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提升教学“两性一度” 挖掘课程宝藏

时间:2021-12-28 14:30:26 来源:南方教育时报 发布者:DN032

学有什么用?数学怎么用?这是困扰高校公共数学课教学的两大痛点,它们对应着“高校数学公共课在教学上过于偏重数学知识教学,忽视对学生数学能力的培养,学生无法将所学知识与工程实际相结合”的现实。

近年,哈工大(深圳)理学院教授赵毅教学团队针对社会各界对人才培养的新需求和数学公共课教学中的问题,围绕数学培养的“两个能力”目标,在本研打通等教学思想指导下探索出一套行之有效的教学成果。团队凭借“能力本位的数学基础课有效实施的十年探索”教学实践,于2021年12月荣获深圳市第四届教育教学科研优秀成果奖全市惟一特等奖。

本研打通,结合专业知识

变革数学课堂

二战时期,数学家通过分析战场上缴获的德国坦克水箱上的序列号,推导出德国坦克产量,从而掌握了德国陆军武装实力。这是赵毅在本科生公共数学课上引用的一个让学生大为震撼的数学经典案例。他告诉学生,美国政府打击华为,也能通过数学家掌握华为芯片供应链,做到精准打击。不同案例都指向了数学能力在学生学习和研究中的重要性。

2013年,赵毅团队开始在研究生数学课中加入探究式教学法,形成了一系列校级精品课程。2019年本科教学启动后,团队打通本研课程知识脉络,通过梳理课程的圈层结构,以“陈述性知识”和“程序性知识”重新定义了知识性质。根据这一区分,团队将数学公共课程知识分为基础核心知识、模型方法知识和拓展应用知识三类,形成知识内容的圈层结构。不同圈层之间的知识构成递进关系,共同指向能力目标。内容的圈层结构为推进“因材施教”奠定了基础。

站在高观点以不同数学模型将电子、信息、经管学院的核心专业课程与数学建立联系,让枯燥的理论知识化为学生的数学能力,是赵毅团队变革数学公共课的一大亮点和特色。德国坦克水箱问题,就是一个根据核心知识将具体案例融合的课堂训练。在具体授课过程中,团队还会结合先导课程和翻转课堂,令知识传授与能力培养达到翻倍效果。学生可以在数学课上破译美国政府打击三星和华为的方法,知道芯片技术上的卡脖子问题不仅是技术问题,还体现出国家之间在基础研究上的差距,这样的数学课既能调动学生主动学习的积极性,也能发挥学生的创造力和想象力,得到了学生的高度认可。

提升教学“两性一度”,

学生比赛成绩全面结硕果

在新工科的背景下,赵毅从提升数学本科课程的“两性一度”(高阶性、创新性、挑战度)出发,让不同授课教师的课程匹配到不同的专业大类,比如将计算机和电子作为一大类,将金融与管理作为另一大类培养,以发挥数学作为基础科学的支撑作用,帮助学生走向社会后学以致用。赵毅提到,一名本科生曾带着自己参与的腾讯项目与他探讨抽奖策略的中奖情况问题。他说,学生的思路在课堂上打开,就会主动运用数学能力解决问题,形成了教学相长的良性循环。

“能感觉到每年课程知识都在变化”,这是团队中许多人的教学心得。团队线性代数与立体几何讲师张新民表示,开发数学模型的过程对老师们有较大挑战,通常需要整个教研组5位老师合作完成。经过合作备课,老师们可以在一节数学课上提供4—6个教学案例,这些案例涵盖了从社会学议题如“张学友演唱会为什么容易抓到逃犯”,到航空航天领域的“天上的卫星怎么通讯”等。根据学生期末教评,老师们对教案的创新和知识难度的提升,让不少学生颇感“认识了一门全新的课程”。

如果说结合专业核心课程帮助学生将数学课本读“厚”,解决了数学有什么用的问题,那么通过比赛和考试将数学读“薄”,则解决了数学该怎么用的问题。全国大学生数学竞赛主要考查学生对数学知识的运用能力和分析建模能力,从成绩来看,学校各年度获奖比例及获奖质量均领先省内高校,初赛学生获奖率从2017年的53.5%升至2020年的84%,国家一等奖比例从2017年的17%升至2020的36%,显示学生的动手能力、解决问题的能力和把数学知识进行还原的能力有了明显提升。此外,每年学生参加全国大学生数学竞赛的人数在不断增加,说明学生普遍感觉数学能力得到提高。(程玉珂)

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