新工科背景下数学与应用数学人才培养模式探究与实践

西安工程大学理学院 陕西 西安 710048

1 引言

当今国际竞争新形势背景下为适应国家战略发展、立德树人的新要求,进一步提升教育改革创新水平,自2017年2月,教育部积极推动下,新工科建设蓬勃发展,先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”,并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》,助力中国特色工程教育新模式的建立,逐步把我国建设成为高等教育强国。

新工科专业是采用现在流行的人工智能、机器人等现代化的技术手段,用于对传统工业的升级改造。两者相比较而言,面对未来的新兴产业和新经济对人才所要具备的实践能力、创新能力以及国际竞争力都有更高的要求,需要的是复合型的新工科人才。但传统应用数学教学重理论而轻应用。未突出知识的实用性以及与社会需求的匹配性。此外,由于观念认识的错误,很多学生对数学望而却步,不愿意选择学数学专业,加之数学教学与实际脱节,导致人们觉得在日常生活中数学没有实用价值,严重掣肘数学教育的实践价值。

本文从理论与实践相结合,传统教学研究与实例教学研究相结合,教师的教学实践与学生的学习实践相结合等多角度出发,探讨了如何提升教学质量,研究教学模式及教学方法的改革、创新与实践。

2 问题分析及对策

2.1 教学模式改革和创新的理论准备

2.1.1 以实际问题驱动实践教学 应用数学课程的特点是理论严谨、概念多、定理多、内容抽象等。鉴于此,在传统的教学过程中往往采用先理论方法,再加以简单实例训练这样的教学模式。传统教学模式导致一定程度上理论与实际相互脱节,缺乏应用背景和实践验证。因此,我们需要转变教学方法,把枯燥、乏味的数学理论和概念尽可能与实际问题联系起来,通过实例引出,扩展知识点之间的联系,增强其趣味性,让学生了解其实用性,以此来培养学生的创新思维及数学应用意识、会对提高教学质量产生了良好的效果。

2.1.2 适当引入学科前沿,拓展知识 在课程内容中不断融入相关课程科研的最新成果,正确处理好课程的经典内容与最新相关科研进展的关系。教师们搜索最新相关文献,与时俱进,努力跟踪、收集、学习新的内容,将最新的科研成果,深入浅出的引入课堂,比较每项内容在实际问题中的优劣性,提高课程的先进性和趣味性,开阔学生视野,以此来激发学生求知的兴趣[1]。

2.2 加强建模能力的培养 建模能力是衡量学生对数学知识的学习与应用的标准之一。数学建模是将现实问题与数学知识结合的一种有效的方法,是培养学生应用数学知识能力的有效途径,数学建模需要软件类、方程类、优化类等多学科知识的扎实性及灵活运用数学知识的综合能力。有必要将数学建模课程设置为必修课,并将日常生活中的实例融入数学建模课程中,一方面使学生觉得既新鲜又有趣。另一方面丰富了数学建模课程资源,加强学生应用数学能力的培养。满足新工科背景下对人才培养的要求[2]。

2.3 教学模式改革和实践

2.3.1 强调以学生为中心的教学模式 “以学生为中心”的观念最早是由美国儿童教育家和心理学家杜威的“以儿童为中心”的观念转换来的。传统的教学基于灌输式教学、填鸭式,在教学过程中,教师起着主体作用,学生被动地学习知识,缺乏创新性和新鲜感,缺乏对新生事物、新知识的好奇心与求知欲。在新的教学模式中,学生起到主题作用,教师起到主导作用。在此过程中,教师更应注重对学生学习积极性和主动性的引导和激发。故可通过一些与学生专业相关的、典型的应用实例,引导学生参与其中,让学生感觉到学有所用,培养学生的应用能力和应用意识,进而增强了学生对抽象的数学理论的理解和掌握。

2.3.2 按照素质拓展与教产融合相结合构建实践教学体系 传统教学方法中往往注重“正确”答案的传输,以下结论为主。正如叶圣陶先生所说,凡为教,目的在于达到不需要教。即学习上的自由,亦即学生素质的拓展。因此,在新的培养模式中,应注重积极开展学生专业素质的拓展训练,尤其要注重与校外实践相结合的教学体系的构建,让学生体会到学有所用、学会所用。比如,与企业行业合作,让学生走到一线去,把所学书本知识与实际生产实践相结合,体验到学有所用,激发学生求知欲和兴趣。

2.3.3 注重教师在教学中的“引导”作用 传统的教学模式中,教师的角色似保姆、似讲解员,更多是知识的单向传递。课堂气氛刻板,师生互动缺乏。在新的教学模式中,不应只是简单的“施”或“受”,教师的角色是引导者,在备课的过程中需要精心准备案例,认真的组织课堂上的每一个环节,及时的发现问题,课后要详细的总结,查找不足并总结经验,写好心得体会。因此,在整个教学过程中,是教师于学生之间思维、心得等多方面的“双向”交流,二者都需要承担更好的责任。

3 将思政教育融入专业教学

虽然数学类课程本身大多研究客观规律,注重对相关定理、概念、计算方法的教学,使得数学类课程难于开展思政教学。但我们可以从杨辉、李善兰、华罗庚等古今数学家的研究成果出发,挖掘思政元素,鼓励学生学习他们的科研精神,树立爱国意识。也可以从马克思主义哲学思想出发,让学生体会数学知识里面的量变与质变的辩证关系,学会多角度思考问题。

4 结语

综上所述,数学与应用数学专业人才培养模式改革是历史发展的必然,也是当今国际竞争新形势对培养符合新时代要求新工科人才的要求。但教学改革和完全能够适应新形势培养模式的建立并非一朝一夕所能完成,需要长时间的探索和实践。