CDIO數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)論文

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一、獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)能力參差不齊，尤其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)積極性不高。學(xué)習(xí)習(xí)慣還停留在高中時(shí)期，習(xí)慣于教師的“滿(mǎn)堂灌”，被動(dòng)聽(tīng)課，主觀能動(dòng)性不強(qiáng)。而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課相對(duì)于其他微積分等數(shù)學(xué)課程而言，更注重實(shí)踐和應(yīng)用，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性要高些。但是由于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)時(shí)間較短，因此整個(gè)教學(xué)的運(yùn)行還在探究摸索階段。同時(shí)，雖然開(kāi)設(shè)了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是跟一般的計(jì)算機(jī)上機(jī)課沒(méi)太大區(qū)別，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。這三種模式哪種更適合獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生，我們不能盲目地生搬硬套，要做到“因材施教”、“因需施教”。所以下面就獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方面展開(kāi)改革。

二、基于cdio的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計(jì)

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，它改變了傳統(tǒng)大學(xué)數(shù)學(xué)的重理論、輕實(shí)踐，重知識(shí)、輕思維，重結(jié)果、輕過(guò)程等教學(xué)模式，更加注重理論和實(shí)踐相結(jié)合、動(dòng)腦和動(dòng)手相結(jié)合、內(nèi)容和方法相結(jié)合、教師講授和學(xué)生討論相結(jié)合。所以我們從數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)角度出發(fā)，按思維的層次和實(shí)驗(yàn)的難易程度為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探索應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

（一）獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

1.基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

軟件操作實(shí)驗(yàn)主要要求學(xué)生掌握Matlab數(shù)學(xué)軟件，包括該軟件的基本知識(shí)、基本操作、程序設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單編程等?；A(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，要求每個(gè)學(xué)生上課的時(shí)候獨(dú)立完成。一方面讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)計(jì)算驗(yàn)證數(shù)學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)。例如我們?cè)谥v解極限的時(shí)候，先通過(guò)Matlab畫(huà)出曲線的圖像，然后再用limit函數(shù)求出極限，這樣不僅在圖形上可以直觀的看出曲線的變化趨勢(shì)，而且計(jì)算機(jī)也可以很快的計(jì)算出結(jié)果，學(xué)生更容易理解和掌握。

2.項(xiàng)目創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

為了提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，借助CDIO教育理念，教學(xué)過(guò)程中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方法，讓學(xué)生在“做中學(xué)”。根據(jù)不同系別、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，分別設(shè)置相關(guān)專(zhuān)業(yè)或?qū)嶋H問(wèn)題的項(xiàng)目，要求學(xué)生以5~8人為團(tuán)隊(duì)在課程結(jié)束之前完成一個(gè)項(xiàng)目。學(xué)生可以自由組隊(duì)，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行集體討論，制訂計(jì)劃，設(shè)計(jì)方案，制定進(jìn)度表，分工合作，付諸實(shí)施；最后，結(jié)課之前提交報(bào)告或小論文。例如我們會(huì)讓學(xué)生做調(diào)查問(wèn)卷，調(diào)查學(xué)院學(xué)生網(wǎng)上購(gòu)物的情況：看一下男生和女生的每月購(gòu)物金額大概是多少？購(gòu)物的類(lèi)型分別是什么？不同系別購(gòu)物有沒(méi)有區(qū)別？經(jīng)常購(gòu)物的網(wǎng)站是什么？談戀愛(ài)的和沒(méi)談戀愛(ài)的購(gòu)物是否有區(qū)別？宅的和不宅的又有什么區(qū)別？等等。那么，如何做調(diào)查問(wèn)卷？如何根據(jù)數(shù)據(jù)建立模型、分析模型、求解模型？通過(guò)模型得出什么結(jié)論？為什么有這些結(jié)論或情況出現(xiàn)？根據(jù)結(jié)果可提出什么好的意見(jiàn)或建議？等等問(wèn)題是我們值得研究的。

（二）獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改革

除了上述內(nèi)容的改革外，教學(xué)方法也有必要進(jìn)行改革。首先采用案例教學(xué)法來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在篩選案例或?qū)嶒?yàn)的過(guò)程中依照以下原則：（1）跟蹤國(guó)際科技前沿，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)補(bǔ)充與之相聯(lián)系的科技前沿內(nèi)容，如探月衛(wèi)星的速度計(jì)算實(shí)驗(yàn)和飛機(jī)飛行航程實(shí)驗(yàn)；（2）將常規(guī)數(shù)學(xué)方法與現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的實(shí)際問(wèn)題緊密結(jié)合，如死亡時(shí)間推測(cè)模型；（3）跟蹤應(yīng)用領(lǐng)域的新發(fā)展，及時(shí)介紹數(shù)學(xué)及相關(guān)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的最新應(yīng)用，如還房貸模型；（4）分層次、分專(zhuān)業(yè)選取案例，例如針對(duì)圖形藝術(shù)系我們會(huì)介紹分形圖，針對(duì)電工系我們會(huì)模擬仿真實(shí)驗(yàn)和電路分析中的微分方程求解實(shí)驗(yàn)等。其次，在講授的過(guò)程中，始終以學(xué)生為主體，教師起輔助和指導(dǎo)作用，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法和情景式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性和積極性，自己思考、自己分析、自己完成實(shí)驗(yàn)并展示成果。

三、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中融入CDIO培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，提升了學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也提高了數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效率，同時(shí)也為學(xué)生今后從事實(shí)際工作打下了深厚的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

作者：薛鳳 單位：電子科技大學(xué)成都學(xué)院文理系