授法结合,取长补短,可以充分体现以学生的自主探究、合作学习为主要特征,更好地调动学生积极参与到线性代数课堂教学过程中,从而达到提升学生学习线性代数的兴趣和积极性的目的。[4]

分层教学法。由于新建地方应用型高校学生数学基础知识能力的参差不齐,接受能力存在显著差异,为解决这一突出矛盾,在线性代数课堂教学中采用分层教学法,可以更好地调动学生学习线性代数的热情,提高课堂授课效果。

4.3    教学模式改革

利用现代化网络学习平台学习通、网络在线开放课程等网络学习方式,实现线上线下结合,混合教学模式(如图2所示,P101),解决授课内容多无法在有限的课堂教学时间完成的问题,使之适应应用型本科院校理工科专业课堂教学的要求。

4.4    考核方式改革

基于OBE理念,线性代数课程目标要与毕业要求一一对应,课程目标的达成具有明确的方法和评价依据,所以可以运用这些方法和评价依据作为课程考核评价体系。考核方式由原来的课堂考勤、作业完成情况和期末试卷成绩改革为课堂考勤、课堂测验、课堂笔记、课后作业和期末试卷等几个方面来进行综合考核评价。考核方式由原来的单一形式转变为多种形式的综合。[5]

理论知识考核。针对课堂学习的基本概念、基本理论,在学习通网络学习平台中录入和这些基本概念、理论相关的题库,每次学完本节课内容之后要求学生利用课余时间在规定时间节点内完成章节测验。

实践能力考核。针对章节中提升学生实践能力的知识点,在学习通网络学习平台中录入和这些知识点相关的题目,通过单元测验题来考核学生运用代数知识解决实际问题的能力。

网络学习情况考核。学习通网络学习平台具有统计功能,任课教师可以利用此功能,定期登陆平台查询任课班级学生课后时间登录次数、观看教学视频的时长、章节测验的成绩、单元测验成绩以及参与课堂讨论等网络学习任务的情况,以此来考核任课班级学生的网络学习成绩。

5    结语

以学生为中心,产出为导向构建线性代数课程体系,充分考虑不同专业、不同层次学生的需求,强化专业需求,真正使线性代数这门课程成为各个专业学生学习后续专业课的基础,强化实践教学环节,有意识培养各个专业学生运用数学知识解决实际问题的能力和数学文化素养。总之,新建地方应用型高校线性代数课程教学应用结合各理工科、经管类专业应用型人才培养目标需求,考虑不同专业学生的特点、线性代数课程与其他專业课程的联系,在教学方式方法、教学内容、课程体系以及考核方式等进行探索实践。[6]

参考文献

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育,2014(17):7-10.

[2]方智利,王平.工程教育认证下的少课时有机化学教学模式研究[J].教育教学论坛,2019(13):155-156.

[3]付夕联,付博生.构建大学数学课程的几个原则[J].洛阳理工学院学报(社会科学版),2013.28(1):90-92.

[4]乔希民.发现教学法在线性代数课堂教学中的实施策略[J].贵阳学院学报(自然科学版),2016,11(02):62-65.

[5]朱洪.基于应用型人才培养的线性代数课程改革研究[J].教育教学论坛,2018(43):128-129.

[6]赵琪.应用型本科院校数学课程体系重构与教学内容改革的研究[J].科教导刊(上旬刊),2019(28):111-113.

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