劉新和 賀前程 曾凡輝
(1.廣西大學(xué)<數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院>,廣西 南寧 530004;2.廣西大學(xué)<機(jī)械工程學(xué)院>,廣西 南寧 530004)
2018 年4 月,教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》,要求推進(jìn)“新工科”建設(shè)。新工科專業(yè)是以智能制造、云計算、人工智能、機(jī)器人等用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造,相對于傳統(tǒng)的工科人才,未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是實踐能力強(qiáng)、 創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。新工科重視人工智能與計算機(jī)、控制、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合,形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式。
數(shù)學(xué)綜合能力在創(chuàng)新人才和拔尖人才培養(yǎng)中起著極為重要的作用,新工科對此提出了更高的要求。
從2018 年開始,廣西大學(xué)每年從機(jī)械、土木、電氣和物理等大類專業(yè)的新生中選拔200 多名學(xué)生組成4 個創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗班(簡稱創(chuàng)培班),按照碩士研究生的培養(yǎng)規(guī)格安排學(xué)習(xí)場地和使用科研設(shè)備,注重數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)的培養(yǎng),實行導(dǎo)師制。目標(biāo)是以高水平學(xué)科平臺為依托,以國家實驗教學(xué)示范中心為實驗創(chuàng)新基地,以高水平師資隊伍為引領(lǐng),以國際專業(yè)評估認(rèn)證要求質(zhì)量和畢業(yè)要求為標(biāo)準(zhǔn),提升科學(xué)研究能力,強(qiáng)化創(chuàng)新實驗教學(xué),專業(yè)知識分模塊教學(xué),培養(yǎng)具有堅實的科學(xué)基礎(chǔ)、獨(dú)立的創(chuàng)新能力、國際認(rèn)可的研究型人才。
數(shù)學(xué)分析是最重要的一門核心基礎(chǔ)課程,是概率論與數(shù)理統(tǒng)計、復(fù)變函數(shù)與積分變換和常微分與偏分方程等課程的基礎(chǔ),其蘊(yùn)含的分析思想、邏輯推理和處理問題的思想、方法和技巧直接影響后繼課程的學(xué)習(xí),在本科階段的教學(xué)中占有極其重要的地位,在創(chuàng)新人才和拔尖人才培養(yǎng)中起著極為重要的作用。
數(shù)學(xué)分析具有高度的抽象性和嚴(yán)謹(jǐn)性,理論性很強(qiáng)。在新工科開設(shè)數(shù)學(xué)分析課程,學(xué)生不容易學(xué),教師也不容易教。
一般的數(shù)學(xué)分析通用教材注重的是數(shù)學(xué)體系的完備,側(cè)重從數(shù)學(xué)自身的角度去介紹概念、定理及計算方法, 按照數(shù)學(xué)專業(yè)的需求編排章節(jié)的先后順序,以工程實例為背景將數(shù)學(xué)知識與機(jī)械、土木、電氣和物理等專業(yè)緊密聯(lián)系起來的例題很少,應(yīng)用題基本上屬于幾何問題或物理問題。
在信息化教學(xué)和在線教育發(fā)展的促進(jìn)下,針對創(chuàng)培班的專業(yè)特點(diǎn)和特殊要求因材施教,教師精選數(shù)學(xué)分析課程的重點(diǎn)難點(diǎn),以專業(yè)背景為導(dǎo)向制作優(yōu)質(zhì)的微課作品,通過信息化教學(xué)手段使數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)與創(chuàng)培班專業(yè)深度融合,輔助學(xué)生的課后學(xué)習(xí),利用多種教學(xué)工具及微信等網(wǎng)絡(luò)社交軟件,實現(xiàn)師生的實時互動,探索線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)改革實踐方式方法,將有效發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,提升數(shù)學(xué)分析課程的教學(xué)質(zhì)量, 提高教學(xué)團(tuán)隊的實踐教學(xué)能力,對培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才和建設(shè)研究型大學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義和理論研究價值[1-2]。
創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗班的教學(xué)研究與實踐已經(jīng)進(jìn)行了兩年,在此期間我們經(jīng)常開展教研活動,探討數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)內(nèi)容及其相適應(yīng)的混合式教學(xué)模式,及時總結(jié)經(jīng)驗。結(jié)合數(shù)學(xué)分析課程的知識架構(gòu)特點(diǎn)和教學(xué)規(guī)律,利用信息技術(shù)推動數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)與機(jī)械類專業(yè)、土木類專業(yè)、電氣類專業(yè)或物理類專業(yè)的深度融合,推進(jìn)數(shù)學(xué)分析課程的國內(nèi)外已上線的慕課和微課等在線資源與課堂傳統(tǒng)教學(xué)方式的深度融合。從為專業(yè)課服務(wù)的角度出發(fā),對創(chuàng)培班專業(yè)所需要的數(shù)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析,調(diào)整數(shù)學(xué)分析的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序,在廣度和深度上做了一些教學(xué)改革[3-5]。
主要包括以下幾個方面:
(1)研究信息時代創(chuàng)新人才的內(nèi)涵、學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)及混合式教學(xué)模式的發(fā)展和變革;
(2)研究創(chuàng)培班的專業(yè)特點(diǎn)和特殊要求,并結(jié)合數(shù)學(xué)分析課程的知識架構(gòu)和特點(diǎn),探尋高效、可行的混合式教學(xué)模式;
(3)研究創(chuàng)培班的專業(yè)數(shù)學(xué)需求與數(shù)學(xué)分析課程的銜接點(diǎn), 探討如何將這些需求融入教學(xué)過程之中,并適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序。
主要包括以下幾個方面:
(1)打破傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析課程的教學(xué)模式,更新機(jī)械類、土木類、電氣類和物理類專業(yè)數(shù)學(xué)分析課程的教學(xué)內(nèi)容,滿足創(chuàng)培班專業(yè)對數(shù)學(xué)知識的需求。 根據(jù)創(chuàng)培班的專業(yè)特點(diǎn),重構(gòu)數(shù)學(xué)分析課程的課程內(nèi)容和教學(xué)案例,突出專業(yè)需求與數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)之間的銜接、融合。
(2)突出專業(yè)特點(diǎn),在引入新的數(shù)學(xué)定義時,盡量以機(jī)械類、土木類、電氣類和物理類專業(yè)的實際問題或者工程技術(shù)問題的實例為背景,把數(shù)學(xué)知識與專業(yè)知識緊密聯(lián)系起來。 利用信息化教學(xué)工具,開展數(shù)學(xué)分析課程的慕課等在線資源與傳統(tǒng)教學(xué)模式有效融合的混合式教學(xué),探索并建立線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式,提高數(shù)學(xué)分析課程的課堂教學(xué)質(zhì)量和課后在線學(xué)習(xí)質(zhì)量。
(3)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容,選取一系列重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容,錄制系列優(yōu)質(zhì)視頻資源,促進(jìn)數(shù)學(xué)分析課程的個性化需求,跟蹤學(xué)生課后學(xué)習(xí)和反饋,實現(xiàn)老師和學(xué)生的實時互動,從而提高教學(xué)質(zhì)量。
(4)在廣泛搜集已有的在線資源的基礎(chǔ)上,探索數(shù)學(xué)分析課程知識模塊的劃分方式、 知識模塊在課程資源在線平臺的組織方式, 按照學(xué)生的知識儲備層次對現(xiàn)有的在線資源進(jìn)行分類。 引導(dǎo)學(xué)生利用國內(nèi)外數(shù)學(xué)分析課程的慕課等在線資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí),將優(yōu)質(zhì)資源應(yīng)用到課堂教學(xué)過程,推進(jìn)課程的混合式教學(xué)。
通過2 年的教學(xué)改革與實踐,我們?nèi)〉昧吮容^好的教學(xué)效果。機(jī)械類、土木類、電氣類和物理類創(chuàng)培班參加2020 年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽, 獲得廣西賽區(qū)一等獎24 項。