提倡研究型教学模式,培养大学生数学创新能力

张再云,丁卫平,萧振纲,李松华,甘向阳(湖南理工学院 数学学院,湖南 岳阳 414006)



提倡研究型教学模式,培养大学生数学创新能力

张再云,丁卫平,萧振纲,李松华,甘向阳
(湖南理工学院 数学学院,湖南 岳阳 414006)

摘 要:通过深入分析地方院校的特性,探讨大学生创新精神培养的途径,以大学生的全面发展为出发点,以改革实践教学体系与教学内容为着力点,以搭建大学生创新训练平台为切入点,解析了湖南理工学院近年来大学生数学创新能力培养的研究和实践.

关键词:研究型教学模式; 高等数学; 大学生数学创新能力

引言

积极推动研究型教学,提高大学生的创新能力,其目的是改变传统的教学模式,培养学生的创新精神和实践能力.传统的教学模式中,学生完全是被动地学习,教师在课堂上只是填鸭式教学,忽视了学生的主动性和创造性、创新意识与创新能力的培养,学生的创新意识与创新能力难以形成[1].后来的教学模式把生动活泼的理性思维和创造性思维,通过数学这个知识载体对学生实施能动的心理引导,启发学生的兴趣,开发学生的潜能.研究型教学模式正是近年来为了实现上述目标而提出的一种新的教学模式.

大学数学研究型教学,是以数学课程为平台,在教师指导下,学生以个人或团队为主体,自主地学习、探求、思索,着重培养学生独立挖掘问题、解决问题、分析问题的能力,培养学生的创新意识、批判性思维和团队合作精神,是教学与科研的有机融合.改变传统的教学模式,倡导研究型教学是教育教学改革的必然,也是培养高素质拔尖型创新人才和提高高等院校教学质量的一条重要途径.事实上,高等教育越来越重视倡导学生在教师启发引导下的自主探讨式学习和研究式学习,将课程教学的主要任务由传统的单一的知识传授转向培养学生具备研究意识、研究能力、研究素养和创新能力.专家学者们认为,大学实施研究型教学模式的主要原因有:(1)学生创新能力的培养要求大学实施和倡导研究型教学模式.“创新”与“研究”密切相关,并与“培养创新型人才”相对应.(2)教育教学改革需要实施研究型教学模式.推行大学研究型教学模式,有助于更新教育教学思想观念和有助于实现教育教学目标.(3)教学与科研是密不可分的,并且理工类专业与其他专业,以及交叉专业的发展要求研究型教学模式的实施.大学研究型教学模式本身就是教学与科研的相互结合,大学研究型教学有助于促进科学教育与交叉学科教育的有机结合.

1　实施研究型教学模式的指导意义和理论价值

国外研究型大学的专家学者主张基于研究的教学,把研究和教学融为一体.通过这种有机结合,使科学研究促进教育教学的创新,同时教育教学促使科学研究水平的提高.这样不仅可以使教师连续地把科学研究中的思想和技巧应用到教育教学中去,充实与丰富教学内容,而且可以促使教师教学水平的进一步提高,拓宽所学专业领域; 亦使学生从传统的知识接受者变为知识的探求者,学生的创新能力、研究意识、研究能力和团结协作精神都得到了培养.

国内许多研究人员都认为研究型教学模式的目标在于培养学生的科学研究精神、研究创新能力等[2～12].具体来说,研究型教学的目标主要是培养学生的研究创新能力,培养学生的创新意识和精神,培养学生严谨的科学研究态度,从而对相关及交叉专业学科进行系统地探求与研究.因此,在教学中应让学生体验到科学研究的乐趣,学习科学探求方法,领悟科学的思想和精神,从而使学生主动接受知识,培养学生的研究能力、严谨的科学态度和勇于创新的探索精神.

大学数学是大学生必修的、课时最多的公共基础课.随着交叉学科的发展,数学思想方法显得越来越重要.人们越来越意识到: 现代交叉学科本质上是一种数学学科.数学学科所衍生的思想方法对培养创新型人才起着至关重要的作用.因此,必须增强数学与计算机、物理及生物等交叉学科的结合.由此可见,大学数学教育教学改革与创新在创新型人才培养上具有重要的作用.

实现大学数学教育教学改革与创新是一项综合和系统的工程,涉及到很多方面,譬如教学方法、教材建设、教学内容、教学模式、教学手段以及对学生的考评等.

目前,在地方本科院校中,学生的研究创新能力,创新意识和精神,严谨的科学研究态度都亟需增强.怎样提高地方本科院校大学生的研究创新能力、创新意识和科学研究精神,培养适应新世纪具有研究创新能力的大学生? 这是众多普通本科院校必须解决的一个重要研究课题.因此,对大学数学公共课程实施研究型教学模式进行探索和实践,对培养拔尖型创新人才和建设研究型大学具有重要意义.

2　实施研究型教学模式存在的问题和主要体现

相对课程体系和教学内容改革所取得的成果,教学模式的改革仍处于相对滞后的状态.中国大学的教学方式与欧美一流大学相比,存在着很大的差距.如麻省理工学院、耶鲁大学、剑桥大学等世界著名高等学府,都非常重视学生研究创新能力的培养,广泛地应用了研究型教学模式.以美国高校为例,虽然美国高校83%的教师在课堂教育教学中主要采用知识讲授法进行教学,但在整个教学过程中都注重研究型教学模式的运用,譬如: 积极引导学生参与教学过程,开设研究型教学课程,引导学生积极主动地参与科研活动等.

从全局上看,目前高等教育仍然是传统教学模式为主,虽然教育工作者认识到传统教育教学方法的弊端,但是在实践教育教学过程中过分强调现成知识的传授,采取满堂灌的做法仍占大部分.大学数学课堂也是如此,满堂灌的教育教学模式几乎贯穿了大学数学课堂教学的全程.这种现象反映了当前培养人才观念、教学理念和教学方法等诸方面存在的弊端: 传统教学培养出的学生绝大部分仅仅只是知识记忆型人才,而非具有研究创新能力的人才.其根本原因在于:

(1)培养研究型创新人才的观念陈旧.在中国高校课堂教育教学中,仍然是以教师为中心,仅仅只是由教师将教学内容传授给学生,忽略学生的主体地位、主观能动性和创造性思维,营造不了研究型创新人才的成长环境.

(2)培养研究型创新人才的定位模糊.与国外发达国家高校和国内985、211等重点高校相比,地方本科院校对培养研究型创新人才没有统一认识.因而,在人才培养方案中,培养研究型创新人才的定位不清晰,很难将培养研究创新精神和研究创新能力作为人才培养目标来执行.

(3)培养研究型创新人才的视野狭窄.很多高校尤其是地方本科院校认为培养研究型创新人才是985、211等重点高校的任务,而且认为这是研究生阶段的人才培养目标,跟地方本科院校本科生教育没有任何关系.

在国内,研究型教学虽然提出多年,但进展并不大,其主要原因表现在三个方面: 从教师角度来讲,教师的知识结构限制了教师很难给学生提供相对有深度和广度的研究型课题,有些任课教师缺少相关的研究工作经验,导致在给学生布置研究型课题时,困难较大,有的干脆不予考虑; 从学生角度来讲,中国的学生独立性不强,没有老师的指导就无所适从,合作精神欠缺; 最后,现行本科数学课程,包括数学基础课程或者公共基础课程的教材对于研究型教学还不够重视,大多只体现了基础知识的严谨化,与其相关的系统研究的应用实例较少,实例的宽度、深度与难度也明显不够.相比之下,国外的教材就比较有优势,非常注意由易到难,由浅入深,描述和解释性的语言比较多,特别注意讲解实例,习题内容也很丰富.

3　研究型教学模式的实施方案和研究实践

3.1 实施方案

在国内、国外各选5所著名研究型大学(北京大学、清华大学、浙江大学、西安交大、上海交大、麻省理工学院、哈佛大学、加州大学洛杉矶分校、牛津大学、剑桥大学),对他们的大学数学课程研究型教学的教学内容、方法、考核手段等进行较全面的对比分析,同时在湖南理工学院高等数学、线性代数和常微分方程三门课程中进行实践,具体实施方案如下:

(1)调研国内外知名院校数学课程的研究型教学,结合本校的课程特点和专业特点,扬长避短,总结经验.

(2)积极参加全国性的大学数学教学研究和教学改革会议,对比湖南理工学院本科数学公共基础课的实际情况,整理不同课程适合研究型教学的内容模块,构建一批具有一定挑战性、探索性和实际应用背景的适合研究性探索的案例.

(3)研究和分析研究型教学的实施框架和途径,营造学生独立思考、质疑解难、知难而上、勇于探索的良好环境,挖掘、调动学生自身能力,逐步培养学生的数学思维方法、研究创新精神和研究创新能力.

(4)尝试研究性学习的“启发式、研究式、讨论式、案例式”等多方式相结合的教学新模式,并在教师的教学活动和学生的学习过程中,通过教师与教师之间、教师与学生之间的交流,发现问题、总结经验,更新和挖掘新内容,设计新方案,在教学实践中不断完善教学内容、方法和方式.

(5)鼓励学生参与和数学课程相关的项目,包括选择具有一定挑战性的毕业设计问题,指导学生以解决既有学习意义又有应用前景的实际问题作为研究目标,而且要完成各个环节必须经过不断努力,这样既能学到新知识和新方法,又能培养学生的自主学习能力、项目设计能力、分工合作能力、创新思维与动手能力.

(6)课题组成员定期开展教学研讨与经验交流研讨会,研讨数学教学理念,有针对性地开展研究型教学模式、教学方法和教学手段的研究、改革与实践,及时总结经验,实践提高.

(7)根据教学目标、研究内容和学生学习情况,研究并实践科学合理的、激发本科生创新能力的多元学生评价标准.

3.2 研究实践

在提高人才培养质量和教学质量的双重目标驱动下,如何结合本科数学公共基础课的教学规律设计研究型教学内容,如何实施启发式、探究式、讨论式、参与式、项目式等多种教学方式相结合的研究型教学模式,依然是当前教学改革与研究的重要内容.这方面,我们开展了一些前期研究,取得了阶段性成果.目前,已将研究型教学模式融入到 “常微分方程”、“高等数学”以及“线性代数”等公共基础课程或专题研讨课的日常教学中和数学建模与数学竞赛中,并取得了很好的教学效果.学生们多次主持湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目,其研究成果发表在国内外数学类核心期刊.特别是2008年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目学术成果发表国外SCI期刊一篇[13],2012年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目学术成果发表国外SCI期刊4篇[14～17],多次获得湖南省数学竞赛一、二、三等奖,国家级和湖南省数学建模一、二、三等奖.目前有关研究型教学模式的讨论在网络上备受热议,支持者居多,但有关研究型教学的探索和部分实践,以及如何在大学数学课程中实施多种教学方式相结合的研究型教学新模式,仍然需要长期认真地实践与研究.

参考文献

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Advocating Research Teaching Model and Cultivate College Students' Mathematics Innovation Ability

ZHANG Zai-yun,DING Wei-ping,XIAO Zhen-gang,LI Song-hua,GAN Xiang-yang
(College of Mathematics,Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414006,China)

Abstract:Through the deep analysis of the characteristics of local colleges,we discuss the importance of cultivating college students' innovation spirit and taking college students all-round development as the starting point,taking the reform of practice teaching system and teaching content as the focal point,building college students' innovative training platform as the breakthrough point,in recent years,we analyze the practice and research of cultivation for mathematics innovative ability of college students of Hunan Institute of Science and Technology.

Key words:research teaching model,higher mathematics,college students' mathematics innovative ability

作者简介:张再云(1975−),男,湖南宁乡人,博士,湖南理工学院数学学院副教授.主要研究方向: 应用数学及数学教育

基金项目:湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目(湘教通[2014]247号; 湘教通[2011]315号)

收稿日期:2015-10-26

中图分类号:G642

文献标识码:A

文章编号:1672-5298(2016)01-0088-04