数学教育在拔尖创新人才培养中的作用与对策

数学教育在拔尖创新人才培养中的作用与对策

陈忠,王丹戎 (长江大学一年级教学工作部,湖北荆州434025)

拔尖创新型人才的培养是我国教育工作的一项战略任务,如何建设高素质的教师队伍、创新人才培养模式,是未来我国高等教育的一个核心问题,也是实施人才强国战略的重要内容。结合拔尖创新人才培养的数学教学模式课题的研究成果,探讨了数学教育在拔尖创新人才培养中的作用:数学是创新的必备素养;数学是其它学科发展的基础;数学是学生理性思维和文化素质的重要载体,是学生接受美德熏陶的一条重要途径。并介绍在拔尖创新人才培养方面所做的一些尝试,包括借助学校“1+3”人才培养模式,探索优秀人才的培养途径、利用网上自主学习平台培养学生的自主学习能力和意识、借助实践教学培养学生的创新意识与创新能力、优化课堂教学,加强方法指导、提升青年教师的教学水平等。

数学教育;拔尖创新人才;教学模式;创新能力

中共中央、国务院在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010～2020年)》中对教育明确提出要遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,培养一批能够掌握世界先进核心技术并在科学技术的若干领域处于世界领先地位的拔尖创新人才和适应国际竞争的高级管理人才[1]。2009年教育部、中组部、财政部共同实施基础学科拔尖学生培养试验计划,希望通过该计划在高校营造拔尖创新人才培养的良好氛围,并吸引一批优秀的学生投身到基础科学研究,努力使受计划支持的学生成长为相关基础学科领域的领军人物[2]。培养一大批具有国际竞争力的拔尖创新人才,对于2l世纪促进我国经济的跨越式发展,实现中华民族伟大复兴的目标,具有极为重要的战略意义。

所谓拔尖创新人才,是指目前经济社会发展急需的具有创新意识和能力、适应经济全球化要求的高级经营管理人才。他们具备宽厚扎实的知识基础、追赶和超越科技进步的创新能力、开阔前瞻的国际视野、引领未来的综合素质[3]。要使人才具有这些素质,必须从人才成长的个人内在因素、教育过程、文化环境、人才制度和国家综合实力等方面进行系统考虑。下面,笔者将探讨数学教育在拔尖创新人才中的作用,并介绍在拔尖创新人才培养方面的一些研究工作。

1 数学在拔尖创新人才培养中的作用

数学作为培养工科学生创新思维、创新意识与创新能力的一门重要基础课,阻碍拔尖创新人才脱颖而出的原因主要表现在以下3个方面:①传统的教学模式遏制学生的创新能力的提升。工科数学教学过程过分强调对定义、定理的理解和对计算能力的培养,而忽视了培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力,更加不重视应用数学理论解决实际问题。由于许多实际问题往往具有很深的物理、化学、生物等背景,教师缺乏深入研究,使得应用数学理论解决实际问题的训练环节大打折扣,学生一旦遇到实际问题,往往不能有效地提出解决办法[4]。②统一的教学模式,制约学生的个体潜能的发挥。由于考虑到对教师和学生考核的公平性,高校的数学教学都是相近专业采用相同的教材、按照统一的教学计划、教学要求、考核方式组织教学,这样就导致基础好的学生感觉学习没有挑战性,不愿动脑筋深入思考问题,至于创造性思维就更加无从谈起。③学生对数学课程的不重视。许多学生简单地认为数学课程仅仅是一门服务性的课程,对数学课程的学习缺乏足够的重视,使得投入的学习精力严重不足[5]。

数学是一切科学的基础,是自然科学最基本的语言。数学作为一门训练学生抽象思维能力的学科,它通过科学的思维模式,运用分析、判断、推理、论证、演绎等方法,提高学生的分析能力,启迪学生的创新意识,已经成为构成人的文化素质的重要组成部分。国内外高校在人才培养方案的制订中均突出数学基础的重要性,这已成为人才培养的共识。其作用主要表现在以下几个方面:

1)数学是创新的必备素养。学生学习数学课程的过程就是面对问题、解决问题的创新过程,学生利用相关知识解决实际问题的过程就是知识的“自我创新”过程,因此学习数学对培养学生的创新能力是不可或缺的锻炼方式。

2)数学是其它学科发展的基础。数学为其它学科的发展提供源泉和动力,高水平的数学素养是一个人成为拔尖创新人才必备的条件。

3)数学是学生理性思维和文化素质的重要载体,是学生接受美德熏陶的一条重要途径。

2 面向拔尖创新人才培养的数学教育措施

2.1 借助学校“1+3”人才培养模式,探索优秀人才的培养途径

学校从2006年开始,将一年级学生进行集中管理,开启了学校“1+3”人才培养的新模式,其核心就是突出学生的基础理论学习,加强学生的养成教育,为学生今后学习打下坚实的基础。首先,将《高等数学》分成6个模块进行分层教学,并将每个模块的教学计划进行了适当地调整。分级教学遵循如下原则:根据基础,设计起点;根据需要,设计内容;根据能力,设计进度和方法;根据兴趣,设计设计教学环节。从而做到基础扎实的学生培养特色,基础薄弱的学生稳步发展。目前,只在A类中进行分级教学。通过近10年的教学实践,逐步探索出了一条适应素质教育、培养创新人才的有效途径。其次,选择优秀学生组建基地班、卓越班,采用研讨式、探究式、大负荷训练等教学模式,培养这批优秀学生的数学能力,取得了非常好的效果,在历次的期末考试中平均分比普通班要高出20多分。另外,近两年实施的“导师制”,鼓励科研能力强的老师吸收学生参与科研,通过老师手把手地指导学生参与实际的科研工作,让学生在实际的科研活动中接受锻炼,从而激发学生的学习兴趣,促成学生早日成才。

2.2 利用网上自主学习平台培养学生的自主学习能力和意识

在科学技术飞速向前发展的今天,光靠学校教育显然是无法满足一个人的知识需要的,这就要求我们的学校教育必须有意识地培养学生的自主学习能力。培养学生的自主学习能力是学生获得可持续发展的必备素质,是终身教育对大学所提出的新要求,也是拔尖创新人才的培养模式应该遵循的教学原则和学校高素质人才培养的重要内涵。在一年级我们开发了《高等数学》网上自主学习平台。学生在网上可以学习课堂讲授的教学内容,也可以根据自己的情况做一些拔高题,还可以通过网上评价体系检测自己的学习效果。

2.3 借助实践教学培养学生的创新意识与创新能力

目前,高校开设的数学建模课程和实施的大学生创新实践能力项目是培养学生创新意识与应用能力的有效途径。

数学建模课程在教学组织形式主要有:数学专业的数学建模课程和非数学专业的公共选修课,学生自发地成立的数学建模协会,以及数学建模暑期培训班。授课内容主要是相关数学基础知识及历年的全国内外大学生数学竞赛的真题及具有挑战性的实际问题。教学模式丰富多彩,主要有教师主讲、学生主讲、小组讨论、真题训练等。数学建模课程通过一整套系统的教育教学方法培养学生的创新思维能力,充分调动学生的学习积极性,提高学生解决实际问题的能力。为了培养学生的团队合作意识,深刻体会现代科学研究学科间相互交叉渗透的特点,在人员配备上除了尊重学生自己选择外,还有意识地将具备较强的思考能力、快速的动手能力和良好的文字表达能力的三个学生组成一个小组。通过近年来的教学实践,学校每年都有学生在全国大学生数学建模竞赛中获得国家级奖励。

另外,在实践教学环节还注重大学生创新能力项目的开展工作,通过教师的精心指导,学生的刻苦努力,近年来学生也出了一批有价值的研究成果,并发表了一批有质量的高水平研究论文。

2.4 优化课堂教学,加强方法指导

为适应拔尖创新人才对数学课程的要求,数学课堂教学要有意识地培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在课程设置上要加重应用型数学课程的比重,如运筹学、实用回归分析、统计与决策、生态数学、经济数学、生物数学等。对于一些优秀学生还可以开设进化计算、现代综合评价、非线性分析理论等。通过选用适宜的高水平教材和辅导材料,在理论和应用层面对优秀学生进行数学知识拓宽和加深,将一些体现学科最新研究成果和前沿进展的内容及时反映到课程内容中,通过一些具有挑战性的实际问题激发学生的求知欲,提高学生的综合素质和创新思维创造的能力。在教学方法上教师应该在讲解数学理论的同时,着重讲清楚这一知识点的数学思想和处理这一问题的思维方法,使学生真正理解数学概念的来龙去脉和数学原理的深刻内涵,从而培养学生的思维能力。

2.5 提升青年教师的教学水平

师资队伍建设时培养拔尖创新人才的基础。为学校组建的基地班、卓越班配备了最优秀的教师,希望在培养拔尖创新人才的同时也造就一支优秀的教师队伍。还通过以下措施提高青年教师的教学水平:一是根据学校要求为每一位青年教师配备了一名指导教师,负责对新教师进行全面指导;二是建立校院两级督导随堂听课制度,对学生反馈意见较大或每学期学生测评较后的教师组织调研,并专门组织听课小组随堂听课,并以多种形式及时交换意见,帮助青年教师改进教学方法,提高青年教师的教学质量,促使青年教师快速成长;三是组织青年教师参加学校和省里的各类讲课竞赛,通过反复多轮的讲解同一个内容,培养青年教师精益求精、一丝不苟的工作作风;四是鼓励青年教师通过参加国内外高水平学术会议、到知名学府深造等途径,提高青年教师的科研水平。

3 思考

拔尖创新人才的培养过程是一项复杂的社会系统过程,其主题重大、涉及面广、问题复杂、理论难点多,光靠一门课程或者一个学科是不可能实施的,需要进行全面、系统和深入的综合性研究。建议学校职能部门建立一整套完整的拔尖创新人才的培养体系。在学生层面允许学生用平时的科研成果获得相应“创新学分”,并与奖学金和保送研究生直接挂钩。在教师层面鼓励教师积极探索拔尖创新人才的培养模式,并向做出突出贡献的教师在晋升职称、攻读学位等方面进行政策倾斜。全校上下应该齐心协力共筑拔尖创新人才的培养平台,促进优秀人才脱颖而出。

[1]郝克明.造就拔尖创新人才与高等教育改革[J].中国高教研究,2003(11):7-13.

[2]李翠萍.基础学科拔尖创新人才培养的探索与实践——以北京航空航天大学为例[J].高等理科教育,2013(5):66-68.

[3]徐晓媛,史代敏.创新拔尖人才培养模式的调研与思考[J].国家教育行政学院学报,2011(4):81-85.

[4]王静,魏嘉.应用型创新人才培养模式下高等数学改革的探讨[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2013(3):95-97.

[5]傅丽芳,汤岩,张占国.以研究生数学课程体系与教学模式改革,促进创新人才培养[J].电化教育研究,2014(11):154-155.

[编辑]洪云飞

N4

A

1673-1409(2014)25-0104-03

2014-05-06

湖北省教育厅教学研究项目(2011230);长江大学教学研究项目(JY2012015)。

陈忠(1965),男,博士(后),教授,现主要从事最优化理论与算法方面的教学与研究工作。