卓越背景下高等数学教学问题的研究与思考

摘要：数学的工程实际应用能力，是卓越计划对工程人才培养的迫切需求。当下，高等数学教学观念落后，教师缺乏工程背景，课堂模式单一，现代教育技术应用不熟练，教材不适的问题已经成为高等数学教学的桎梏。转变教学观念，培养教师工程背景和双语教学能力，掌握现代教育技术，创新课堂教学模式，加快教材编，是解决卓越背景下，高等数学教学问题的有效途径。

关键词：卓越计划；高等数学；教师

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0198-02

一、卓越计划与高等数学

高校实施卓越工程师教育培养计划（简称卓越计划指），是我国高等教育工程技术人才培养有益的探索，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》，提高高等教育质量的战略举措。教高[2011]1号文件提出卓越计划的主要目标：面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。其中，第十五条指出：高校课程体系改革和教学形式要强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力，加强跨专业、跨学科的复合型人才培养。国际数学大师丘成桐在《数学的内容、方法和意义》中说，西方技术之基础在科学，实际和抽象的桥梁是基本科学，而基本科学的工具和语言就是数学。因此，培养学生工程能力中，数学能力的培养是重中之重。有鉴于此，上好高等数学课，实现数学与工程学科融合，切实培养学生数学能力，是高校以及高等数学教师要深入研究的核心问题。

二、高等数学教学存在的问题

卓越背景下，我国高校高等数学教学效果并不理想，这是众多客观、主观原因共同作用的结果。

1.教师缺乏工程背景，教学观念有待改变。高等数学教师普遍来自师范院校，从高校到高校，缺乏工程背景。学习经历决定其教学观念，即对理论知识理解、掌握，题目求解完整性和正确性要求非常严苛，而对知识的具体工程应用或实际问题建模求解并不关心。教学中，花大量时间进行艰深晦涩的理论证明，冗长、烦琐的题目计算，缺乏新意、形式雷同的习题作业要求并不鲜见；对数学的工程应用，数学与不同课程之间的联系，于工程科学发展的巨大作用却常常选择性疏忽；考核方式也是一卷定成绩，缺少数学实践应用的考核手段。

2.课堂教学模式单一。当前，高等数学课堂教学模式单一是不争的事实。教师满堂讲解，学生被动接受，数学课堂常见的现象是：教师“神采奕奕”、“津津有味”地长篇大论，而学生则是“目光呆滞”、“麻木不仁”。其主要原因一是课程本身比较难，二是内容与实际应用衔接性差，三是学生参与度低。教学模式极度缺乏灵活性、创新性，与卓越计划对学生数学应用能力培养严重不符，更遑论与工程实践对接。

3.现代教育技术应用不熟练。现代教育技术形象、生动、信息量大的优点得到教育界普遍认同。国内绝大部分高校课堂教学引入了现代教育技术。但是教师对其熟练程度却值得商榷，至少部分数学教师掌是不熟练的。证据是多数的课件不能动态表现证明过程、复杂函数的图像、算式运算等，信息量少，页面简单、枯燥，缺乏变化，感官冲击效果不强。

4.教材不适。现行的教材不适应卓越计划对高等数学教学的要求。一方面，现行教材知识体系缺乏针对性，不能体现数学知识在不同工程领域的应用。另一方面，不同专业对学生数学能力要求不同，相同的教材造成教学困扰。此外，作业题目过于强调理论证明和计算能力训练，难以体现数学工具的实际应用。

三、解决高等数学教学问题的思考

卓越背景下，高等数学教学不是为了培养数学天才，而是通过教学让学生学习并掌握数学这种工具，拥有通过这种工具应用解决实际问题，实现知识转移与创新的能力。

1.加快教学理念更新。首先，要明确教学目标。教师在开课前要认真研究专业课程设置，对后续与高等数学相关的课程的数学要求以及该专业对数学能力层次需求要了若指掌，明确教学目标。课程安排在注意保持高等数学基本知识体系的基础上，加强结合关联课程特点，分清主次，强化应用，做到理论与实践并重，工程到理论回归。其次，重构教学双方地位。学生是一个相对独立的“认识主体”，知识建构最终由学生自己完成，所以“学比教更为重要”[1]。即改变教学活动中教师的主导和强势地位，构建相互尊重，平等合作、交流，互信互爱的教学平台。教师要扮演好引导者、参与者、合作者的角色，帮助学生建立学习目标，引导其积极参与，通过各种的方式创造教学兴奋点，引导自主学习。最后，转变考核方式。德国包括高等数学的基础学科和基础工程学科考核，除了学习阶段考核以外还需对4个月的必修工业实践考核[2]。借鉴工程教育发达国家数学考核方式对我们颇有启迪，高等数学考试应用理论知识考核和专业工程实践应用考核相结合的方式，全面检验学生知识能力和应用能力。

2.培养深厚的工程背景。卓越条件下，教师的工程背景是保障高等数学工程应用能力培养的重要基础之一。教育部教师[2012]13号文件明确规定：高校要建立5年一周期不少于360学时的教师全员培训制度，推动教师专业发展常态化。因此，为了把高等数学教学同工程应用完美结合，高校须采用多种措施加强教师工程背景培养或培训。（1）把青年教师送到合作企业进行中短期工程顶岗实践。青年教师有信心、有激情、精力充沛，新信息、新知识接受能力强，培训效果明显。（2）聘用企业工程专家到学校对教师开展数学应用的专题讲座。教师一般具有博士、硕士学位，理解能力、思辨能力、归纳总结能力较强，通过讲座能举一反三，拓展数学知识的应用范围和深度。（3）部分数学能力较强的专业教师开展高等数学教学方法培训转岗。这类转岗教师数学知识应用能力强，工程背景深厚，在教学中能将数学与工程问题有机结合，有利于学生工程应用能力培养。（4）鼓励、支持并创造条件让高等数学教师与专业教师或企业工程技术人员强强联合，组队、组团开展工程应用项目研究。

3.掌握现代教育技术。电子技术的发展，为高等数学教学提供了丰富的教学技术与手段。对高等数学教学而言，主要是教学软件（如：PowerPoint，Authorware）、数学软件（如：Matlab，Maple等等）、网络等的熟练使用。首先，教学软件可将教师从烦琐的黑板书写中解放出来，提高教学时间利用率和信息量，为采用不同教学模式奠定时间基础，而且通过声音、图像、动画、颜色等充分调动学生的视觉、听觉，增强教学效果。其次，数学软件可将复杂的数学模型通过简单的程序轻易实现，免去冗长计算对脑力和心力考验，让教师专注于理论和应用的讲解；学生专注于知识的理解和应用，提高学习效率。最后，现代教育技术能展示并创造出各种逼近现实的学习情境，将数学学习和现实生活融合到一起，以激发学生的探索和思维能力，延展教学范围和纵深[3]。

4.培养双语教学能力。当今，我国工业仍然处于发展阶段，世界先进、卓越的工程技术资料和文献以英文为主，英语是国际科技界通用语言。教育部[2001]1号文件提出：为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。力争三年内，外语教学课程达到所开课程的5%～10%。2011年卓越计划再次提出要培养面向世界的工程技术人才。显然，高等数学是双语教学的目标课程之一。因此，高等数学开展双语教学是我国开展国际合作、交流、对话的现实需要。高等数学知识体系成熟，专业术语、表述、词义等规范，且教材和参考书目多，对双语教学开展非常有利，唯一不足的是教师用英语教学的能力。所以，高校必须尽快加强培训力度，增强高等数学教师英语水平。

5.创新课堂教学模式。课堂是教学的主阵地，课堂教学的质量关乎高等数学教学目标的实现。因此，为提升课堂教学质量，教师要从“独角戏”课堂模式中挣脱出来，从应用能力、创新能力等需求出发，丰富课堂教学模式。以学生为主体，通过专题讨论、任务完成、应用研究等方式，主动研究、学习、理解课程内容和数学工具应用，教师从旁启发、引导、给予点评和总结的模式在高等数学教学实践中值得广大教师重视和研究。该模式要注意：一是要善于激发兴趣。教师设计问题要根据专业将数学与工程技术和应用紧密结合起来；点评和总结要灵活应用通俗易懂、风趣幽默的语言以便于学生形象思维和想象，易于理解和记忆。如：灵活使用疑问、设问、反问等，启发思考；将数学家的奇闻逸事插课堂，提高教学趣味性[4]。二是要注意问题设计的层次性，让多数学生有成功的体验。让不同程度的学生在思考和解决问题过程中获得成就感，保持学生的积极性和好奇心，这是后续学习的源动力。

6.加快高等数学教材更新。卓越计划背景下，工程科学和工程技术发展呼唤有较高数学能力的应用型、创新性人才。当前，有些高校尚未认识到现行教材在工程应用上的缺失，对教材编写的热情不高。因此，高校必须转变观念，增加资金投入，尽快编写专业针对性强的高等数学教材。教材编写中，要注意初等数学和高等数学内容上的衔接；不同专业增加或删减相应的内容；例题设计不仅要体现数学的理论性，还要注重数学在工程上的应用；考虑实用数学软件使用介绍；针对专业设计数学工程应用的习题。

数学能力正在逐步成为工程技术人员发展和提高的瓶颈，卓越背景下高校高等数学教亟待从观念、内容、模式等方面加快改革力度，切实培养学生深厚的数学理论功底和灵活的工程应用能力，为大学生工程技术职业生涯可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]徐利治.关于高等数学教育与教学改革的看法及建议[J].数学教育学报，2000，（2）：1-2.

[2]http：///20140422/n398614365.shtml.

[3]陈和生.高等数学教学与现代教育技术的运用[J].中国成人教育，2010，（7）：173.

[4]杨明俊，郭丽娜.关于高等数学教学的建议[J].教学理论与实践，2011，（9）：48.