作者:吴轶泓 本文字数:2555
[摘 要] 在“新工科”建设的背景下,社会对新型工科人才的需求日益迫切,因此需要高校与时俱进,及时做出改变,加快对人才培养方向、培养模式的改革。从高校数学教育出发,思考新工科背景下数学教育需要改革的方面。
[关 键 词] 新工科;高校数学;教育改革;人才培养
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2019)34-0018-02
新工科(Emerging Engineering Education,3E)是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。[1]当前,国家推动创新驱动发展,实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等重大战略,以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展,对工程科技人才提出了更高要求,迫切需要加快工程教育改革创新[2]。新工科建设的大背景对我国数学教育的改革和发展具有很好的示范意义和指导意义。同时,新工科人才的培养离不开高校,而工科生在高校接受的最基础的就是数学教育,为加快传统工科的转型,也需要高校从基础上进行改革。在新工科背景下,需要创新大学内部教育教学组织,是大学改革理念的组织化、体制化的重要依托和长久保障,需要高校大胆革新、深入探索。[3]本文将从以下几个方面进行探讨。
一、教学目标的改革
新型工业化发展框架下,新能源、新材料、数字制造与互联网等新技术交融的新业态,以及社会生产和组织方式、商业制造模式、社会治理结构及全球政治地理分工等变革,共同推动人类进入生态和谐、绿色低碳、可持续发展的新社会,多学科知识、技术整合与原始创新作用日益突出,这就要求高校的数学教育增加与其他学科之间的联系交融。要想将数学与其他工科类学科紧密相连,绝不是依靠背诵公式、上课讲题、课后刷题、总结考试这些传统的方式就可以做到的。过去使用的那些教学方法,更多的是着眼在学生对于数学知识的理解和掌握展开的,过去的教学
目标落在了数学的基础知识上面,在这样的教学目标的指导下组织起来的教学活动,大部分情况是以书本知识为主体,用逻辑推理的方式,将书本中涉及的公式定理加以证明,以此来加强学生对课本的理解;或者选择典型习题来给学生讲解,培养学生的数学基础。但是这些方式远远达不到新工科所需要的:能够培养和锻炼学生在实际操作中灵活运用这些数学知识。一方面,数学教学的目标要求教会学生数学理论知识,让学生懂得解题技巧,但是这些要求都是表面上的,实际上内在的数学教育目标是培养新型工科人才的内在能力,改革后的数学教育目标是培养新工科人才的数学思维能力;另一方面,如果过分强调内在的能力,没有联系现实,也会有物极必反的问题。现在有部分学校提出了一些高大上的教育目标,看上去非常正确,也是数学教育的真实目的,是我们所追求的最好的教育效果,但是这些目的并没有很好地反映数学学科的特点。这些目的太宽泛,导致任课老师和学生对教学目标的理解不是特别清楚,也使教学目标的指导力度下降。例如,在一堂课中,不能泛泛而谈地这样规定一个教学目标:(1)培养学生的数学思维能力和科学的思维方式;(2)给学生展示数学的美感,提高学生的学习兴趣;(3)培养学生的创新能力,鼓励学生勇于探索。
诚然,目标的出发点其实都是要培养学生的內在能力,看似符合培养新工科人才的要求,完全是合情合理的目标,如果能真正做到这三条,,培养出来的工科人才一定是面向未来的,这也是符合我国数学教育改革方向的。可实际上,这种宽泛的数学教学目标,既不能反映一节课真正的重点,又没有给出科学的指导意见。如果把学会数学的某一部分基础知识转变成在具体案例中给予学生小组讨论的机会,给复杂的理论知识设置阶梯,保证学生在能力范围内有自己的发挥空间,那么培养分析思考能力和逻辑推理能力也就顺理成章,经过一段时间的练习,还可以培养学生的理性思维,让学生下意识地在学习工作中追求严谨的逻辑思维方式。
二、课程内容设计的改革
在新的课程内容设计中,将数学史和数学课程相结合,给工科生普及数学史的知识。现在的高校数学教育一直在尝试这种方法,我校在数学专业的课程中已经加入了数学史的课程。实际上,数学史的学习对所有理工科的学生来说都将是受益匪浅的。在数学的历史上,数学研究的对象其实一直在发生着变化,而这种变化其实也表现在学生学习的不同阶段,几乎贯穿了所有学生的学习生涯。例如,初中时候,学生在学习用字母表示数的初期、高中时候引入虚数的概念以及大学开始引入微积分的概念时,学生很容易产生困惑,感到不好理解其中的变化。回顾历史可以发现,这些时期也正是数学研究对象的含义产生变化的时期。学生学习中遇见的这些困惑,在一定意义上正是历史上数学家的思想困惑。换个角度理解,其实每个人都在无意的情况下经历了一遍数学史。因此,考察数学对象的历史演变,总结数学史上人们对不同数学研究对象的理解和定义,无疑对今天的数学教育有重要的启发意义,也有助于学生对课程的学习更加深入和透彻。同样的,历史上,数学的发展和科技的进步也总是相辅相成的,几次工业革命和信息技术革命受益于当时数学的突破性
发展,也反过来推动了数学的发展。让未来的工科人才了解数学发展的历史,会使他们对所学习的数学知识有更深的理解,对我国新一轮的科技革命——新工科建设,也一定会有巨大的裨益。
同时,数学课程设计的改革要考虑结合新工科建设的背景、要满足数学与科学技术共同发展的需求,还要将学生终身发展的需要作为基本原则,这就要求教师在未来的数学教学课程的设
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本文标题:新工科建设背景下高校数学教育的改革
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