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生《工程数学》课程建设和实践
摘 要：基于《工程数学》研究生课程现状的研究,找出了课程建设存在的问题,提出了课程建设的原则,总结了作者课程建设的实践.
关键词：工程数学；课程建设；研究生；探索；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）50-0102-02
《工程数学》是工科类研究生一门重要的基础课.河南农业大学《工程数学》课程可以追溯到上个世纪70年代,为了适应研究生工学专业教学的需要,在农业工程类专业率先开设了《工程数学》,主要讲授数值分析、矩阵论、模糊数学等内容.目前,该课程是我校农业工程、机械工程、交通运输工程等专业工学硕士与工程硕士的必修课程.2015年,该课程被列为河南农业大学研究生优质课程,2017年,被评为河南省研究生教育优质课程.几年来,课程组深入开展了《工程数学》课程的研究和建设工作,探索了优质课程建设的方法,取得了一系列研究成果.
一、课程建设存在的主要问题
研究生教育的目标是培养学生掌握坚实的基础理论和系统的专门知识,具有从事科学研究、教学工作或独立担负专门技术工作的能力,其中研究与应用能力的培养至关重要.而研究生阶段的数学教育对于研究生奠定学科基础、培养创新能力具有其他课程不可替代的作用[1].
设置研究生《工程数学》课程,一方面要满足工科专业学生学习专业课的需求,另一方面要奠定学生的数学素养,培养学生的创新能力.目前我校的《工程数学》基本上都在一年级开设.我们发现,与课程的教学目标相比,《工程数学》在课程体系、教学内容以及教学方法等各个方面都存在着许多问题.
1.课程体系不系统.长期以来,研究生各学位点在制定教学计划时,注重数学的专业应用,开设的课程具有明显的实用性.一方面课程之间关联性不强,另一方面缺乏必要的数学基础,不利于学生系统地学习数学知识、掌握数学思维方法,影响了创新能力的培养[2].2.课程学时偏少.基于数学基础性与实用性的指导思想,每一门课程都只有30多个学时,无法系统讲授数学基础和实践应用.3.缺乏相对稳定的、高水平的师资队伍.本科教学是学校的教学重心,没有专门的研究生教师.加上研究生课程难度大、教学工作量计算系数较低,所以许多教师不愿意为研究生上课.因此,研究生教师队伍不稳定、整体水平不高,难以达到教学目标[2].4.教学内容理论性强,学生学习积极性不高.一方面,由于研究生师资队伍水平不高,因此选择的教学内容与专业结合不够；另一方面,从生源来看,生源学校各异,本科生类型不同,所以学生的大学数学基础参差不齐.而《工程数学》对大学数学要求较高,基础差的学生跟不上学习进度,疲于奔命,丧失了学习的兴趣[3].部分学生只是为了学分来选课.5.大班授课,师生之间缺乏交流.由于缺少教师,课程多数是大班授课,师生之间互动交流明显不足.
二、课程建设的基本原则
课程建设是一个系统工程,研究生《工程数学》课程建设首先要确立总体目标,即通过《工程数学》的教学,既要满足工科专业研究生专业学习的需求,还要注重学生数学素养的培养,提高学生的创新能力.为实现课程建设的总体目标,需要全面把握课程建设的基本内容,这些内容应包括课程设置、教学内容、教学方法、考试方法、师资队伍、教材等；更要深刻理解课程建设基本内容之间的相互关系,从总体与相互之间的关系上抓主要矛盾,在做好课程设置的基础上,精选和确定教学内容；根据不同的教学内容与教学目标,采用合适的教学方法和考试方法；而师资队伍建设、教材建设是实现教学目标的关键因素.在课程建设中还要注意有所创新,围绕建设目标,开辟优秀课程建设的新思路、新方法、新途径.
三、课程建设的实践
（一）全面把握《工程数学》的教学目标与教学规律,科学设置课程体系、组织教学内容
基于《工程数学》的教学目标,遵循打好基础、稳步提高、突出应用的教学思想,《工程数学》的课程体系应包括工科大类通用的工程数学基础课程以及与各个专业密切结合的专业应用课程.我校的工程数学基础课程设置了矩阵理论、计算方法、积分变换、基础数理统计、模糊数学基础等课程,专业应用课程设置了多元统计分析、随机运筹学、偏微分方程数值算法等课程,还设置了数学建模和数学实验课程,以提高学生解决工程实际问题的能力[3].在教学中还将适当开设数学前沿学术讲座,激发学生的创新潜能.
由于研究生数学课程学时有限,因此每一门课程的教学内容需要精选细设,避免与本科课程有较多的重复；专业应用课程则以案例教学为主,突出数学方法解决问题的思路与途径.
（二）加强教材建设
由于各专业的教学需求不尽相同,因此需要编写适用的教材和教学讲义.我们特别强调编写好教学案例,建设课程案例库,通过工程案例将数学理论、方法与实际问题相结合,充分体现数学建模以及数学软件的应用[2].2007年,我们编写了《模糊数学及其应用》（科学出版社）,应用于教学中,取得了很好的效果.目前正在编写《多元统计分析》等教材.同时,我们积极引进国内外优秀教材,使教师和学生能够开阔视野、博采众长.
（三）改革教学方法与手段
1.对新生进行大学数学基础测试,根据学生的数学水平因材施教,实施分类、分层次小班教学,提高教学效果.
2.建立互动式教学方式.对于难度不大的教学内容,提前布置,安排学生讲课,教师点评；建立小组学习方式,教师提出问题,由各小组通过查阅资料、分析与研究,得出结论,提高学生的自主学习及团队协作能力[4].
3.开展双语教学.从2004年起,我们在工科研究生公共课中开设了双语课程.以制作英文版多媒体课件为基础,在课堂讲授时采用“表述用英文,解释用中文”的方式,取得了好的效果.目前我们正在自编英文版教材,争取有更多的课程开展双语教学.
4.建设在线网络课程,拓展学生的学习空间.《工程数学》内容多但学时有限,课堂讲授难以达到教学目标,这就需要学生在课下自主学习来补充课时的不足.建设在线网络课程,将为学生提供课外学习平台.目前,课程组正在进行课件制作、教学视频录制,以及在线习题册、试题库等内容的建设工作.
（四）改革考试方法
将闭卷考试与开卷考试相结合,将期末考试与平时考核相结合,全面地反映研究生学习情况.闭卷考试考核基础知识和基本技能,开卷考试考核运用数学方法和数学软件解决实际的能力.鼓励学生利用在线开放课程自主学习,鼓励学生积极参加课外学习竞赛活动,在线课程学习成绩以及课外竞赛成绩计入课程总成绩[5].
（五）加强研究生教师队伍建设
近年来,伴随着学校人才培养与引进力度的不断加大,一大批具有博士学位的青年教师充实了教师队伍.这些教师专业素养高,为研究生师资队伍的建设奠定了基础.结合这些教师的专业方向,我们组建了偏微分方程、运筹与优化、随机分析等三个研究生课程梯队,由老教师做指导,逐步实现研究生教师队伍的博士学位化.为切实提高这些青年教师的教学能力,我们还将实行与专业教师的对接,增强数学教学的针对性.我们还建议数学教师参与研究生毕业设计的指导,解决学生在研究和论文写作中的数学问题.
（六）加强对外教学合作与交流
一方面聘请知名教授来校开展部分课程的教学和学术前沿讲座,另一方面,选派教师和学生到校外知名大学进修和学习.近年来,我们先后聘请了郑州大学、东华大学的多位博士生导师来校授课,邀请了北京大学、复旦大学等知名高校教授举办学术讲座,开展学术交流,深受老师和学生的欢迎[6].
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