工程教育專業(yè)認證背景下大學數(shù)學基礎(chǔ)課教學內(nèi)容研究

1、工程教育專業(yè)認證背景下大學數(shù)學基礎(chǔ)課 教學內(nèi)容研究本科院校工程教育專業(yè)的學生在畢業(yè)時應(yīng)該具備工 程類工作崗位所要求的數(shù)學和自然科學方面的專業(yè)知識，并 且能夠靈活運用數(shù)學知識分析或解決實際問題。工科數(shù)學課 程是工程教育的基礎(chǔ)。數(shù)學和工程的結(jié)合誕生了探索工程問 題的現(xiàn)代科學分析工具。本科院校工程教育專業(yè)以培養(yǎng)工程 人才為終極目標，在社會對復合型應(yīng)用型工科人才的需求日 益高漲的市場形勢下，應(yīng)該緊跟時代發(fā)展形勢靈活調(diào)整數(shù)學 教學思路、教學內(nèi)容和教學方法，以適應(yīng)工程教育專業(yè)認證 要求。本文針對本科數(shù)學專業(yè)教學現(xiàn)狀，從工程教育專業(yè)認證 的概念入手，探討工程教育專業(yè)認證背景下本科院校數(shù)學基 礎(chǔ)課程教學內(nèi)容改

2、革方法，并通過構(gòu)建數(shù)學基礎(chǔ)課程教學評 價體系來監(jiān)督數(shù)學基礎(chǔ)課程教學質(zhì)量，通過理論分析為專業(yè) 認證背景下仍處于迷茫時期的院校提供一些教育教學方面 的參考經(jīng)驗。1本科院校工程教育專業(yè)數(shù)學基礎(chǔ)課程教學現(xiàn)狀根據(jù)教學內(nèi)容來看，對于本科院校來說，工程教育專 業(yè)的數(shù)學教學包括線性數(shù)學與高等數(shù)學以及概率論等內(nèi)容， 主要是數(shù)學專業(yè)的一些基礎(chǔ)課程，實際的變化并不大，可以 認為是數(shù)學教學內(nèi)容長期以來的統(tǒng)一形式。這也是現(xiàn)階段， 工程教育專業(yè)本科生所舉辦的數(shù)學基礎(chǔ)。總的來說，其內(nèi)容 比較的陳舊，主要是一些經(jīng)典的數(shù)學案例，比較現(xiàn)代化的數(shù) 學知識比較缺乏，連續(xù)性的內(nèi)容比較多，對于離散內(nèi)容并不 重視。并且其內(nèi)容過于偏向分析，

3、缺乏對數(shù)字的計算，并且 運用的運算技巧也比較多， 而缺乏數(shù)學思想的貫徹。 現(xiàn)階段, 一些資歷比較老的院校，在工科數(shù)學方面，其課程結(jié)構(gòu)主要 確定為三個部分，分別為基礎(chǔ)和選學以及講座等?；A(chǔ)部分 由下列內(nèi)容組成：微積分、常微分方程；線性代數(shù)；概率論 與數(shù)理統(tǒng)計。選學部主要是工程中比較常用的幾個數(shù)學方 法：數(shù)值計算方法；數(shù)學物理方法；應(yīng)用統(tǒng)計方法；最優(yōu)化 方法；數(shù)學實驗和簡單的數(shù)學建模。講座為：對一些最新的 數(shù)學學習方法的介紹，如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和混沌、小波分析 等，主要的目的是對學生的視野進行拓展，其基礎(chǔ)的部分主 要是對理工科各專業(yè)的必修數(shù)學課進行教學。目前，很多同 行對于這種課程體系都比較認可，在

4、很多國內(nèi)老牌院校中， 已經(jīng)開始實施。但是對于一些地區(qū)的高校，開本的時間還很 短暫，課程內(nèi)容體系的設(shè)置還跟不上學習發(fā)展的戰(zhàn)略和人才 培養(yǎng)的定位等。尤其對于數(shù)學課程來說，在課程的內(nèi)容和體 系的設(shè)置方面都沒有進行優(yōu)化升級，比如基礎(chǔ)內(nèi)容還很缺 乏，選學的知識過少，并且講座的數(shù)量更是微乎其微。1 .根據(jù)教學的方法來看，數(shù)學課時近些年來在工程教育專業(yè)中，被普遍壓縮，數(shù)學時間相對來說較為缺乏。這也使 得老師在實際教學時，不得不對一些內(nèi)容進行壓縮與簡化， 并且適當?shù)剞D(zhuǎn)移教學的重點，將其放在運算的公式以及技巧 等方面，并沒有真正地讓學生理解數(shù)學的內(nèi)涵與功能，對于 實際問題的解決起不到應(yīng)有的作用。數(shù)學本質(zhì)上是一種

5、工 具，而在工科數(shù)學教學體系下，其解決問題的能力逐漸被弱 化。在一些高校之中，所開設(shè)的有關(guān)數(shù)學建模等方面的課程 非常少，并且也多以選修課的形式進行，無法引起學生的重 視，老師進行這方面教學也比較缺乏積極性，效果比較有 限。聯(lián)盟這也說明，現(xiàn)階段本科學校的數(shù)學課程的設(shè)置存在比較 多的問題，沒有真正體現(xiàn)由工程教育所要求的數(shù)學學科應(yīng)用 型教學的要求。目前，數(shù)學體系的教學主要還是教會學生如 何應(yīng)試，過于偏重對數(shù)學問題的求解，反復地進行舉例，并 且對于數(shù)學基本內(nèi)涵與相關(guān)定理，在進行講解時沒有重視起 來，在數(shù)學問題的設(shè)置方面，也沒有融入工程的元素。但是 工科學校一些專業(yè)問題的解答，需要使用到數(shù)學知識的基本

6、概念與定理和方法等。工程教育專業(yè)認證背景下本科院校數(shù)學基礎(chǔ)課程改革的 重要意義工程教育專業(yè)認證的概念這一內(nèi)容主要是專業(yè)的認證機構(gòu)就開設(shè)工程類專業(yè)的 高校所進行的專業(yè)認證，一般由類似行業(yè)協(xié)會的組織等對其 進行認證，以更好地做好相關(guān)的工程技術(shù)人才所獲得的教育 具有一定的質(zhì)量。對工程教育專業(yè)認證來說，其最為核心的內(nèi)容就是認證 的標準，既體現(xiàn)了專業(yè)認證的思想及其理念，也反映了專業(yè) 認證的制度實施情況。從國內(nèi)的情況來看，其認證的主要標 準包括對學生的培養(yǎng)目標、學生達到畢業(yè)標準的要求以及學 生的持續(xù)改進能力和師資力量與課程體系的建設(shè)等，在這其 中培養(yǎng)的目標和畢業(yè)的基本要求反映了社會的實際需求，也 是工科學

7、校進行數(shù)學教學的核心，是制定教育計劃和實施教 育活動的依據(jù)。2 .工程教育認證背景下本科院校工程教育專業(yè)數(shù)學基礎(chǔ)課程改革的意義從xx年教育部發(fā)布教高廳函xx5號，標志著工程教育 的專業(yè)認證工作的試點正式開始，也促使國內(nèi)高校的相關(guān)專 業(yè)著手進行認證工作。事實上，進行專業(yè)認證的效果非常的 鮮明，在進行專業(yè)教育的改革和行政管理改革以及教學條件 改革方面都發(fā)揮了很大的作用，也促使教育的水平得到了很 大程度的提升，確保了進行人才培養(yǎng)的質(zhì)量，也促使教育領(lǐng) 域與工程領(lǐng)域的合作不斷的深化，加快推進了工程師注冊制 度的形成與發(fā)展。有利于學校人才培養(yǎng)要求。在不同的階段，國家對人 才進行培養(yǎng)時，所要求的標準也是具有

8、差異性的，高校會根 據(jù)對人才進行培養(yǎng)的要求以及自身發(fā)展的特點來對人才進 行定位，學習在教學改革方面必須要著眼于人才培養(yǎng)的目 標，實際上數(shù)學基磁課程的內(nèi)容及課程體系方面都是進行教 學研究與改革的主要內(nèi)容之一。對于學生更加全面合理地學習與掌握知識，以強化學生 應(yīng)用數(shù)學知識來對學科中的專業(yè)問題進行解答的能力。數(shù)學 知識實際上涉及的范圍比較廣闊，要從中提取精華的部分， 確保其能夠用于對實際問題的解決，還能夠促使學生的數(shù)學 知識體系更加的完整。對于大學數(shù)學教學來說，對學生的知 識結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建，使其學習比較輕松，同時還能夠?qū)χR的 本質(zhì)進行合理的把握，并且對知識的應(yīng)用能力進行提升。對于學生數(shù)學素養(yǎng)的培養(yǎng)比

9、較有利。對學生數(shù)學文化進 行熏陶，培養(yǎng)學生的數(shù)學綜合素質(zhì)。這不僅是為了服務(wù)于學 生的專業(yè)知識，也是對其分析與解決問題的實際能力進行服 務(wù)，更是對國家經(jīng)濟社會的發(fā)展進行服務(wù)。在對學生的數(shù)學 素質(zhì)進行培養(yǎng)等方面，進行數(shù)學文化的熏陶，主要依據(jù)的是 大學數(shù)學課程的教學內(nèi)容以及教學的方法等。2 .工程教育專業(yè)認證背景下對本科數(shù)學教學改革的要 求對工程教育專業(yè)進行認證也是國際范圍內(nèi)使用的制度， 主要目的是為了確保教育的質(zhì)量，也是高校教育取得國際認 可的重要方式。在認證的背景之下，開展本科數(shù)學教學就是 要確保所培養(yǎng)的該專業(yè)的畢業(yè)生的質(zhì)量，確保其能夠達到行 業(yè)認定的標準，符合社會需求，其中以培養(yǎng)目標與畢業(yè)的要

10、 求作為基本的導向。對工程教育專業(yè)進行認證，需要對其專 業(yè)課程的體系以及師資等方面進行認證，并以畢業(yè)生的能力 為認證的核心，同時注重專業(yè)改進機制的建立以確保專業(yè)教 育的質(zhì)量與活力?；诠こ探逃龑I(yè)認證背景的數(shù)學基礎(chǔ)課程教學內(nèi)容改革方法改革思路具體化 能力培養(yǎng)”的目標，探索由數(shù)學與能力的關(guān)系 國家比較重視對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，很多高校在對大學的課 程體系的設(shè)置等方面，都把目標設(shè)定為對創(chuàng)新型的人才進行 培養(yǎng)，但是對于如何在大學教學中實現(xiàn)這一目標并沒有具體 的思路。首先要搞清楚何為創(chuàng)新。其次還要對創(chuàng)新所需要的 知識與思維和品質(zhì)等方面的要求對學生進行培養(yǎng)。再次還必 須要理清如何在設(shè)計的課程體系中體現(xiàn)這些

11、要求，最后再根 據(jù)具體的要求，對教學內(nèi)容和課程體系等進行認證。適當刪減純數(shù)學內(nèi)容，增加專業(yè)數(shù)學內(nèi)容的比例，以 做好對理論與實踐內(nèi)容的權(quán)衡。對于大學數(shù)學來說，在對其 課程體系與教學的內(nèi)容進行設(shè)置時，還要確保數(shù)學知識的理 論和利用數(shù)學知識進行實踐之間的比例的權(quán)衡。對大學數(shù)學 課程的學習主要是要滿足專業(yè)發(fā)展的需要，其所面對的學生 也不是數(shù)學專業(yè)，如果理論性的知識比重過大，對于學生的 學習來說負擔比較重。而如果理論知識的比重過小，對于學 生形成完整的數(shù)學知識架構(gòu)則比較困難，對于數(shù)學知識的理 解也不夠深刻，運用起來也更加的困難，在這種情況下也就 無法形成真正的數(shù)學思維，也不能很好地對數(shù)學的思想進行 領(lǐng)會

12、，在對專業(yè)問題進行解決時， 運用數(shù)學知識也很難到位。如何對平衡進行把握，需要學校做好對人才培養(yǎng)的定位。如 何把握這個平衡，需要結(jié)合學校專業(yè)設(shè)置的要求以及學生的 能力進行綜合考慮。以學生的起點和能力不同進行教學設(shè)計，在設(shè)計過程 中，要注意考慮到學生本身的不同和差異，避免這種課程的 設(shè)計不能滿足本層次學生的需求?，F(xiàn)階段，由于高等教育的 普及化，高校追求生源，尤其是其中的莫些地方性高校，更 希望以高生源的優(yōu)勢來擴大學校本身的知名度，導致了原本 學生的素質(zhì)被整體拉低，同年級同專業(yè)的學生入學分數(shù)相差 較大。所以所設(shè)計的教學內(nèi)容首先要能夠讓大多數(shù)的學生感 到學習不吃力，避免打擊學生的學習積極性，另外還要滿

13、足 部分學習能力、接受能力、理解能力等綜合能力和素質(zhì)較強 的學生的課程學習。要從 大方向”上進行課程設(shè)置，這個 關(guān)方向”指的是 整體和長遠的考慮。 大學往往是人生中的關(guān)鍵階段，處于 自我管理”時期，在約束較少的情況下，如何讓自身的能力和素 質(zhì)得到提高是一個重要的課題。所以在課程體系設(shè)計上，要 綜合考慮對于學生的影響，這種影響不僅局限于眼前的分數(shù) 和成績，更重要的是學生在走入社會以后，如何對所學的知 識加以應(yīng)用。在課程體系及教學內(nèi)容的設(shè)置上，本學科的完 整性與系統(tǒng)性固然要考慮，但還要注意與其他各門學科之間 的聯(lián)系和相互滲透。大學生所學習的數(shù)學課程屬于基礎(chǔ)學 科，是除個別文史類專業(yè)以外，大部分專業(yè)

14、都需要開設(shè)的課 程，其目的不是為了要學生掌握多少高等數(shù)學的內(nèi)容，而是 為了更好地學習本專業(yè)的知識，將本專業(yè)所涉及的內(nèi)容轉(zhuǎn)化 為數(shù)學問題而得由進一步的結(jié)論。因此要辯證地看待高等數(shù) 學同其他學科之間的聯(lián)系。課程體系與教學內(nèi)容的更新要與現(xiàn)階段的先進學術(shù)內(nèi)容相匹配。在科技和社會日益進 步的現(xiàn)代社會，一切事物都處于飛速發(fā)展之中，人的意識也要與這種發(fā)展相匹配。我們曾把不能應(yīng)用數(shù)學的學科稱為仍科學工雖然在思想日益更新的今天這種說法有所改變，但仍然可以看由數(shù)學在眾學科中的地位，數(shù)學是一切科技得以推 進的重要力量。并且數(shù)學的應(yīng)用范圍在不斷擴大，所涉及的 領(lǐng)域也在更新，應(yīng)用手段在不斷進步。所以說，大學生作為新一代

15、科技發(fā)展的重要力量，其數(shù)學思維的發(fā)展也要與當下 領(lǐng)先水平相匹配。在知識更新的過程中，要注意知識掌握與 專業(yè)要相適應(yīng)，程度要與當下先進水平接軌，深度應(yīng)和學生認知能力保持匹配。3 .構(gòu)建數(shù)學基礎(chǔ)課程新的課程內(nèi)容體系本科教育階段的工科專業(yè)，其數(shù)學教學內(nèi)容須突生工程”這一概念。就當下的數(shù)學教材內(nèi)容來看， 除了 一些基礎(chǔ)理 論知識，就是枯燥乏味的數(shù)字運算，基本看不到與專業(yè)課程 相關(guān)的內(nèi)容。緣于此種現(xiàn)象，現(xiàn)結(jié)合本身多年的教學實踐， 將數(shù)學課程內(nèi)容分為三種：必修、選修和實踐內(nèi)容。必修內(nèi)容。必修內(nèi)容是全體學生需熟練掌握的課程， 也是學習更深層知識和其他相關(guān)將知識的必備能力。將數(shù)字 基本能力、應(yīng)用能力和自我學習

16、的能力設(shè)置成三個教學目 標，通過課程教學使學生擁有這三種能力，通過必修課程， 讓本科階段的工科學生擁有基本的數(shù)學能力和素質(zhì)。例如： 在高等數(shù)學學習之初，將整個知識體系分為五個模塊，即極 限、變化率、積分、優(yōu)化和專業(yè)等五部分，將日后在學習和 實踐中可能遇到的相關(guān)問題滲透到每一模塊中。這樣能夠幫 助學生更好地應(yīng)用和理解數(shù)學知識，還能在專業(yè)課程上有所 領(lǐng)悟，更使學生看到數(shù)學的實用性。選修內(nèi)容，包括專業(yè)選修內(nèi)容和公共選修內(nèi)容。專業(yè) 選修內(nèi)容重點在于 專業(yè)”二字上，是以不同專業(yè)的學習內(nèi)容 為參考對象，以專業(yè)指向為著眼點，將數(shù)學這一數(shù)字化的量 化工具的具體作用展現(xiàn)由來。黑龍江科技大學分專業(yè)進行不 同的數(shù)學

17、選修課內(nèi)容設(shè)計。工程數(shù)學分為兩類課程內(nèi)容，都 包含有概率統(tǒng)計。除此之外機械類和土木工程類專業(yè)的學生 學習內(nèi)容還包括線性代數(shù)和數(shù)學實驗。電氣類、電子類，計 算機類專業(yè)另外包括積分變換、級數(shù)計算和數(shù)學實驗等內(nèi) 容。公共選修主要有建模、實驗和文化欣賞等與數(shù)學相關(guān)的 知識內(nèi)容。公共選修內(nèi)容，是所有學生都需要學習的課程， 在課程中注意培養(yǎng)學生的數(shù)學能力和素質(zhì)，使學生有意識地 將專業(yè)課程中的問題及時轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題進行解決。實踐內(nèi)容，包括數(shù)學建模競賽、創(chuàng)新訓練大賽、機器 人大賽等活動。這部分內(nèi)容主要針對學習和理解能力較強的 學生，對于數(shù)學基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用能力要求較高。實踐 是將專業(yè)知識與數(shù)學應(yīng)用能力互相

18、滲透，同步提升和發(fā)展。 其中包括了各種數(shù)學能力，例如應(yīng)用常見的數(shù)學軟件matlab進行建模等。這不僅要求學生熟練掌握理論知識，還要有應(yīng) 用能力，將理論與應(yīng)用、知識與技能之間進行轉(zhuǎn)化，融會貫 通，而不是掌握單一方面的知識技能。工程教育專業(yè)認證背景下本科數(shù)學基礎(chǔ)課教學評價體系的構(gòu)建在專業(yè)認證教育模式下，廣大教師要對學生進行科學而 綜合的評價，不能一概而論或者以偏概全，這對于提高學生 對于數(shù)學學習的興趣和積極性尤為重要。為此，筆者結(jié)合專 業(yè)認證要求，對本科數(shù)學基礎(chǔ)課程教學評價的內(nèi)容及評價方 法進行了探索。數(shù)學基礎(chǔ)課程改革后的教學評價內(nèi)容根據(jù)工科本科數(shù)學的教學目標，我們應(yīng)該從數(shù)學知識掌 握情況、學習能

19、力以及學習態(tài)度三個方面進行評價。數(shù)學知識掌握情況。知識掌握情況包括了基本的理 論、技能和對于這些的應(yīng)用。數(shù)學理論包括了數(shù)學概念、定 義、定理和公式等基礎(chǔ)內(nèi)容， 還包括數(shù)學的一些外延性知識， 例如背景、與之相關(guān)的人物事件等。數(shù)學技能是指一個數(shù)學 問題如何通過計算、畫圖和推理等過程計算由結(jié)果。基礎(chǔ)理 論和技能一直是考察數(shù)學能力的基本內(nèi)容，通常我們的試卷 形式的考試就以這兩方面考察為重點。這兩部分以后仍是筆 試考察的重點內(nèi)容，但在綜合素質(zhì)的考評中所占系數(shù)會略有 降低。學習數(shù)學的能力。傳統(tǒng)意義的考試和真正擁有數(shù)學能 力是不同的。學習能力是在知識獲取的過程中，以什么樣的 方式學會知識，以及知識掌握的速度，理解程度等，這些都 代表了學習能力。它包括閱讀資料的能力、空間想象能力、 發(fā)現(xiàn)問題的能力、應(yīng)用數(shù)學解決問題的能力、抽象思維的能 力、與人合作的能力、使用數(shù)學工具的能力等。掌握知識固 然重要，但更重要的是學習能力的培養(yǎng)，知識僅僅是魚”，而能力是 漁”，一旦擁有了能力，掌握知識也就非常容易， 這正是我們所說的讓學生 學會工不如讓學生 密學學習 能力的評價上要多角度、全方位進行。重視學生自評，這是 學生對于自我認可程度的體現(xiàn)。學生之間互評，使學生認