生数学课程体系与教学模式改革促进人才培养

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摘 要：本文从课程设置、教学方法以及选课机制等多方面剖析了当前研究生数学课程教学存在弊端与不合理因素,并根据创新教育要求,重组课程模块,优化课程结构,构建新的数学课程体系；以应用、创新能力培养为目标提出教学方法、教学手段及实践教学模式改革与创新的具体方法和措施.

关 键 词 ：创新教育 研究生数学课程 课程模块 教学模式 教育信息化

中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（b）-0154-02

创新能力培养是研究生教育的根本任务,是检验研究生教育质量的根本标志[1].研究生课程在创新人才培养中具有重要作用,创新能力的培养主要在于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,而实现这一过程首先须具备完备的知识结构和专业技能,这在很大程度上依赖于科学的研究生课程体系[1,2].

数学课程在各类高等院校中都是研究生重要的基础课程.在当前大数据时代,先进的信息技术和科学的定量研究方法是各领域和生产实践不可或缺的手段.毋庸置疑,科学计算、理论研究和科学实验已成为科学研究的三大支柱.数学教育在研究生培养中的作用与地位日益凸显,数学课程已不再仅仅是工程计算的工具,而逐渐成为研究生理性思想和文化素质的重要载体,更是探索和创新的必备素养[3,4].

但调查研究表明,目前国内很多高校研究生数学教育普遍存在课程设置和教学模式墨守成规,课程层级针对性不强,教学内容陈旧、教学过程本科化等弊端[3,5,6].研究生掌握的数学知识零散、浅显,难以对其逻辑思维及实践、创新能力起到应有的促进作用.只有整体优化课程体系、改革和创新教学方法、教学模式,实现研究生数学课程应有的宽广度和纵深度,才能实现数学教育在构建完备的知识体系、培养和激发学生实践、创新能力方面的促进作用.

本文结合研究生数学课程改革课题研究成果,论述课程体系优化设置与调整方案,提出切实可行的研究生数学课程教学手段、教学模式改革与创新途径与方法,为促进研究生创新教育、提高研究生培养质量提供科学的参考.

1.研究生数学课程教学实施现状分析

项目组在东北农业大学、东北林业大学、东北石油大学、哈尔滨医科大学、黑龙江大学等八所院校开展了研究生数学课程教学现状实地调研[5],共发放问卷1000余份,回收有效问卷715份进行统计分析,结合资料查询和专家访谈,对当前研究生数学教育存在的主要问题和原因剖析如下.

1.1 课程数量和类别较少,层级划分和针对性不强,难以适应研究生的多元化需求

首先,科目与类别较少,划一性特征明显.大多数农业院校研究生数学公共课程主要包括“概率论与数理统计、数值分析、工程数学”及“矩阵分析”等,一般为5～8门,课程门类较少；课程设置缺乏层级划分和针对性,难以适应不同学科、不同专业对数学知识不同层次的需求；同时也较少考虑研究生个人的专业基础、个人兴趣和未来职业需要,划一性特征明显,不能很好地适应研究生个性发展需要.

其次,课程设置缺乏系统的规划与编排,课程间相对独立、衔接和关联性较弱,缺乏横向扩展性和纵向连贯性,学生获得的数学知识零散、浅显,难以构建较为完备的数学知识结构；同时,交叉学科课程较少,学科之间的融合、交叉与综合性体现不够充分.

1.2 课程内容陈旧,不能及时反映本学科领域的最新成果和新兴应用

数学课程内容往往注重经典,偏重知识灌输和理论推导,理论性课程偏多,实践性课程偏少,对研究和创新能力培养的重视不够.课程内容更新较慢,涉及学科前沿、学科交叉的内容相对较少,一些体现学科最新研究成果和前沿进展的内容不能及时反映到课程内容中,使得大多数研究生难以全面了解和掌握前沿科学研究需要的现代数学方法和技术.

1.3 教学方法、教学手段形式单一,教学过程“本科化”

研究生数学课程仍然以传统的灌输式教学为主,理论推导和演绎讲得过精过细,课堂信息量小；学生处于被动状态,自主能动性得不到充分发挥.另一方面,实验、实训等实践教学环节较为薄弱,对研究生数学建模、创新项目等课外教学拓展活动缺乏足够重视,教学形式单一、“本科化”特征明显,难以充分调动学生自我探索、自我发挥的主观能动性和实践应用的创造力.

1.4 一次性课程选择机制难以适应学生专业研究及个性化发展需求

调查分析还表明47%的研究生认为自己的数学课程学习计划不够理想.入学初对很多数学课程及专业研究需求了解甚少,往往直接按既定的课程计划或导师指导选课.由于现行一次性选课制度的制约,难以实现对既定课程学习计划的修改以适应专业学习和研究方向的实际需要,这也是制约数学课程学习质量和效率的重要因素之一.

2.面向创新教育的研究生数学课程体系改革

2.1 以需求为导向优化课程体系,完善研究生数学知识结构

创新思维的形成必须以科学的知识结构为基础,而科学的课程体系是构建合理的数学知识结构的关键.首先,根据学校特色和专业人才培养需求精选和优化数学课程,依据课程类别、性质及内在衔接关系,集结成纵向贯通、横向关联的课程模块（见图1）.包括数学基础课程,方法、工具类数学课程、应用数学课程及提高类数（近、现代数学）课程四大模块,供不同学科、不同研究方向及学术定位的研究生选择,以适应研究生实践、创新能力培养及个性化发展的多元化需求.课程体系改革遵循以下原则.

（1）加强基础、拓宽知识面.

数学基础理论具有相对稳定性和广泛适应性,是各类数学方法实践应用的基础[7,8].基础课程的设置不仅要以研究生本科阶段数学基础为依据,在理论和应用层面进行拓宽和加深,更要重视在学科知识面和实践、创新能力培养等方面有所分工、互为补充,为此增设了计算方法、矩阵分析、文科通识数学等基础课程,并在基础课程中适当引入反映学科前沿、富有创造性、启发性的应用实例强调理论的应用前景. （2）增加方法类、应用类选修课,拓展应用领域.

缺乏科研方法和科研训练是导致研究生科研、创新能力普遍偏低的主要因素,加强研究方法课程的教学已迫在眉睫[9,11].针对不同专业领域的需求,增设了时间序列分析、最优化方法及建模与仿真等方法、工具类课程,以及生态数学、经济数学等与专业密切结合的应用类选修课程,鼓励研究生结合专业特点和兴趣爱好等个性化需求自由选课,不仅有助于研究生掌握更多先进的量化分析手段和技术,也有助于激发其在学习和科研中探索、创新的积极性,为创新能力培养奠定数学实践应用平台.

2.2 实行硕博打通、阶段性数学课程选课机制

与教学管理部门协调,改变“一次性选课机制”,采取“阶段性数学课程选择机制”,并根据研究生数学基础实际情况和学习规律,科学规划基础课、选修课开设方案,协调各类课程开课学期和教学进度,以方便研究生按实际需求合理安排数学课程学习计划.同时,实行硕博打通、统一规划的原则,根据与专业教师、专家的沟通与协商,针对各专业研究特点和实际需求制定硕博连通的“数学课程套餐”以指导研究生制定合理、科学的数学学习计划.

3.改革与创新课程实施方法,构建多元化教学模式

3.1 推行以学生为主、灵活多样的教学方式

研究生教育的本质是创新能力培养,课程教学目的不仅仅是传授知识,更应注重研究生批判意识、思辨能力和创新思维的培养[9,11].教师首先要高屋建瓴,在整体把握课程知识体系的基础上设计灵活多样的教学形式,组织和引导学生主动参与学习互动,通过讲解与研讨结合、专题讲座、专家访谈以及学生主讲等开放式、参与式教学方法培养研究生独立思考、发现问题和解决问题的能力.

3.2 增强实践、实训教学,拓展课外实践活动,构建研究生数学实践平台

实践与应用是激发研究生潜能和创造性的有效途径.结合课程内容和学生专业特点,通过开展社会调查、研究生创新课题、研究生数学建模竞赛等形式多样的课外实践、实训活动培养学生的数学应用能力,构筑多元化数学实践应用平台.特别是在方法类、实践应用类课程教学中主动与专业教师合作,共同引导研究生在专业领域发现问题、分析问题,辅助他们通过创造性运用专业知识和数学方法寻求解决问题的途径和办法,极大地促进了研究生自我探索、自我创造等潜能的发挥.同时采用实验、实习报告、项目研究报告、结课论文或建模论文等多种灵活方式进行课程考核和成绩评定.

4.加强微课、精品课建设,促进教育信息化进程

4.1 加强数学精品课建设,实现教学资源共享

充分利用日益发展的信息、网络技术,积极推进研究生数学精品课建设和课程创新,促进教学资源共享.目前我校已初步完成“试验设计与数据分析”精品课程网站建设,实现教学多媒体课件、教学录像、微课视频、实验指导、实验案例等教学资源共享.同时增设了课外习题、拓展阅读以及实践应用等栏目供学生自主选择学习,以精品课程为载体构建开放式教学平台,促进数学教育的信息化.

4.2 积极推进“微课”制作,构筑研究生自主学习环境

微课（程）通常指微型视频网络课程,是近一两年随着教育信息化进程新兴的网络教学模式.结合研究生数学精品课程建设,根据课程内容整体架构和知识脉络,精心挑选出一些重点、难点、疑点问题设计并录制了多个微课视频,将数学知识点的讲述与阐释以短小精悍的在线视频形式呈现出来,同时还提供了与该教学主题相关的素材课件、教学反思、练习测试等学习支持资源,为研究生自主学习、自我探索构筑了良好的学习平台和辅助支持.

5.结语

本文以问卷调查和专家访谈等调查研究为基础,从课程设置、教学方法以及选课机制等多个方面深入剖析了当前研究生数学课程体系及教学过程中存在的一些弊端与不合理因素,分析了各方面因素对研究生创新教育造成的不利影响,提出了面向创新教育的研究生数学课程体系整体优化方案,并结合教学方法与手段改革与创新的具体措施,论述了构建研究生数学基础平台、应用平台和实践平台、提升研究生实践、创新能力的方法与途径.