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【教改进行时】培养高素质、应用型人才——公共基础与应用统计学院大学数学教学改革实践

2019/12/18 661 次查看 发布部门:公共基础与应用统计学院
撰稿:高洁、唐春艳 摄影:高洁、唐春艳 审核:李昂

对于高等教育而言,数学是高校创新人才尤其是理工科高校创新人才具备创新精神、创新思维的基础和前提,是创新人才培养的关键。大学数学系列课程是本科教学体系中重要的公共基础课程,具有覆盖面广、学时多、影响面宽等特点,在人才培养中发挥着举足轻重的作用,并且为其他专业课程提供了必备的数学基础,为培养学生创新思维提供了良好的环境与手段。

我校大学数学课程教学团队隶属于公共基础与应用统计学院。教学团队现有骨干教师24名。教学团队教风优良、博学垂范、求真务实,经过多年坚持不懈的努力,取得了一定的建设成果。大学数学课程教学团队主讲的高等数学课程,2011年获评为首批校级精品课程,2017年获评为省级精品资源课程;线性代数、概率论与数理统计课程也先后获评校级精品课程;2018年大学数学课程教学团队获评为校级教学团队,2019年获评为省级教学团队。大学数学课程教学团队为必威88app登录的本科人才培养和教学平台建设做出了突出的贡献,培养了一支师德高尚、教学精湛、具有较强实践能力的教师队伍。自2016以来,我校大学数学课程教学团队一直致力于探索如何培养高素质、应用型本科人才,并实施了以下教学改革措施。

一、改革举措

1、建立应用型人才培养的教学模式

总结多年一线教学经验,大学数学教学团队建立起了三个阶段教学+两层次应用型人才培养的教学模式,其中三阶段教学包括:

(1)大学数学基础常识学习阶段:将数学建模思想、方法引入大学数学课堂教学中,以线性代数课程为例:

线性代数是我校理工科及经管类专业学生必修的公共基础课。线性代数的教学目的,不仅是使学生掌握该课程的基本理论常识和应用技能,更重要的是培养学生的抽象思维和逻辑推理能力,以及分析和解决实际问题的能力。将数学建模的思想和方法融入到线性代数日常教学中,使学生认识到看似枯燥的定义、定理并非无源之水,而是具有现实背景和实际用途的。

例如,讲解矩阵常识时,向学生先容工厂里的生产进度表、销售统计表,航班票价表,必威88app登录的课程表,科学研究中的数据分析表等都可以用矩阵来表示。通过密码学中的整数逆矩阵加密法数学模型、经济学中的投入产出模型的求解,向学生先容将实际问题表达为矩阵,并通过矩阵运算来解决实际问题的方法。在讲解向量及向量间线性关系的章节时,引入调味品配制问题数学模型,展示相关代数常识在实际生活中的应用,为研究产品的相似性和不可替代性以及开发新的品种提供了理论基础。在学习线性方程组相关理论时,通过交通网络流问题的求解,先容将网络流问题转化为线性方程组的方法,并引导、鼓励学生课后利用数学AppMatlab编程求解,增强学生科学计算的能力。

(2)大学数学拓展常识学习阶段:包括开设数学实验与数学建模公共选修课,面向有志考研学生开设了数学实验班、并开设了高等数学方法选讲等选修课程。

将数学模型与数学实验融入线性代数课程教学

(3)大学数学综合常识应用阶段:引导学生用数学解决实际问题,组织全校各系学生参加全国数学建模竞赛,数据挖掘大赛,美国国际数学建模大赛等颇有影响的赛事,并争取优异的成绩为校争光,提升我校学生数学素养。

我校数学建模教学与竞赛图片

两个层次人才培养包括:

(1)第一层次普遍培养学生了解数学应用,以引入问题驱动理解数学概念,以案例的讲解解读大学数学课程在各领域的应用,使得大部分学生明确数学在解决实际问题中所起的重要作用。

将数学模型与数学实验融入概率论与数理统计课程教学

(2)第二层次专门培养具备数学建模能力的学生,即通过开设数学建模选修课,开设数学建模专题讲座,模拟竞赛等方式,让学生经历“从实际问题-建立数学模型-算法构造-计算结果的应用”这一过程,并让学生学会如何撰写学术研究论文,并引导这部分学生关注如何用数学方法解决专业性问题,积极申报大学生创新创业项目,甚至引导学生完成本科毕业论文。

2、利用教务处推出的优慕课平台,开展线上课程建设。

依托广东省精品资源共享课项目,项目负责人高洁教授在我校在线教育综合平台上建设了《高等数学B》的网络课程,并不断丰富课程内容,目前已上传了包括课程导学、课程视频、单元自测、课件在内的各类课程资源共计198项,还利用该网络平台完成了课前预习、课后复习、期中考试等教学环节。学生可以随时通过优慕课APP下载课件、观看在线视频、查看课后题目答案。

目前选课学生中,阅读课程资源次数最多学生为化药系庄嘉茵同学,共计152次;在线时长最长的学生为化药系郑洁心同学,共计435分钟。为了达到资源共享的目的,高洁教授与课程组所有任课教师分享了该课程资源。今后,大家还将继续丰富课程资源,推进课程的信息化建设,通过线下课程与线上课程相结合的方式,开展混合式教学。我院另外两门校级精品课程《线性代数》、《概率论与数理统计》课程也都已开通了网络课程,并制作、上传了各项课程资源。

  

省级精品资源共享课高等数学网络课程

校级精品课程概率论与数理统计网络课程

使用优慕课APP播课单元在线学习高等数学课程

3、编写了一套符合应用型本科院校定位的大学数学教材以及教辅资料、电子教学资源,并已于2019年陆续由国家一级出版社-科学出版社出版。

应用型本科院校的主要任务和目标是培养应用型人才,而实践性教学是培养应用型人才的重要组成环节。目前,大多数独立院校的大学数学在教学大纲、课程体系、课时分配、教学内容、教学理念、授课方式、考核办法等许多方面,或者直接继承了母体院校的课程体系,或者将普通本科院校大学数学教学内容直接做减法,降低课程要求,减少课时安排,删减课程内容,并没有充分考虑到专业课程对大学数学的要求,更没有充分考虑到应用型本科院校人才培养定位,这造成了大学数学教学与后续专业课教学的脱节,以及大学数学常识传授与实践应用能力的脱节。学生普遍感觉不到学习大学数学的作用,从而导致学习大学数学的意愿不高。这些都不利于大学数学教学目标的实现,更加不利于应用型本科人才的培养。

在这样的背景下,大家编写此套适合于应用型本科院校学生使用的大学数学教材。与传统教材相比,无论是概念的引入,还是定理的证明与应用,大家都不惜花费相当的篇幅用于与学生所习惯的思维方式的衔接。始终在力争做到“浅入”而“深出”。另外,大家为每一章编写了相应的数学模型与数学实验内容,以期达到理论常识与实践应用相统一的目的。目前该套教材已于2019年陆续由科学出版社出版,并由科学出版社向全国同类高校推广。

科学出版社出版的普通高等教育十三五规划、应用型本科院校规划教材——大学数学系列教材

二、改革成效

1.组织全校各院系学生参加全国大学生数学建模竞赛,提升我校学生理科素养

全国大学生数学建模竞赛是教育部倡导的四大赛事之一,是全国高校规模最大的课外科技活动之一。每年都有来自全国各省市(包括香港、澳门和台湾)及美国和新加坡的几千所高等院校、四万多个代表队,十余万名大学生报名参加此项竞赛。

公共基础与应用统计学院自2014年开始组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,竞赛历年来受到我校领导的高度重视,教务处、网络中心等相关部门以及各院系给予了大力支撑。由公共基础与应用统计学院数学教学中心负责队伍的培训、选拔及参赛的组织保障工作。数学教学中心成立了数学建摸引导教师组,组织学生系统的学习数学建模常识,并开展专门的讲座和培训实践活动,逐渐激发学生学习数学常识的热情和参与建模探索的兴趣,逐步创建出一个充满数学建模氛围的学习环境,参赛队伍数量逐年增加,获奖等级不断提高。

截止到2018年,我院共获得全国大学生数学建模竞赛国家级二等奖4项,广东省一等奖13项,广东省二等奖24项,广东省三等奖23项,优胜奖数十项。

全国大学生数学建模竞赛国家级获奖证书

全国大学生数学建模竞赛省级获奖证书

2.组织全校各院系学生参加美国大学生数学建模竞赛

美国大学生数学建模竞赛是数学建模领域唯一的国际性权威赛事,也是全球最具影响力的数学建模竞赛。自1985年以来,该赛事已经成功举办30届。2018年来自美国、中国、英国、法国、澳大利亚等多个国家的总计20932个团队,包括哥伦比亚大学、斯坦福大学、剑桥大学、北京大学、清华大学等著名高校的六万多名大学生参加了此项竞赛。该赛事不仅要求参赛队员具备扎实的数学、计算机和论文写作功底,同时对其英文写作能力也提出了相当高的要求。很多国内外著名科研机构和企业将其作为衡量学生素质和水平的重要依据,因此在竞赛中获奖的同学,无论是就业、在国内继续深造,还是准备申请国外留学,都倍受青睐。

2016年我院首次组织学生参加美国大学生数学建模竞赛。我院参赛队员在引导教师的带领下,勤奋刻苦、奋力拼搏,一直工作到农历新年前夕,最终成功提交了凝聚着队员智慧与汗水的全英文参赛论文,并获得了国际二等奖5项,成功参赛奖2项的优异成绩。截止到2019年,我院共获得美国大学生数学建模竞赛国际二等奖15项,成功参赛奖13项的优异成绩。

美国(国际)大学生数学建模竞赛获奖证书

数据挖掘竞赛、电工数学建模竞赛获奖证书

  

通过参加数学建模学习与竞赛,充分锻炼了学生解决实际问题的能力,全面提高了学生的综合素质。经过实践训练的建模队员在其他各种实践创新活动中,都有突出表现。近三年来,建模队员共申请大学生创新创业训练计划项目:国家级2项,省级5项,院级5项;孵化基地项目:5项;共有10人次参加互联网+创新创业大赛;此外还有多名建模队员参加过挑战杯创新创业大赛、全国数据挖掘竞赛、中国App杯大赛、蓝桥杯大赛、大学生物流设计大赛、全国大学生计算机设计大赛、服务外包创新创业大赛、生命科学创新实验大赛、工业设计大赛等,并取得优异成绩。每年我校评选的“十佳大学生”中,都有曾经参加过各级数学建模竞赛的老队员。

已毕业的建模队员,有的在攻读硕士研究生,有的自主创业,与人合伙开办企业,其余均在理想的工作岗位就业,受到用人单位赞赏。他们一致反馈,数学建模的学习与参赛经历,培养了他们对复杂问题全面分析的能力和科学计算的能力,增强了他们对数据的理解能力和敏锐性,使他们具备了对学术研究的认真态度和严谨的思维逻辑,更使他们体会到了团队合作的重要性,这些无论是在学习中还是在工作中都对他们大有裨益。

近年来,大学数学课程教学团队荣获校教学成果奖一等奖两项,二等奖一项,三等奖一项;获得省级质量工程项目三项;一位教师被评为国家级数学建模竞赛优秀引导教师,三位教师被评为广东省数学建模竞赛优秀引导教师;一位教师在省级青年教师教学竞赛中荣获三等奖。

应用型本科院校的大学数学教学改革应顺应时代发展的趋势,符合人才培养的定位,以培养应用型人才为中心,提高学生的综合能力,根据市场需要确定学生的常识结构和能力结构,优化整体教学内容,使数学课程更好地应用于专业课程。在应用型本科院校如何进行大学数学教学改革是一个非常有意义的课题,已获得广大数学教育者的关注与重视。大家探索高素质、应用型人才培养之路的征程才刚刚开始,责任在肩,奋斗不止!



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