高职数学与专业知识融合教学改革的研究

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  【摘 要】以广西建设职业技术学院的数学教学为例,分析了高职数学教育现状,提出高职数学教育在教学目标、内容、方法以及评价方式等方面的改革思路,把专业课知识融合于数学教学中,为提高和促进高职数学的教育教学工作提供了一个新的视角、具体策略和有益的思路。
  【关键词】数学 专业知识 融合 教学 改革
  【中图分类号】G【文献标识码】A
  【文章编号】0450-9889(2012)11C-0049-03
  一、问题的提出
  新时期高职教育的培养目标是为国家和地方经济发展培养高等技术应用型人才。数学教育对工科高职院校学生的专业课程学习及应用能力提高、终身学习能力的培养不可或缺,高等数学是工科类高职院校必开的重要基础课程。
  目前工科类高职院校普遍存在数学教学与专业课程内容没能有机地融合、数学知识无法在专业课教育中发挥其应有的工具作用、数学课的教学模式和教学内容不利于高职培养目标实现和学生终身学习能力的培养、数学基础知识及数学应用能力不足以支撑学生们的继续教育学习和今后的工作实践等问题。这些问题对新时期高职教育进一步发展的制约已日渐显现。
  为此,我们应根据新时期高职教育的特点,在数学教育教学中深度融合专业知识内容,大力改革数学教育现有的教学目标、内容、方式,以适应新时期高职教育发展的需要。本文以广西建设职业技术学院为例,对新时期高职的高等数学教育教学改革进行探讨,为提高和促进高职数学的教育教学工作提供一个新的视角、具体策略和有益的思路。
  二、建筑类高职数学教育现状分析
  建筑类高职的专业培养计划中把高等数学列为重要的基础课程。广西建设职业技术学院是广西示范性高职院校,其几乎所有的专业都开设了高等数学课程,如建筑工程技术、工程造价、工程管理、路桥工程、房地产开发等专业。目前建筑类高职教育对数学教育的要求出现新的特点。一是随着“2+1”教学模式的实施和专业教学计划的调整,数学课程学时锐减,同时专业学习对数学应用能力需求却更高。二是随着建筑市场的不断扩大和完善,对学生的职业能力、数学运算能力、数学工具应用能力、应用数学解决实际问题的能力提出更高的要求,这对数学课程教学提出了严峻的挑战。
  由于当前的高职数学还不能完全摆脱系统化课程模式的影响,建筑类高职数学教育的培养效果远远不能满足专业需求,这不仅使学生产生“数学与所学专业脱节,学了也没用”的想法,也是数学课时遭到“砍了再砍”的主要原因之一。除此之外建筑类高职还存在诸如学生的数学基础及学习能力较差、教师的教学方式方法单一落后、数学教师与专业课教师之间缺乏交流与沟通等问题。
  进行数学课程改革,应精选符合各专业要求的教学内容,以专业案例引出概念及进行数学应用,以项目引领学生学习数学知识,将专业实际应用中的数学知识纳入数学课堂教学中,最大限度地使数学课与专业课融合,构建以就业为导向的新的高职数学课程体系。
  三、数学与专业知识融合的教学改革探索
  (一)改革目标定位
  高等数学教育教学改革应以先进的高职教育思想为载体,以学生的认知驱动、能力驱动、发展驱动为出发点,打造高素质应用型、创造型的高职人才,培养学生“用数学知识思考、解决实际问题”的能力,建立“用数学知识服务学习、生活、工作”的良好习惯。课程改革后,能满足不同学生的个性学习需求,为学生提供“提出问题、探索思考和实践应用”的空间。
  (二)教学内容整合改革
  导致课堂教学枯燥、缺乏新鲜感、学生失去学习兴趣的主要原因在于传统的高等数学课程内容设置。因此必须对目前的数学课程内容进行整合,将专业知识融合到数学的教学当中。建筑类高职院校的培养目标就是培养建筑业生产、建设、管理、服务第一线的技术应用型人才。许多建筑工程(技术)问题归根结底是数学问题。数学融合专业知识,可以让数学教师真正了解自己课堂教学的不足,及时修正课堂教学的漏洞,使教学内容更具有针对性;数学融合专业知识,可以调动学生学习数学的自觉性,培养学生学以致用的良好习惯,极大地提高数学的教学效果。
  以广西建设职业技术学院建筑工程管理专业为例,我们将该专业高等数学课程的教学内容分为3大模块。
  1.数学基础模块:包括一元微积分学基础,向量与空间几何初步,线性代数初步,概率及数理统计基础,线性规划基础等。该模块是为了满足和保证专业课对数学的基本要求而设定的,该模块可使学生了解数学的最基础知识,学得一定的数学思维,掌握建筑工程实践中最需要的数学工具,并为学生学习专业课程、培养应用数学的能力和终身学习的能力打下基础。
  2.数学应用模块:该内容主要包括数学基础理论在建筑专业中的应用和相关案例、数学建模基本理论方法及应用案例、数学软件的使用及案例等。例如应用定积分求大跨度屋架腹杆长度、抛物弧形墙面面积,曲率及曲率半径的专业应用,线性规划在土方调配中的数学建模应用,Mathematica软件中的矩阵运算及其应用等。该模块第一部分为所有专业通用的应用内容,第二部分则根据不同专业的特点和要求设置不同的应用内容,具体由数学教师和专业课教师共同研讨确定。在设置应用模块时应广泛吸收专业老师和一线企业的工程师参与。
  3.素质拓展模块:包括数学与思维发展、数学对世界观的影响、知名建筑中的数学原理、建筑中的数学美学、数学文化的幽默娱乐功能等,该模块的教学不单列进行而是穿插融入前两个模块的教学当中。例如在介绍定积分在拱桥等拱形建筑设计中的应用时,穿插介绍世界著名的拱形建筑设计美学理念等内容。该模块的学习,重在增强数学课程的趣味性和吸引力,增强学生数学思维观和数学应用观,为专业课程的学习提供重要的思想、方法和语言。
  (三)更新教学方法
  1.采用新的教学组织形式,积极渗透数学的思想方法。   打破过去“满堂灌”数学知识的教学模式,以行动为导向,以项目为驱动,建立课堂讲授、课堂讨论及动手实践相结合,知识传授与学习方法传授并举的教学模式。以学生为主体,提高学生数学素质,发掘数学能力,归纳解题思路,强化解决问题的方法。
  2.淡化运算技巧,强化数学方法、结论应用、软件使用。建筑类专业课程中的计算是不太复杂的,专业上的应用也不需要太多的数学运算技巧而更多的是借助于数学的方法、思维和结论。因此数学教学中要淡化运算的技巧,将更多的时间用于数学方法、数学结论应用、数学软件使用。我们在教学中介绍基本的运算之后马上向学生介绍常用的数学软件的应用,例如,建筑结构常用到矩阵工具,我们在介绍完矩阵的运算后,则马上介绍Mathematica软件中的矩阵运算及其在建筑结构中的应用,使学生及时掌握先进的数学计算工具,提高解决专业实际问题的能力。
  3.实用为主,突显数学在专业中的“有用”。数学对学生的吸引力在于其对学专业知识“有用”。数学有用了,学生也就感觉到数学学习重要了。我们应该深入了解学生所学专业,熟悉专业中涉及的数学知识,将专业知识融入数学教学,结合专业实际问题精心设计一些有适当难度的题目,引导学生解决问题,实现数学课程和专业课程的交融,满足学生的实用需求。例如讲授“导数与微分”,在建筑力学中常需考虑如何选择矩形截面梁的宽和高以保证达到抗弯刚度最大的问题,这是一个导数的应用问题,为此在介绍导数的应用时可引入该例子。定积分在建筑工程中应用也非常广泛,例如工程预算中需要计算鹅蛋型异型屋面面积、抛物型曲面墙体面积、大跨度屋架腹杆的长度等特殊结构部位的工程量,而这些都没有现行的公式套用,而用定积分就可以较圆满地解决这些问题。又如工程测量很多问题需要用到正、余弦定理,建筑施工中很多问题需要用到线性规划知识;建筑结构中很多问题需要用到数学建模及矩阵知识等,这些例子都成了我们进行数学与专业融合教学中的案例。
  (四)课程评价体系的改革
  本课程评价体系推行理论、应用技能双考核制度,注重过程考核。只有理论、应用技能考核都通过了,该门课程才合格。应用技能考核以过程考核为主,不仅考核最后成果的质量,同时考核学生完成任务过程中表现出的各类能力。如“土方调配数学建模”的应用技能小组考核中,除了对“数学建模论文报告、案例工程土方调配方案”等成果进行评价外,还要对小组成员完成任务时的工作态度、沟通能力、表达能力、资料查询能力、团队协作情况等进行综合评价。
  四、数学与专业知识融合的教学改革给数学教师带来的机遇和挑战
  数学与专业融合的教学改革过程是培养学生跨学科综合能力的过程,是在教师主导下学生为主体参与的过程,因此需要“数学老师专业化”。数学老师需要了解和熟悉专业课程知识,提高跨学科专业水平和数学融合专业教学的能力。这是高职数学老师提高跨学科专业水平和综合素质能力的一次机遇,同时也给自身带来了挑战。
  (一)数学教师要学习了解专业知识、参与专业课程设计
  数学教学深度融合专业教育,需要数学老师熟悉专业课程的大纲设计、专业课程基础内容和发展方向,了解专业领域的新知识、新技术、新材料、新工艺、新设备。在数学教学中,数学与专业将成为老师和学生的共同语言和探讨话题,老师和学生还可以进一步进行专业知识的交流探讨互动。如此的数学教学将是丰富多彩的,富有吸引力的,营造和创设数学与专业融合的课堂氛围和教学情景将让学生感受到数学的魅力,也会激发学生们发现问题、探索未知的好奇心,从而进一步提高学生学习数学的兴趣和解决问题的能力。例如,笔者凭借数学和结构工程双专业高职称的特长,成了能同时上基础课和专业课的多面手,履职以来,先后在学院上三门基础课和三门专业课,教学中结合工程实例将专业课与数学课融会贯通,给学生讲授,获得了事半功倍的教学效果。
  (二)数学教师需参加专业进修培训,提高跨学科专业水平和综合素质
  数学与专业知识互相渗透融合的教学改革将促使“数学老师专业化”,促使数学老师学习和进修专业领域基础知识及新理论。根据数学老师的工作特点,我们可以通过组织脱岗专业进修培训、假期专业进修培训、专业课题联合研究、到企业一线挂职锻炼、到兄弟院校进修学习等形式,为数学老师提供跨学科、跨专业学习专业理论知识和操作技能的平台,促使数学教师对专业学科领域有(下转第53页)(上接第50页)足够的了解和研究,在传统的数学教育教学上有所创新和突破,才能做到数学教学与专业的融合和渗透,创设出数学知识在专业中的应用情景,拓展学生们的视野,提高学生的数学应用水平和解决实际问题的能力。
  五、改革的效果
  通过探索和实践,我们进行的数学与专业融合的教学改革取得了很好的成效,具体体现在:
  采用模块化教学,专业任务引导,数学与专业渗透融合,教学富有应用性、实用性及趣味性,促进了学生将数学与专业学习结合的良性互动,达到事半功倍的效果,学生应用数学知识解决实际问题的能力大幅度提高。教师是帮助者、引导者、参与者的角色,学生更多时候是主动思考、探索知识、发现问题、分析问题与解决问题,培养了实践技能和终身学习能力。
  考核评价贯穿于整个教学过程中,避免了单一理论考试定成绩的弊端。这种学习与考核形式,使学生每一次课都得到成就感的体验,激励了学生不断探索进步。
  教学双方共同提高。数学教学融合专业知识,促使教师自觉进修专业知识、下企业沟通锻炼,数学教师的跨学科专业水平和综合素质能力上了一个新台阶。学生完成任务的同时,也学会了根据任务查阅或获取相关资料,培养了终身学习能力。
  经统计分析,广西建设职业技术学院2010和2011级建筑工程管理专业学生与其他专业的学生比较:高等数学与数学建模两门课程考核的及格率、平均分,专业课程学习成绩及格率及各类职业上岗证考证通过率均有不同程度的提高。建筑工程管理专业的学生初次就业率2006~2011年连续6年均在98%以上。这也进一步证明了本课程的数学与专业融合教学改革是成功的,最大的受益者是广大学生。
  【参考文献】
  [1]周玮.融数学实验于高职数学教学的实践与研究[J].数学教育学报,2010(6)
  [2]冯兰军.高职数学教学模式的改革与研究[J].内江科技,2009(3)
  [3]姜晓明.高职数学课程教学改革的思路与实践[J].机械职业教育,2006(9)
  【项目课题】2011年新世纪广西高等教育教改工程项目(2011JGB242)
  【作者简介】马南湘(1965- ),男,广西建设职业技术学院图书馆副馆长,广西大业建设集团副总经理、总工程师,副教授,高工,研究方向:土木工程、数学应用。
  (责编 丁 梦)
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