楊志耘+華冬英

[摘 要]數(shù)理基礎(chǔ)課程是工科院校本科生必修的公共基礎(chǔ)課，是各專業(yè)課程體系的重要組成部分，在專業(yè)培養(yǎng)方案中所占學(xué)時(shí)學(xué)分比重大。數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置、內(nèi)容及課堂效率直接影響學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，關(guān)系到學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。項(xiàng)目組分析工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀，提出數(shù)理基礎(chǔ)課程改革構(gòu)想和途徑。

[關(guān)鍵詞]數(shù)理基礎(chǔ)課程；現(xiàn)狀；改革途徑

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0114-03

工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課，是指高校面向本科生開設(shè)的數(shù)學(xué)類、物理類的公共基礎(chǔ)課程，主要包括“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”、“大學(xué)物理”及“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”、“復(fù)變函數(shù)與積分變換”等課程，是工科院校各專業(yè)學(xué)生的必修課程，是本科教學(xué)最基礎(chǔ)的課程，也是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和工具。因此，數(shù)理基礎(chǔ)課程在本科教學(xué)過程中非常重要?！皩捒趶?、厚基礎(chǔ)”是國內(nèi)外大學(xué)教育比較成功的模式，要真正做到“寬口徑、厚基礎(chǔ)”， 必須從本科數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量抓起。

一、高校數(shù)理基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀

（一）數(shù)理基礎(chǔ)課程在工科院校的專業(yè)培養(yǎng)方案中所占學(xué)時(shí)學(xué)分比重大

數(shù)理基礎(chǔ)課程是工科院校各專業(yè)課程體系的重要組成部分，幾乎所有的工科專業(yè)都要求畢業(yè)生具備扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)知識。通過數(shù)理基礎(chǔ)課程基本知識和基本技能的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)理思維和數(shù)理方法分析問題和解決問題的能力。在工科院校的課程設(shè)置中，數(shù)理基礎(chǔ)課程占總學(xué)時(shí)20%左右，即工科院校的學(xué)生在四年大學(xué)本科學(xué)習(xí)的課程中，有20%是數(shù)理基礎(chǔ)課程。數(shù)理基礎(chǔ)課程一般在大學(xué)一、二年級開設(shè)。

（二）數(shù)理基礎(chǔ)課程的教師工作量大，壓力大，教師隊(duì)伍不穩(wěn)定

數(shù)理基礎(chǔ)課的教師承擔(dān)著全校公共數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)任務(wù)，學(xué)時(shí)多，上課班級多，學(xué)生人數(shù)多，基本上是大班授課，教學(xué)工作量大。以北京信息科技大學(xué)為例，承擔(dān)數(shù)理基礎(chǔ)課程的教師的平均工作量達(dá)371學(xué)時(shí)/年。對數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)進(jìn)行組織與管理，有的學(xué)校以設(shè)置高等數(shù)學(xué)課程組、大學(xué)物理課程組等為主，擔(dān)任數(shù)理基礎(chǔ)課程的老師相對穩(wěn)定，開設(shè)相同的課程，可以統(tǒng)一教材和課件，組織集體備課，便于開展教研活動，共同研究教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量；有的學(xué)校依托專業(yè)組織教學(xué)和管理，比如把數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)放在理學(xué)院，理學(xué)院除了承擔(dān)公共數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)任務(wù)外，還要承擔(dān)學(xué)院專業(yè)課的教學(xué)任務(wù)，教師精力分散。公共數(shù)理基礎(chǔ)課程由于涉及專業(yè)多，學(xué)生多，教學(xué)進(jìn)程由全校統(tǒng)一安排，不能隨意調(diào)整，加之?dāng)?shù)理基礎(chǔ)課程學(xué)時(shí)多，內(nèi)容多，作業(yè)量大，教師壓力大，承擔(dān)公共數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)任務(wù)后，教師沒有更多的時(shí)間和精力開展科學(xué)研究，撰寫論文，而教師的聘任和晉升的硬條件是科研項(xiàng)目和科研論文的級別與數(shù)量，因此，教師為了切身利益和事業(yè)前景，具有數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)資格的教師更愿意選擇承擔(dān)專業(yè)課程而不愿意承擔(dān)公共數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)，這造成教師的分流，教師隊(duì)伍不穩(wěn)定。

（三）數(shù)理基礎(chǔ)課程的課程體系和知識體系改革滯后

目前工科院校的數(shù)理基礎(chǔ)課程的課程體系一般按照學(xué)校教學(xué)主管部門的“關(guān)于本科專業(yè)培養(yǎng)方案的原則、意見”等教學(xué)管理文件的要求進(jìn)行設(shè)置。數(shù)理基礎(chǔ)課程屬于全校性公共基礎(chǔ)課程，其課程大綱、學(xué)時(shí)、學(xué)分及開課學(xué)期等都由學(xué)校統(tǒng)籌安排。雖然不同學(xué)校數(shù)理基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)、學(xué)分及開課學(xué)期不一樣，但基本上都是“大一同”的教學(xué)模式和“一刀切”的教學(xué)形式，即統(tǒng)一教學(xué)大綱、統(tǒng)一教材、統(tǒng)一學(xué)時(shí)數(shù)、統(tǒng)一教學(xué)進(jìn)度和統(tǒng)一考試，課堂教學(xué)采用大班教學(xué)，沒有結(jié)合各專業(yè)的不同培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生個性差異的實(shí)際需求來構(gòu)建數(shù)理基礎(chǔ)課程體系。此外，數(shù)理基礎(chǔ)課程的知識體系改革滯后。目前工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課程基本上是20世紀(jì)以前的知識體系。數(shù)理基礎(chǔ)課程的內(nèi)容過于抽象、系統(tǒng)和嚴(yán)密，重視理論分析和推導(dǎo)演算的訓(xùn)練，缺乏針對性、實(shí)用性；內(nèi)容相對陳舊，沒有體現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)理學(xué)科的發(fā)展，對于不同專業(yè)來說，數(shù)理基礎(chǔ)課程涉及的實(shí)際領(lǐng)域少，知識范圍過于狹窄，與后續(xù)課程嚴(yán)重脫節(jié)，無法滿足工科各專業(yè)后續(xù)課程的需求；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人才培養(yǎng)對數(shù)理思維、數(shù)理知識和數(shù)理方法等的要求發(fā)生了很大的變化，目前數(shù)理基礎(chǔ)課程的知識體系無法滿足當(dāng)今社會人才培養(yǎng)的需要，無法滿足學(xué)生考研和進(jìn)一步提升的需求。例如本科“線性代數(shù)”課程中不要求掌握的“相似矩陣及二次型”等內(nèi)容是各理工科專業(yè)考研大綱中所要求的，考研學(xué)生不得不再花費(fèi)時(shí)間重新學(xué)習(xí)。

二、改革構(gòu)想與途徑

數(shù)理基礎(chǔ)課程是工科院校培養(yǎng)人才的基石，工科院校應(yīng)重視數(shù)理基礎(chǔ)課程的改革，采取各種措施確保數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

（一）加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)

美國國家工程院奧古斯丁曾指出：“21世紀(jì)工程教育第一關(guān)鍵要素是強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，要加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和熱力學(xué)方面的基礎(chǔ)教育，這樣的工程師才具有創(chuàng)新的能力?！盵1]可見數(shù)理基礎(chǔ)課程對人才培養(yǎng)的重要作用。教育部非常重視高校數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)，下設(shè)“數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會”和“物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會”，分別對高校數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)提出了基本要求，這是高校制訂數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的基本依據(jù)。對工科院校來說，數(shù)理基礎(chǔ)課程是工科院校課程設(shè)置的重要組成部分，是學(xué)生能力培養(yǎng)大綱中強(qiáng)調(diào)的核心學(xué)科知識，其學(xué)分在學(xué)生所獲總學(xué)分中占20%左右，學(xué)生對數(shù)理基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)知識掌握情況直接影響其后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)，其教學(xué)質(zhì)量直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量，關(guān)系到研究生的考取率，更關(guān)系到學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展和學(xué)校人才培養(yǎng)的質(zhì)量。因此，高校必須加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)，采取各種措施確保數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

（二）加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)課程教師隊(duì)伍建設(shè)

針對工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課程教師隊(duì)伍存在工作量大、壓力大、教師隊(duì)伍不穩(wěn)定等主要問題，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)課程教師隊(duì)伍建設(shè)。首先，引進(jìn)人才，充實(shí)公共數(shù)理基礎(chǔ)課程的教師隊(duì)伍，加大高學(xué)歷、高水平、高職稱公共數(shù)理課程教師的引進(jìn)力度，安排教授、副教授給本科生講授數(shù)理基礎(chǔ)課程，同時(shí)積極引進(jìn)高學(xué)歷的年輕教師進(jìn)行培養(yǎng)，減少數(shù)理基礎(chǔ)課程教師的教學(xué)任務(wù)，減輕他們的壓力。其次，學(xué)校在職稱晉升、崗位聘用和評優(yōu)等方面，應(yīng)對承擔(dān)公共數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)的教師有所傾斜。比如，在職稱晉升和崗位考核、評優(yōu)評獎中設(shè)置本科數(shù)理基礎(chǔ)課程教師的名額；講授數(shù)理基礎(chǔ)課程的工作量超過一定數(shù)量的教師可以適當(dāng)減免科研考核工作量；提高數(shù)理基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)計(jì)算系數(shù)等，鼓勵數(shù)理基礎(chǔ)課程的教師積極向上，使他們有崗位的歸屬感和成就感，穩(wěn)定教師隊(duì)伍。此外，數(shù)理基礎(chǔ)課程教師隊(duì)伍整體水平不高，教學(xué)水平也有待進(jìn)一步提高。學(xué)校應(yīng)該采取綜合措施，提高數(shù)理基礎(chǔ)課程教師的整體素質(zhì)。一方面，要積極開展教學(xué)研究活動，針對數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究，定期交流，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，舉辦教學(xué)研討會，開展教學(xué)公開課和示范課等。另一方面，鼓勵數(shù)理基礎(chǔ)課程教師自我學(xué)習(xí)，更新專業(yè)知識，提升數(shù)理基礎(chǔ)課程教師的工程專業(yè)背景，在工科院校將數(shù)理基礎(chǔ)課程為專業(yè)服務(wù)落到實(shí)處。

（三）數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置應(yīng)該符合不同專業(yè)的需要，兼顧學(xué)生的不同需求

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前工科院校的數(shù)理基礎(chǔ)課程設(shè)置幾乎常年不變，而專業(yè)隨著社會對人才的需求而不斷變化和發(fā)展，數(shù)理基礎(chǔ)課程與專業(yè)需求脫節(jié)，數(shù)理基礎(chǔ)課程沒有結(jié)合各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生個性差異的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。[2]比如大學(xué)物理課程，在工科院校的學(xué)時(shí)學(xué)分和教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容是一樣的，但各專業(yè)所需的大學(xué)物理知識是不同的，比如機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，前者更需要的是力學(xué)、電學(xué)內(nèi)容，后者需要的更多是電磁學(xué)知識。此外，數(shù)理基礎(chǔ)課程中，還有很多不同專業(yè)的后續(xù)課程需要的知識，因?yàn)榻y(tǒng)一的教學(xué)大綱不能兼顧而不講或者降低了要求。數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置在一定程度上脫離了專業(yè)和學(xué)生實(shí)際，忽視了工科院校各專業(yè)的人才培養(yǎng)的基本要求。所以，數(shù)理基礎(chǔ)課程改革首先要解決的問題就是數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置問題。數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置應(yīng)該符合不同專業(yè)的需要，兼顧學(xué)生的不同需求。首先，將數(shù)理基礎(chǔ)課程作為一個體系進(jìn)行研究，對其課程大綱、學(xué)時(shí)、學(xué)分、開設(shè)學(xué)期及在專業(yè)培養(yǎng)方案中所占比例進(jìn)行研究，為科學(xué)合理地設(shè)置數(shù)理基礎(chǔ)課程提供依據(jù)。其次，依據(jù)工科院校各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求，對數(shù)理基礎(chǔ)課程和專業(yè)的關(guān)系進(jìn)行研究，按照各專業(yè)要求設(shè)置數(shù)理基礎(chǔ)課程，使數(shù)理基礎(chǔ)課程為專業(yè)教育服務(wù)落在實(shí)處，改變按照學(xué)科大類設(shè)置數(shù)理基礎(chǔ)課程的方式，與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)緊密結(jié)合起來，不同專業(yè)應(yīng)設(shè)置與之相適應(yīng)的數(shù)理基礎(chǔ)課程。第三，數(shù)理基礎(chǔ)課程的設(shè)置要兼顧學(xué)校實(shí)際和學(xué)生實(shí)際情況。例如，在工科院校按照專業(yè)來設(shè)置大學(xué)物理課程，即按不同專業(yè)，兼顧學(xué)生的需求，設(shè)置與之相適應(yīng)的大學(xué)物理課程：大學(xué)物理A、大學(xué)物理B、大學(xué)物理C、物理學(xué)史、普通物理學(xué)和物理在工程技術(shù)中的應(yīng)用等。

（四）優(yōu)化數(shù)理基礎(chǔ)課程的知識體系

目前數(shù)理基礎(chǔ)課程的知識體系落后于社會發(fā)展，已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)的需要。優(yōu)化數(shù)理基礎(chǔ)課程的知識體系，是數(shù)理基礎(chǔ)課程改革的重點(diǎn)。首先，對工科院校的數(shù)理基礎(chǔ)課程知識體系進(jìn)行研究，依照人才培養(yǎng)目標(biāo)建立厚基礎(chǔ)、重個性、多模塊、多層次的數(shù)理基礎(chǔ)課程知識體系。[2]數(shù)理基礎(chǔ)課程知識體系可分為三大模塊：基礎(chǔ)知識模塊、提升擴(kuò)展模塊和應(yīng)用實(shí)踐模塊。[2]基礎(chǔ)知識模塊是數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱對本科生的基本要求，是學(xué)生必須掌握的數(shù)理基本知識，是提供學(xué)生學(xué)習(xí)和工作所需要的數(shù)理思想和數(shù)理方法；提升擴(kuò)展模塊主要服務(wù)于那些對數(shù)理基礎(chǔ)要求較高的專業(yè)，如軟件工程、通信工程專業(yè)，也服務(wù)于要求進(jìn)一步學(xué)習(xí)的學(xué)生，如出國留學(xué)深造、考研的學(xué)生，以提高學(xué)生的數(shù)理思維能力和理解能力、計(jì)算能力和應(yīng)用能力等；應(yīng)用實(shí)踐模塊是針對專業(yè)特殊需要或?qū)W生個性化學(xué)習(xí)的需要，旨在提高學(xué)生實(shí)際動手能力，為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)和個人發(fā)展儲備知識。工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課程知識體系應(yīng)結(jié)合不同專業(yè)的特點(diǎn)，處理好共性與個性、基礎(chǔ)與應(yīng)用、先修和后續(xù)的關(guān)系。其次，認(rèn)真研究高校數(shù)理基礎(chǔ)課程與高中數(shù)理課程知識體系的銜接，避免內(nèi)容重復(fù)，浪費(fèi)教師和學(xué)生精力與時(shí)間，影響學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)理基礎(chǔ)課程的興趣。再次，修訂工科院校數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱，對數(shù)理基礎(chǔ)課程的內(nèi)容重新整合，刪除一些不需要的、過時(shí)的內(nèi)容，增加有重要價(jià)值的、急需的內(nèi)容，改變目前數(shù)理基礎(chǔ)課程與后續(xù)專業(yè)課程脫節(jié)的狀況，以發(fā)揮數(shù)理基礎(chǔ)課程為后續(xù)課程鋪路的作用。最后，在數(shù)理基礎(chǔ)課程知識體系中加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，充實(shí)和強(qiáng)化相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，在教學(xué)中增加數(shù)理知識的應(yīng)用背景，課程可由理論和實(shí)踐兩部分組成，理論課主要由教師講授定義、概念、定理等基本理論和基礎(chǔ)知識，實(shí)踐課以學(xué)生動手實(shí)踐為主，引入數(shù)學(xué)建模思想，增加數(shù)學(xué)軟件介紹。完善的數(shù)理課程知識體系，能夠幫助學(xué)生盡快完成從初級到高級數(shù)理思維方式的轉(zhuǎn)變，為工科院校人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

（五）對數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法進(jìn)行探索研究，促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，是提高數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)效果的關(guān)鍵

數(shù)理基礎(chǔ)課程屬于高校的公共基礎(chǔ)課程，數(shù)理基礎(chǔ)課程中的定義、概念、定理、定律多，推導(dǎo)繁瑣，枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，因此探索數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法非常重要?？梢圆捎谩皢栴}驅(qū)動式”、“探究式”、“專題討論式”等教學(xué)方法?！皢栴}驅(qū)動式”教學(xué)方法，指在數(shù)理課程的教學(xué)過程中，對于定義、概念的講解，選擇能吸引學(xué)生的問題，巧妙地設(shè)疑、布疑、激疑、質(zhì)疑，在教學(xué)的過程中釋疑、解疑，傳授給學(xué)生數(shù)理知識、規(guī)律、方法等，不直接照本宣科講授，而是創(chuàng)設(shè)啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的問題，給學(xué)生提供思考、參與的機(jī)會，讓學(xué)生通過觀察、分析、嘗試和探索去解決問題，從而達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。[3]例如大學(xué)物理課程中講解偏振光時(shí)，可以設(shè)計(jì)“光線入射到玻璃上一定會有反射光嗎”的問題，讓學(xué)生帶著疑惑和求知欲去學(xué)習(xí)。[4]“探究式”教學(xué)方法，就是根據(jù)學(xué)生知識背景，在已有的知識基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生去探索求知?！皩ｎ}討論式”教學(xué)方法，要求教師提供知識背景和討論題目、討論教學(xué)指導(dǎo)材料，學(xué)生可以自由組隊(duì)分工查閱資料，分組討論研究，并提交研究結(jié)果，以達(dá)到學(xué)習(xí)目的。例如高等數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)應(yīng)用中的“最值應(yīng)用”內(nèi)容，教師先提出學(xué)習(xí)討論的要求，然后讓學(xué)生課后深入社會生活中，調(diào)查最值問題，運(yùn)用課本知識，對采集的問題數(shù)學(xué)化，建立數(shù)學(xué)模型，嘗試解決問題。[3]此外，數(shù)理課程教學(xué)中還有很多的教學(xué)方法。數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，嘗試新的教學(xué)方法，提高數(shù)理基礎(chǔ)課程的課堂效率。

數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)在高校教學(xué)工作中意義重大，但目前工科院校的數(shù)理基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀令人擔(dān)憂。應(yīng)加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)課程師資隊(duì)伍建設(shè)，優(yōu)化其課程設(shè)置和知識體系，引導(dǎo)數(shù)理基礎(chǔ)課為專業(yè)服務(wù)，促進(jìn)數(shù)理課程的改革和建設(shè)，使數(shù)理基礎(chǔ)課程對于人才培養(yǎng)的作用真正落到實(shí)處。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] [美]維斯特，著.藍(lán)勁松，譯.一流大學(xué) 卓越校長[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

[2] 楊麗萍，袁彥東.“卓越計(jì)劃”下數(shù)理知識體系改革的研究與實(shí)踐[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（4）：303-306.

[3] 楊麗萍，袁彥東.“卓越計(jì)劃”下數(shù)理基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].天津城建大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（2）：132-136.

[4] 于肇賢，其木蘇榮，楊志耘.大學(xué)物理課程教學(xué)方法探索[J].高等教育研究，2015（1）：54-56.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]