張再云,丁衛(wèi)平,蕭振綱,李松華,甘向陽(湖南理工學院 數(shù)學學院,湖南 岳陽 414006)

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提倡研究型教學模式,培養(yǎng)大學生數(shù)學創(chuàng)新能力

張再云,丁衛(wèi)平,蕭振綱,李松華,甘向陽
(湖南理工學院 數(shù)學學院,湖南 岳陽 414006)

摘 要:通過深入分析地方院校的特性,探討大學生創(chuàng)新精神培養(yǎng)的途徑,以大學生的全面發(fā)展為出發(fā)點,以改革實踐教學體系與教學內(nèi)容為著力點,以搭建大學生創(chuàng)新訓練平臺為切入點,解析了湖南理工學院近年來大學生數(shù)學創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究和實踐.

關(guān)鍵詞:研究型教學模式; 高等數(shù)學; 大學生數(shù)學創(chuàng)新能力

引言

積極推動研究型教學,提高大學生的創(chuàng)新能力,其目的是改變傳統(tǒng)的教學模式,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力.傳統(tǒng)的教學模式中,學生完全是被動地學習,教師在課堂上只是填鴨式教學,忽視了學生的主動性和創(chuàng)造性、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng),學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力難以形成[1].后來的教學模式把生動活潑的理性思維和創(chuàng)造性思維,通過數(shù)學這個知識載體對學生實施能動的心理引導,啟發(fā)學生的興趣,開發(fā)學生的潛能.研究型教學模式正是近年來為了實現(xiàn)上述目標而提出的一種新的教學模式.

大學數(shù)學研究型教學,是以數(shù)學課程為平臺,在教師指導下,學生以個人或團隊為主體,自主地學習、探求、思索,著重培養(yǎng)學生獨立挖掘問題、解決問題、分析問題的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、批判性思維和團隊合作精神,是教學與科研的有機融合.改變傳統(tǒng)的教學模式,倡導研究型教學是教育教學改革的必然,也是培養(yǎng)高素質(zhì)拔尖型創(chuàng)新人才和提高高等院校教學質(zhì)量的一條重要途徑.事實上,高等教育越來越重視倡導學生在教師啟發(fā)引導下的自主探討式學習和研究式學習,將課程教學的主要任務(wù)由傳統(tǒng)的單一的知識傳授轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學生具備研究意識、研究能力、研究素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.專家學者們認為,大學實施研究型教學模式的主要原因有:(1)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求大學實施和倡導研究型教學模式.“創(chuàng)新”與“研究”密切相關(guān),并與“培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”相對應.(2)教育教學改革需要實施研究型教學模式.推行大學研究型教學模式,有助于更新教育教學思想觀念和有助于實現(xiàn)教育教學目標.(3)教學與科研是密不可分的,并且理工類專業(yè)與其他專業(yè),以及交叉專業(yè)的發(fā)展要求研究型教學模式的實施.大學研究型教學模式本身就是教學與科研的相互結(jié)合,大學研究型教學有助于促進科學教育與交叉學科教育的有機結(jié)合.

1　實施研究型教學模式的指導意義和理論價值

國外研究型大學的專家學者主張基于研究的教學,把研究和教學融為一體.通過這種有機結(jié)合,使科學研究促進教育教學的創(chuàng)新,同時教育教學促使科學研究水平的提高.這樣不僅可以使教師連續(xù)地把科學研究中的思想和技巧應用到教育教學中去,充實與豐富教學內(nèi)容,而且可以促使教師教學水平的進一步提高,拓寬所學專業(yè)領(lǐng)域; 亦使學生從傳統(tǒng)的知識接受者變?yōu)橹R的探求者,學生的創(chuàng)新能力、研究意識、研究能力和團結(jié)協(xié)作精神都得到了培養(yǎng).

國內(nèi)許多研究人員都認為研究型教學模式的目標在于培養(yǎng)學生的科學研究精神、研究創(chuàng)新能力等[2～12].具體來說,研究型教學的目標主要是培養(yǎng)學生的研究創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和精神,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度,從而對相關(guān)及交叉專業(yè)學科進行系統(tǒng)地探求與研究.因此,在教學中應讓學生體驗到科學研究的樂趣,學習科學探求方法,領(lǐng)悟科學的思想和精神,從而使學生主動接受知識,培養(yǎng)學生的研究能力、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和勇于創(chuàng)新的探索精神.

大學數(shù)學是大學生必修的、課時最多的公共基礎(chǔ)課.隨著交叉學科的發(fā)展,數(shù)學思想方法顯得越來越重要.人們越來越意識到: 現(xiàn)代交叉學科本質(zhì)上是一種數(shù)學學科.數(shù)學學科所衍生的思想方法對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才起著至關(guān)重要的作用.因此,必須增強數(shù)學與計算機、物理及生物等交叉學科的結(jié)合.由此可見,大學數(shù)學教育教學改革與創(chuàng)新在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)上具有重要的作用.

實現(xiàn)大學數(shù)學教育教學改革與創(chuàng)新是一項綜合和系統(tǒng)的工程,涉及到很多方面,譬如教學方法、教材建設(shè)、教學內(nèi)容、教學模式、教學手段以及對學生的考評等.

目前,在地方本科院校中,學生的研究創(chuàng)新能力,創(chuàng)新意識和精神,嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度都亟需增強.怎樣提高地方本科院校大學生的研究創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識和科學研究精神,培養(yǎng)適應新世紀具有研究創(chuàng)新能力的大學生? 這是眾多普通本科院校必須解決的一個重要研究課題.因此,對大學數(shù)學公共課程實施研究型教學模式進行探索和實踐,對培養(yǎng)拔尖型創(chuàng)新人才和建設(shè)研究型大學具有重要意義.

2　實施研究型教學模式存在的問題和主要體現(xiàn)

相對課程體系和教學內(nèi)容改革所取得的成果,教學模式的改革仍處于相對滯后的狀態(tài).中國大學的教學方式與歐美一流大學相比,存在著很大的差距.如麻省理工學院、耶魯大學、劍橋大學等世界著名高等學府,都非常重視學生研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng),廣泛地應用了研究型教學模式.以美國高校為例,雖然美國高校83%的教師在課堂教育教學中主要采用知識講授法進行教學,但在整個教學過程中都注重研究型教學模式的運用,譬如: 積極引導學生參與教學過程,開設(shè)研究型教學課程,引導學生積極主動地參與科研活動等.

從全局上看,目前高等教育仍然是傳統(tǒng)教學模式為主,雖然教育工作者認識到傳統(tǒng)教育教學方法的弊端,但是在實踐教育教學過程中過分強調(diào)現(xiàn)成知識的傳授,采取滿堂灌的做法仍占大部分.大學數(shù)學課堂也是如此,滿堂灌的教育教學模式幾乎貫穿了大學數(shù)學課堂教學的全程.這種現(xiàn)象反映了當前培養(yǎng)人才觀念、教學理念和教學方法等諸方面存在的弊端: 傳統(tǒng)教學培養(yǎng)出的學生絕大部分僅僅只是知識記憶型人才,而非具有研究創(chuàng)新能力的人才.其根本原因在于:

(1)培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才的觀念陳舊.在中國高校課堂教育教學中,仍然是以教師為中心,僅僅只是由教師將教學內(nèi)容傳授給學生,忽略學生的主體地位、主觀能動性和創(chuàng)造性思維,營造不了研究型創(chuàng)新人才的成長環(huán)境.

(2)培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才的定位模糊.與國外發(fā)達國家高校和國內(nèi)985、211等重點高校相比,地方本科院校對培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才沒有統(tǒng)一認識.因而,在人才培養(yǎng)方案中,培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才的定位不清晰,很難將培養(yǎng)研究創(chuàng)新精神和研究創(chuàng)新能力作為人才培養(yǎng)目標來執(zhí)行.

(3)培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才的視野狹窄.很多高校尤其是地方本科院校認為培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才是985、211等重點高校的任務(wù),而且認為這是研究生階段的人才培養(yǎng)目標,跟地方本科院校本科生教育沒有任何關(guān)系.

在國內(nèi),研究型教學雖然提出多年,但進展并不大,其主要原因表現(xiàn)在三個方面: 從教師角度來講,教師的知識結(jié)構(gòu)限制了教師很難給學生提供相對有深度和廣度的研究型課題,有些任課教師缺少相關(guān)的研究工作經(jīng)驗,導致在給學生布置研究型課題時,困難較大,有的干脆不予考慮; 從學生角度來講,中國的學生獨立性不強,沒有老師的指導就無所適從,合作精神欠缺; 最后,現(xiàn)行本科數(shù)學課程,包括數(shù)學基礎(chǔ)課程或者公共基礎(chǔ)課程的教材對于研究型教學還不夠重視,大多只體現(xiàn)了基礎(chǔ)知識的嚴謹化,與其相關(guān)的系統(tǒng)研究的應用實例較少,實例的寬度、深度與難度也明顯不夠.相比之下,國外的教材就比較有優(yōu)勢,非常注意由易到難,由淺入深,描述和解釋性的語言比較多,特別注意講解實例,習題內(nèi)容也很豐富.

3　研究型教學模式的實施方案和研究實踐

3.1 實施方案

在國內(nèi)、國外各選5所著名研究型大學(北京大學、清華大學、浙江大學、西安交大、上海交大、麻省理工學院、哈佛大學、加州大學洛杉磯分校、牛津大學、劍橋大學),對他們的大學數(shù)學課程研究型教學的教學內(nèi)容、方法、考核手段等進行較全面的對比分析,同時在湖南理工學院高等數(shù)學、線性代數(shù)和常微分方程三門課程中進行實踐,具體實施方案如下:

(1)調(diào)研國內(nèi)外知名院校數(shù)學課程的研究型教學,結(jié)合本校的課程特點和專業(yè)特點,揚長避短,總結(jié)經(jīng)驗.

(2)積極參加全國性的大學數(shù)學教學研究和教學改革會議,對比湖南理工學院本科數(shù)學公共基礎(chǔ)課的實際情況,整理不同課程適合研究型教學的內(nèi)容模塊,構(gòu)建一批具有一定挑戰(zhàn)性、探索性和實際應用背景的適合研究性探索的案例.

(3)研究和分析研究型教學的實施框架和途徑,營造學生獨立思考、質(zhì)疑解難、知難而上、勇于探索的良好環(huán)境,挖掘、調(diào)動學生自身能力,逐步培養(yǎng)學生的數(shù)學思維方法、研究創(chuàng)新精神和研究創(chuàng)新能力.

(4)嘗試研究性學習的“啟發(fā)式、研究式、討論式、案例式”等多方式相結(jié)合的教學新模式,并在教師的教學活動和學生的學習過程中,通過教師與教師之間、教師與學生之間的交流,發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗,更新和挖掘新內(nèi)容,設(shè)計新方案,在教學實踐中不斷完善教學內(nèi)容、方法和方式.

(5)鼓勵學生參與和數(shù)學課程相關(guān)的項目,包括選擇具有一定挑戰(zhàn)性的畢業(yè)設(shè)計問題,指導學生以解決既有學習意義又有應用前景的實際問題作為研究目標,而且要完成各個環(huán)節(jié)必須經(jīng)過不斷努力,這樣既能學到新知識和新方法,又能培養(yǎng)學生的自主學習能力、項目設(shè)計能力、分工合作能力、創(chuàng)新思維與動手能力.

(6)課題組成員定期開展教學研討與經(jīng)驗交流研討會,研討數(shù)學教學理念,有針對性地開展研究型教學模式、教學方法和教學手段的研究、改革與實踐,及時總結(jié)經(jīng)驗,實踐提高.

(7)根據(jù)教學目標、研究內(nèi)容和學生學習情況,研究并實踐科學合理的、激發(fā)本科生創(chuàng)新能力的多元學生評價標準.

3.2 研究實踐

在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學質(zhì)量的雙重目標驅(qū)動下,如何結(jié)合本科數(shù)學公共基礎(chǔ)課的教學規(guī)律設(shè)計研究型教學內(nèi)容,如何實施啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、項目式等多種教學方式相結(jié)合的研究型教學模式,依然是當前教學改革與研究的重要內(nèi)容.這方面,我們開展了一些前期研究,取得了階段性成果.目前,已將研究型教學模式融入到 “常微分方程”、“高等數(shù)學”以及“線性代數(shù)”等公共基礎(chǔ)課程或?qū)ｎ}研討課的日常教學中和數(shù)學建模與數(shù)學競賽中,并取得了很好的教學效果.學生們多次主持湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目,其研究成果發(fā)表在國內(nèi)外數(shù)學類核心期刊.特別是2008年度湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目學術(shù)成果發(fā)表國外SCI期刊一篇[13],2012年度湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目學術(shù)成果發(fā)表國外SCI期刊4篇[14～17],多次獲得湖南省數(shù)學競賽一、二、三等獎,國家級和湖南省數(shù)學建模一、二、三等獎.目前有關(guān)研究型教學模式的討論在網(wǎng)絡(luò)上備受熱議,支持者居多,但有關(guān)研究型教學的探索和部分實踐,以及如何在大學數(shù)學課程中實施多種教學方式相結(jié)合的研究型教學新模式,仍然需要長期認真地實踐與研究.

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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

作者簡介:張再云(1975?),男,湖南寧鄉(xiāng)人,博士,湖南理工學院數(shù)學學院副教授.主要研究方向: 應用數(shù)學及數(shù)學教育

基金項目:湖南省普通高等學校教學改革研究立項項目(湘教通[2014]247號; 湘教通[2011]315號)

收稿日期:2015-10-26

中圖分類號:G642

文獻標識碼:A

文章編號:1672-5298(2016)01-0088-04