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隨著計算機技術的發展,人們設計開發了多種數學應用軟件。這些軟件充分利用計算
機的高速運算能力,對于海量數據的處理,復雜而又煩瑣的數值計算,以及復雜數學模型的求解,提供了有力的工具。
一、數學建模的常用軟件及其主要功能
(一)Matlab,利用它可繪制已知函數的圖形,完成符號運算、精確到任意精度的計算。可以求解對數學中的微積分、線性代數、概率統計、解析幾何、(偏)微分方程、神經網絡、小波分析、模糊邏輯、動態系統模擬、系統辨識等諸多領域的常見問題。其在矩陣計算和圖形繪制方面的優勢尤其受到數學建模愛好者的青睞。
(二)社會學統計軟件包SPSS由IBM公司推出,可針對社會科學、自然科學各個領域的問題完成基本統計分析、相關性分析、回歸分析、聚類分析、因子分析、非參數檢驗等統計功能。
(三)LinGO/LinDO是數學規劃軟件,長于線性規劃、二次規劃和整數規劃中求最優解,也可以用于一些非線性或線性方程組的求解以及代數方程求根等。因此在數學、科研和工業界得到廣泛應用。
(四)幾何畫板等動態幾何軟件,一般用來制作一個想象中的圖像,也可以采用PHOTOSHOP、Flash 等制圖工具,可以將建模內容形象化的展示與呈現,便于人們理解與接受。作圖工具可以說是完善和提高建模內容的有效手段,不僅可以生成學生難以繪制的圖形,而且提供了圖形的動感“變換”,模型的“動畫”效果,視覺感受耳目一新,許多解決問題的方法和依據可從畫面中去尋求。
(五)Word、Excel等編輯軟件的應用,使學生在數學建模論文的格式編排、圖表文混排、公式編寫,以及圖表數據的處理方面得心應手。
上述計算機軟件,能夠有針對性的解決相應領域的普遍性問題,各有所長。在數學建模的過程中,常常需要結合應用多個軟件包問題才能解決問題,甚至有些問題,還需要高級語言(如C、C++和 Java 等等)編程才能解決。
二、數學建模過程中計算機軟件應用案例
案例――利用幾何畫板直觀展示數學模型及其變化。利用幾何畫板對數學現象進行展示或對命題進行檢驗的過程,往往通過學生自己動手操作,進行探究、發現、思考、分析、歸納等思維活動,最后獲得理解概念或解決問題效果。
在初三學生學習函數知識的時候,曾經學習過一個點關于坐標軸或原點對稱時,對稱的兩個點坐標的變化規律;高中學生學習函數的過程中,對抽象函數符號表示的函數y=F(x) 的研究,一直以來是學習的難點,特別是在給定條件時研究該函數的性質,更是感到困難重重。利用幾何畫板探究一個函數的圖象,尋找函數解析式的變化與圖象之間的關系,有利于幫助學生理解抽象問題,探索一般性結論。
操作過程中可先要求學生通過幾何畫板作出y=x這一直線,然后作出y=x-2,y=x+2,y=2x+4,體會其不同規律,再按要求分別通過幾何畫板找到對稱點,建立各種對稱直線方程。
在學生使用幾何畫板過程中,引導他們體會:(1)直線關于坐標軸、原點對稱時,其對稱圖形的方程只是自變量和函數值的符號發生了變化;(2)關于直線 y=x和y= -x 對稱時,對稱圖形的方程中自變量 x 和函數值 y 位置發生互換;(3)關于直線 y= -x 對稱時符號發生了變化,那么如果在 y=x及y=-x 后面加上一個常數C,即關于直線 y=x+C或y=-x+C對稱的直線方程會發生怎樣的變化呢?(4)對于高中學生,還可進一步提出問題,一個二次曲線 f (x,y)=0 關于斜率絕對值為 1 的直線y=x+C或y=-x+C對稱的曲線方程與原曲線方程之間有何位置關系。
借助動態幾何軟件,在計算機上進行大量的方程構建實驗,讓學生在數學建模過程中探究規律,提出猜想,再進行論證。引發學生的好奇心,從而激發學生的求知欲。將“講授知識”的權威模式向以“激勵學習”為特色的顧問模式轉變。
三、結語
P鍵詞:《圓》 探究性問題 設計及反思
圓中的四角關系 :通過運動變化、從而引出定義,培養學生的觀察運動變化的能力和數學建模思想。
圓周角與圓心角都是由各自頂點在圓中所處的位置決定得。由于事物之間都存在因果關系,它們的本質特征最容易從運動中顯示出來。如何把靜止的問題變成動態的問題?本節課讓學生感受到圖形運動的真諦。
一、相關的知識鏈
1.圓周角定理:
圓周角等于它所對弧上的圓心角的一半。
2.圓周角定理的推論4:
圓內接四邊形對角互補。
3.切線的性質定理:
圓的切線垂直于經過切點的半徑。
4.切線長定理:
過圓外一點所畫的兩條切線長相等。
5.同弧(等弧)所對的圓周角相等。
二、圓中的四角關系在中考中的地位
在近幾年各地的中考中,圓的有關性質, 仍是中考命題的熱點.考查了學生綜合運用知識以及轉化思想來解決問題的能力,圓的對稱性和切線是圓中的重點,求角度和線段長是考試常考的題型。
三、四角關系詳解
1. AP、BP是o的切線
OAAP、OBBP
∠PAO=∠PBO=90度
∠AOB+∠P=180度
2.∠AOB和∠ACB是劣弧所對的圓心角和圓周角
故,∠AOB=2∠ACB
3. 四邊形ACBD內接于o
∠C+∠D=180度
當一個角的頂點運動到圓內時,這個角我們叫它圓內角;當這個角的頂點運動到圓外時,這角叫做圓外角;當這個角的頂點運動到圓心時,已知它是圓心角,當這個角的頂點運動到圓上時,這是一種什么角?我們給這樣的角起個什么名字呢?
我們通過這個角運動變化的演示,得到了圓周角的由來,從而歸納概括出圓周角的有關定義,引出圓周角的課題。前面是引入圓周角定義的過程,它不僅使學生了解到概念產生的過程及概念本質的特征,還加深了對隱含概念本身的動靜辯證思想的理解和認知過程。
試題在線
1.如圖1在O 中,∠ACB=20度,則∠AOB= ___度.
2.如圖AB是O的弦ODAB,垂足為C,交O于點D,點E在O上.若∠BED=30°,O的半徑為4,則弦AB的長是( )
3.(菏澤)如圖,PA,PB是O是切線,A,B為切點,AC是O的直徑,若∠P=46°,則∠BAC= 度.
4.(2014?連云港)如圖,圓周角∠BAC=55°,分別過B,C兩點作O的切線,兩切線相交與點P,則∠BPC= _______°
1.分析:此考查了圓周角定理:在同圓或著等圓中,同弧或等弧所對的圓周角相等,他們都等于這條弧所對的圓心角的一半。
2分析:此題涉及圓中求半徑的常見問題,此類題在圓中涉及到弦長、半徑、圓心角的有關計算問題,我們常把半弦長與半徑與圓心到弦距離這三者變形到同一直角三角形中,之后再通過勾股定理進行計算。
3.分析:該題考點是常考點,關于圓的性質比較多,學生要熟記并避免混淆。
4.分析:故答案為:70。
總之,在教學中,始終以學生作為課堂主體,鼓勵學生多動手、多動口、多動腦,盡量在教學中預設一些圖形轉化的問題來激發學生的求知欲,滿足學生像多元化的發展新時代的需求。
Abstract: After years of teaching practice in mathematics education and the implementation of curriculum construction, this paper analyzed on the current situation of the construction of "Engineering Mathematics" curriculum and made propound consideration on its shortages.
關鍵詞: 工程數學;課程建設;理論與實踐相結合;對策
Key words: Engineering Mathematics; course construction; combination of theory and practice; countermeasures
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)08-0276-01
1《工程數學》課程概述與歷史沿革
1.1 本課程的性質與地位《工程數學》是繼《高等數學》之后大學數學中又一門重要的公共基礎課,是好幾門數學的總稱。工科專業的學生大一學了高數后,就要根據自己的專業學“積分變換”、“復變函數”、“線形代數”、“概率論”等數學,這些都屬《工程數學》。這是一門邏輯嚴密,系統完整的學科,不僅成為其它許多數學分支的重要基礎,而且在自然科學、工程技術、社會科學、經濟管理等眾多方面中獲得了十分廣泛的應用,是很重要的數學工具,也是其它許多專業很重要的數學基礎課。為了讓工科學生用更加方便的理論工具來處理工程常見問題,數學大師們如:德沙格、歐拉、牛頓、拉格朗日、拉普拉斯、高斯等把數學和實體科學及工程的發展完美的結合到了一起。
1.2 本課程的作用《工程數學》中的矩陣、線性方程組在科學技術和經濟領域中有著廣泛的應用。概率論與數理統計則是解決和處理自然科學和社會科學中大量隨機現象問題的有力工具,正因為如此,線性代數與概率統計不僅列為理工類和經濟類各專業所必修的內容,而且成為研究生入學考試數學中的必考內容。它不僅為培養學生的數學素質,滿足日益拓廣的專業需要,提供了豐富的知識載體,而且為有志于報考研究生的學生提供了有力的支撐。
1.3 本課程的歷史沿革隨著當代科學技術的發展,《工程數學》課程也在經歷著深刻的變革,無論是教學內容還是教學方法都需進行相應的改革,以更好地適應新世紀人才培養的需要。這些年同仁們在《工程數學》的課程改革中取得了不少成果,教學理念有了很多更新,取得了不少共識。但課程改革的任務還任重道遠,需要在原有改革成果的基礎上發揚攻堅精神,進一步豐富和完善改革成果。
2《工程數學》課程體系結構與組織方式
這些年,各本科院校結合當前的教學實際,在教學內容的組織和教學要求的實施中,基本上確定了以下基本原則并努力貫徹實施:
2.1 教學內容突出基本概念、基本理論和基本技能,在培養學生的數學素質上下功夫。著力改變以往工科數學教材往往重運算技巧、輕數學思想的傾向,突出《工程數學》的基本思想,加強對數學方法的介紹和評述,注意對基本概念和定理的實際應用背景的介紹,在習題配置和考試中也體現了出來。
2.2 教學內容的設計和安排有利于發揮學生的主動性和培養他們的創新精神,促進學生學習數學的能力的提高。為此在講授時注意分析、數值和圖形的結合,抽象內容與具體例子的結合,多角度說明有關概念的實質,增加自學和討論性內容,擴大信息量。特別是一些上機計算的實際應用題的配置,對培養學生的數學建模能力和創新精神很有好處。
2.3 教學內容注意理論聯系實際,加強應用實例的介紹(如:行列式、矩陣、線性方程組在現實生活中的應用),特別是一些來自實際的真實問題的解決方法的介紹。并加強了某些工程問題的數學應用問題,以利于學生應用能力的培養,并提高學生的學習興趣。
3《工程數學》教學方法與教學手段
3.1 由于《工程數學》課時少(一般48學時),各院校都結合本校實際修訂了教學大綱和教學計劃,改革考試內容和考試方法,試題中加強了概念題、應用題、判斷題、有時也出一些討論題,注重數學基本素質的測試。
3.2 在課堂教學中加強啟發式、討論式,以調動學生的積極性和主動性。編寫講義,印發專題資料,讓學生撰寫讀書報告,以增加信息量,拓廣知識面。
3.3 在注意可教學性的原則下,適當滲透現代數學思想,介紹現代數學術語和符號,為學生進一步學習現代數學知識提供一些接口。
3.4 開展教學方法、手段和考核形式等方面的改革,在現有基礎上有新的突破。教學內容在與計算機應用的結合上進行突破,把有些內容(如:行列式、矩陣、線性方程組等)通過數學軟件的應用加以展現,加強網絡課件的建設與改進,搭建立體化教學平臺、實現優質資源共享。通過多方面的教學互動,引導學生多向性學習,體現新穎性與開放性。
4《工程數學》課程存在的不足與對策
4.1 《工程數學》是一門公共基礎課,授課大多以大班進行,教師課后輔導力量不足,這對提高教學質量不利,應設法改進。逐步加強教師隊伍的建設,通過進一步的課程建設,擁有一支較穩定的、更高水平的教學師資隊伍,做好教學梯隊的完善和對青年教師的培養。在授課內容上保持基礎性、適用性和先進性。
4.2 學生在學習此課程后,將所學知識應用于實際時,都往往感到困惑,無所適從。《工程數學》中,基本概念和重要結論多而抽象,概率統計不僅思維縝密,而且有異于其它數學中所習慣的形式邏輯的思維方式。 因此我們在進行《工程數學》課程建設時,要加強課程體系的改革和多媒體教學課件的研制,更應注重理論與實踐相結合。通過開設數學建模,提高學生使用數學軟件進行科學和工程計算的能力,調整和選用一些高質量教材,配套相應的輔助教材,實現教材的精品化。
4.3 學生的綜合能力沒有得到很大的提高。因此要優化教學過程,提高綜合教育效果。通過課內課外多種途徑滲透數學建模創新教育,提高學生應用數學的能力、創新意識和創新能力,并要加強多媒體教學的使用并提高課堂教學效果,加強數學軟件在數學教學領域的應用,充分利用網絡教學資源。
參考文獻:
>> Web緩存流量特征模型研究和應用 Web數據可緩存性研究和應用 Web緩存技術研究與應用 基于緩存框架的Web緩存研究 Web訪問特征模型建模 移動數據庫緩存模型研究 Web強緩存一致性的研究 基于WEB應用性能測試模型的研究 Web 流量信息隱藏機制分類研究 WEB網站緩存性能優化 基于節點緩存的Web服務器性能優化研究 基于Web服務的智能客戶端數據緩存問題研究 基于MVC模型和行為描述的Web應用測試框架 WEB應用安全研究 網絡流量監控和梳理研究應用 基于小波技術和ARIMA模型的網絡流量預測研究 基于緩存技術的Web應用性能優化研究 基于Web服務的安全模型研究 Web2.0時代網站建設特征、內容及其應用研究 自相似網絡流量模型研究 常見問題解答 當前所在位置:l(htm),其中,.img占60%左右,.html(htm)占30%左右[1,5];2)文檔的訪問頻率服從類齊普夫法則[5,6];3)文檔的大小分布尾分布服從重尾分布,體分布服從對數正態分布[1,3,5];4)許多文檔(大約50%―70%)僅被訪問一次[1,5];5)約10%的訪問文檔占了總的訪問的90%[1,5];6)Web對象訪問具有時間局部性和空間局部性[2,4,7,8]。具有時間局部性的訪問序列能夠對緩存有利,具有空間局部性的訪問序列能夠對預取有利。了解這些特征對于確定緩存大小和替換算法等都起著相當大的作用。
2 網絡流量特征模型
WebSimGen分為三個部分,通過對這三個模型即三個主要Web訪問特征的模擬來生成合成的訪問流量。
2.1 文檔流行度模型
網絡流量的一個常見特征是文檔訪問高度不平衡,即有的文檔訪問次數很多,而有的文檔僅被訪問一次。目前多數文獻采用齊普夫第一法則建模,但其僅對高頻對象有效,為此,本文引入齊普夫第二法則對低頻對象模擬。
2.2 文檔大小分布模型
對于文檔大小分布的研究表明,采用兩部分分別模擬比較準確:一是體分布,二是尾分布。本文用對數正態分布來模擬體分布,用Pareto分布來模擬尾分布。
2.3 時間局部性模型
從緩存方面來說,訪問流的最重要屬性是它的時間局部性。Web訪問時間局部性指訪問過的對象在將來的短時間內很可能將會被再次訪問。也就是說,距離上次訪問時間越短的對象,越有可能再次被訪問到。這個特性對緩存的設計有非常重要的作用。
模擬器的主要思想就是根據算法3所生成的流行度對訪問序列進行的排序。本文建立的時間局部性模型中,使用LRU棧方式進行模擬生成。
3 實驗
通過實驗來測試模型的流量特征是否和描述的特征一致,以及應用它和實際的網絡流量相比,模擬的流量性能是否和實際的接近。
3.1 實驗數據收集
為了綜合考慮模擬的網絡流量的性能,實驗分為兩部分,實驗數據有模擬的和真實的兩種日志。在實驗中,第一個實驗通過對模擬日志的分析驗證了日志的訪問特征,第二個實驗通過對模擬和真實日志的比較驗證了模擬日志的訪問性能。實驗是基于ADF結構來進行,即在多層的網絡緩存結構下,根據流量的轉換來測試。其中,模擬日志生成的依據是建立在第三部分的基礎上,對于真實日志NASA,實驗首先過濾掉異常和錯誤的日志,清除非正常請求,然后根據被請求網頁的URL地址對每一個請求的URL地址進行編號,從而提取實驗所需的請求文檔的編號和大小,處理不改變日志的訪問序列。
3.2 實驗結果
3.2.1 驗證模擬日志的特征
流量的特征主要集中在文檔流行度和文檔大小分布方面,通過驗證這兩方面的特征來驗證模擬日志的整體特征。生成的模擬日志根據流行度和排名關系(取對數后)畫出圖2,從圖中可以看到圖形接近于一條直線,而且測得的直線的斜率大約為-0.93,去負號后和生成日志時輸入的Zipf的參數(β=0.9)接近,可知訪問頻率符合齊普夫法則。根據文檔大小的分布用LLCD方法畫出圖3,可以看到圖形接近于一條直線,且圖中測量到的斜率值(大約為-1.2左右)和輸入的尾參數值(α=1.2)匹配,可知它的大小分布符合重尾分布。
3.2.2 驗證模擬日志的性能
實驗模型采用兩層結構的網絡緩存配置,客戶端直接向低一級的緩存發出請求,如果緩存未命中,則轉向高一級的發出請求,如果高一級的緩存仍未命中,則直接向服務器發出請求,從服務器取回所需文檔并把它通過適當的低一級緩存送給客戶端并且在自己的緩存里存一個副本。每一級的緩存文檔由這一級的緩存替換策略所決定。訪問流經過緩存和服務器時,訪問流的轉換過程如圖1所示。下面的實驗使用了兩層的服務器。
為了比較模擬流量和實際流量的性能差別,用命中率作為評測標準。緩存替換算法采用 LRU、LFU和GDSIZE三種算法:1)LRU,當需要替換文檔時,LRU算法總是移除掉最長時間沒有被訪問的文檔;2)LFU,當需要替換文檔時,LFU算法替換訪問次數最少的文檔;3)GDSF,該算法結合考慮了數據的時新性、訪問頻率、數據大小等因素,公式如下:
1)經過聚集和過濾的模擬結果
圖4給出了低一級緩存的命中率,即把網絡用戶的訪問請求經過聚集后,在低一級緩存過濾時的命中情況。可看出真實日志和模擬日志的命中率大體趨勢很類似,即當低級緩存采用GDSF替換算法(Mgd和Zgd,其中M代表模擬日志,Z代表真實日志,gd代表GDSF替換算法,以下雷同)時命中率要比其他的替換算法高,這是因為GDSF算法結合了前兩種算法的優點,是前兩種算法的更新,從而更能發揮前兩種算法的優點,但這結果只是針對單層(低級)的緩存結構。
2)經過發散和聚集的模擬結果
圖5給出了高一級緩存的命中率,即經過低一級緩存對未命中請求的發散和在高一級緩存聚集后的命中結果,能很清楚地看到:當低一級緩存采用LFU或LRU算法而高一級緩存采用GDSF算法時(即ClruPgd或ClfuPgd, 其中ClruPgd代表低級緩存采用Lru替換算法而高級緩存采用GDSF替換算法),不管是模擬日志或是真實日志的命中率都比另外幾種結合要高,直到最后達到統一的命中率(即緩存無限大的情況),說明ClruPgd或ClfuPgd的算法結合在高一級緩存中能得到更好的性能。而其他的算法的結合性能一般。
綜合圖4和圖5可分別分析出模擬日志和真實日志的類似的趨勢,即:1)在多層次服務器中,低級緩存用LRU或LFU替換算法,高一級的緩存用GD-Size替換算法,這樣的結合能得到更好的性能;2)隨著緩存的增長,模擬日志和真實的日志的命中率也隨之而增長;3)低級的緩存的命中率一般比高級的緩存命中率要高,這是因為高級的緩存所處理的請求都是低級的緩存未命中的請求,即是經過低級的緩存過濾后的請求。上述特征也基本符合對于緩存方面的研究結果[8],也驗證了由WebSimGen生成的模擬日志可以代替真實日志進行緩存方面的研究。
以上分析和實驗看出,利用WebSimGen生成的模擬日志可用來模擬實際的日志,性能指標所反映的趨勢和實際的日志相似。
4 結語
Web緩存流量體現了用戶的訪問行為,可以通過一系列的數學模型加以描述。實驗表明,本文提出的WebSimGen能較好地模擬網絡流量特征,可以解決實際中真實日志面臨的收集難等問題。由于參數設置方便,具有較大的靈活性。
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申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 摘 要:本文探討了互聯網對大學數學教學改革的一些影響與滲透,介紹了華南理工大學在大學數學課程建設中組建大學數學教學團隊,以生為本,以學為主,在師資隊伍建設、教學資源建設、學生自主學習、數學技術實驗、數學文化培育五個方面進行改革的經驗,提出了大學數學教學改革的下一步方案。 關鍵詞:大學數學;教學改革;創新能力;人才培養
高等院校非數學類專業的數學基礎課程統稱為“大學數學課程”。當前,高速發展的互聯網對教育帶來了變革,其影響涉及到教學內容、教學方式方法、教育結構乃至整個教育體制,特別是隨著“慕課(MOOC大規模在線開放課程)”的引進,學生接受知識的范圍大大拓寬,學生可以不受學校身份的限制、不受地區空間的限制,享受優質的教學資源。面對這樣一個嶄新的信息時代,如何讓學生在從各種形式豐富多樣的數學資源中獲取數學知識的同時,充分體驗到發現知識結果的科學探索過程,培養數學能力,提高數學素養,這是對大學數學教育提出的問題和挑戰。
華南理工大學在大學數學教育改革探索與實踐中,組建了大學數學教學團隊,以生為本,以學為主,在師資隊伍建設、教學資源建設、學生自主學習、數學技術實驗、數學文化培育五個方面進行融合,不斷培養學生的數學素養與創新能力。 一、實施“以生為本,多元融合”的大學數學教育改革
1. 老中青結合,整體提升大學數學教學團隊師資隊伍水平
華南理工大學在第三期“興華人才工程”建設中,組建了兩個校級大學數學教學團隊,分別是微積分教學團隊、工程數學教學團隊。大學數學教學團隊帶頭人享受首席教授津貼,成員享受團隊津貼。
教學團隊中有一位校級教學名師人,一位廣東省優秀教師“南光獎”,并有多位教師曾獲省級教學成果獎。大學數學教學團隊具有極強的敬業精神和合作精神,是進行大學數學教學改革、提高大學數學教學質量的主要力量。
學校設立了大學數學教學改革指導小組,成員由學院院長和資深教授擔任。教學改革指導小組在大學數學課程建設中擔任“設計者”和“指導員”,負責課程設置、資源建設、數學實驗體系構建等設計工作,指導青年教師,提高教學團隊整體教學水平。
大學數學教學團隊通過團隊成員的優勢互補,開展集體攻關,充分發揮團隊協作優勢,在大學數學課程建設中取得了初步的成績。近三年,教學團隊承擔的教學研究項目14項,發表教研論文9篇,獲得教學獎12項。
我們還組織青年教師教學研討班,組織青年教師講課比賽。安排青年教師為教學優秀的教授做助教,對青年教師實施傳、幫、帶,通過示范課、聽課、集體討論等提高教學水平。
2. 編寫系列教材,錄制教學錄像,全方位進行教學資源建設
教材是教學之本。從2004年至今,教學團隊教師依據學校的基本定位確定教材的難易程度,以促進學生自主學習為出發點,研究國內外多種教材,優化教學內容,組織編寫出版了大學數學課程系列教材:《高等數學》(配套《高等數學教學輔導書》)、《線性代數與空間解析幾何》、《概率論與數理統計》、《復變函數》、《積分變換》、《數學實驗》、《數據挖掘與數學建模》、《數學模型》。
我校“高等數學”、“概率統計”課程是廣東省精品課程。我們聘請教學經驗豐富的教授和副教授,全程講授“高等數學”、“線性代數”、“概率統計”三門課程并進行錄像。全部教學影像資料放在精品課程建設網站上,所有學生都可以自由觀看學習。
3. 開展分級教學,建設網上學習與考試系統,促進學生自主學習
我們根據各類人才培養對數學素質的要求和不同專業對數學基礎知識的要求,將微積分類課程分成5個層次。“工科數學分析”(192學時)面向數學基礎好、數學學習能力較強,并且專業課對數學知識需求多、要求高的學生,如信息工程卓越班以及計算機科學與技術、軟件工程等專業;“全英數學分析”(192學時)面向全英計算機創新班開設;“微積分Ⅱ”(160學時)面向對數學基礎知識需求較多的機械類、電類和工商管理類各專業開設;“微積分Ⅰ”(144學時)面向對數學基礎知識需求略少的化工類、材料類、生物類、食品類各專業開設;“微積分初步”(64學時)面向數學基礎薄弱的藝術設計類和文科類各專業開設。
“大學數學網上學習平臺”由網上自主重修平臺、答疑平臺和自主檢測互動平臺組成。“大學數學網上學習平臺”是對課堂教學的有力補充,它能幫助學生自主學習。在線答疑使教師與學生實時溝通;學生根據自己學習情況選擇知識點進行在線測試。“在線考試系統”設有“在線單元測驗”,使學生掌握自己學習狀況,教師及時發現和解決問題。
“在線考試系統”由題庫管理系統、試卷管理系統、用戶系統、成績管理系統、評卷管理系統和考試管理系統六大子系統組成。系統具有自動成卷、存儲功能、成績保存的功能。系統對學生的答卷和教師的閱卷設計了存儲功能,教師在網上實行無紙化閱卷。閱卷完成后,學生可以查閱教師對試卷的批改和得分情況。
4. 結合工科背景,創建“三個層面多個模塊”的數學技術實驗教學體系,成功申報省級實驗教學示范中心
我校結合工科學科的特點,以培養學生理解、掌握及應用數學的能力和提高實踐創新能力為目的,創建了一套融合數學技術、工程應用、創新活動的三個層面、多個模塊的數學技術實驗教學體系。例如,針對數字信號處理、材料力學、高分子物理、機械原理等課程,設計了數學模擬仿真實驗項目。目前,共設計基礎型數學實驗項目51項,應用型數學實驗項目27項,制作數學實驗教學課件31個,設計典型數學實驗案例30個。2012年,我院數學技術實驗教學中心被評為廣東省高等學校實驗教學示范中心。
5. 每年舉辦數學文化周,運用“三位一體”的培養模式,培養學生的創新能力
我校每年在校慶期間舉辦一次數學文化周活動。在數學文化周活動中,一些教學名師、資深教授面向全校學生開設數學建模培訓課程、數學實驗培訓課程,同時,一些數學教師會介紹自己的科研項目,吸引學生加入,啟蒙學生的科研意識。
在大學數學教學改革和實踐中,教師把科研項目和成果融入到理論教學和實驗教學中,引導大學生了解多種學術觀點并開展討論,提高自主學習和獨立研究的能力,將教學、科研、競賽結合在一起,打造“三位一體”的創新人才培養模式。
學生完成了大學數學課程的學習之后,在教師的指導下,參加數學建模、“挑戰杯”等科技創新競賽及各種科學實踐活動。我校學生在歷年的全國大學生數學建模競賽、美國大學生數學建模競賽以及“挑戰杯”競賽中,屢創佳績。近3年獲全國性的獎勵達96項,位居全國高校的前列。 二、大學數學教學改革的進一步設想
1. 深化大學教學改革的理論與實踐
大學數學教學無疑是大學創新人才培養中的關鍵環節。近年來,我校在大學數學教學中以培養學生創新能力為導向,以生為主,探索性地開展了一些大學數學教學改革的理論研究和實踐活動。今后,傳統教育面對飛速發展的互聯網時代,學生變了,教學方式變了,大學數學教學團隊的全體教師必須與時俱進,進一步深化教學改革理論,完善教學改革實踐機制。
2. 建設教研雙優的大學數學教學團隊
堅持教學為基礎、科研為先導,以科研為動力帶動教學水平的提升。教師進行科學研究是提高教學質量的基本需要,一個科研能力弱的教師很難去啟迪和培養學生的研究創新能力。充分發揮學術造詣和教學水平雙高的教學名師的示范帶頭作用,吸收科研能力強的青年教師加入大學數學教學團隊,引導他們運用自己的科研優勢去深入鉆研教學內容與教學方法,盡快成長為科研教學都優秀的雙優型教師。
3. 加大數字化教學資源的建設力度
當今社會,信息技術飛速發展,信息載體和傳播技術不斷更新,信息技術在數學教學中的全面應用和滲透正在為大學數學教育開創一個全新的局面。我們設計并不斷建設的大學數學網絡教學平臺,是以傳統紙質教學資源為基礎,以多媒體、多形態、多途徑傳播知識為手段的大學數學學習平臺。
近兩年來,MOOC給傳統教學帶來前所未有的沖擊。為了應對挑戰,我校也正在制定MOOC建設計劃。大學數學教學團隊將積極建設自己的MOOC課程資源,進行基于課堂云的教學設計,并通過多種形式的學習形式,充分調動學生參與學習的積極性,改善學習效果[1]。
4. 推進線上與線下混合式教學模式
我們擬將傳統的教學模式與現代網絡技術相融合,改變傳統的課堂上課教師講授、課后學生做練習的教學模式,推進課堂教學與在線學習相結合的混合式大學數學課程教學模式[2]。
教學方式是:學生自主選擇時間自行觀看教學錄像視頻,在規定時間內完成在線作業或在線測驗,在線下的課堂上主要進行師生間的互動研討,教師作為引導者設計問題,引導學生深入思考并充分討論。這種混合式教學模式將傳統的“以教為主”轉向“以學為主”,能夠有效地激發學生學術志趣,進而為學生的能力培養起到關鍵作用。同時,對教師本身的能力也提出了更高的要求。教師要應對討論式的課堂教學方式,就要做好充分的準備。就工作量來說,原來備課只需講授內容,課堂上基本上是自問自答,而在討論式的課堂上不僅要事先設計好要討論的問題,引導組織學生討論,還要回答討論中學生即時提出的各種各樣棘手的問題。
5. 以生為主,完善分級教學方式
以學生為中心正在成為很多國家提升教育質量的核心向導。針對不同層次的學生,在我校現有大學數學課程設置的基礎上,重點改革以下兩種類別的大學數學課程教學:
(1)對設計藝術類、新聞傳媒學院和法學院學生開設數學文化類課程。該課程以深淺適度的微積分知識為載體,著重傳授數學的思想、方法和精神,提高學生的數學素質,讓學生重新發現數學之美。對數學文化課程的考試形式實行多樣化,可以以平時作業結合課程報告或論文的形式進行考核。
(2)我校多個學院(電信、力學、材料、機械、化工等)開辦了本、碩、博連讀的創新班或卓越班,其培養目標是造就一批具有創新精神和創新能力的研究型拔尖人才。對于創新班的學生來說,大學數學課程是最重要的基礎理論課程,因此,從數學對創新培養的作用出發,針對我校這樣一批精英(300~400人),構建一個良好的數學創新教育環境,以適應創新人才培養的要求,是一個亟待解決的問題。為此,我們擬對這類學生開設小班數學專題研討課程,研討課程由學術造詣頗深的教學名師擔任指導,由科研水平高、教學效果好的青年教師擔任輔導,讓學生做課堂的主體,實現與導師的充分交流互動,提高學生的研究創新思維能力。
6. 學用結合,加大數學實驗教學,高水平培養大學生的創新能力
在深化大學數學教學改革實踐中,我們將以為學生搭建良好的認知結構和認知方式為起點,并依據數學自身的特點來設計多種學習路徑,實現培養學生創新能力的宏達目標[3]。繼續以數學技術實驗教學中心為依托,按照以學生為本,教學、科研、競賽“三位一體”的創新人才培養模式,開展學生的科學實踐與科學研究,提升學生的科研能力[4]。
以培養學生應用數學和實踐創新能力為目標,進一步建設數學技術實驗課程。通過數學技術實驗課,讓學生借助計算機和數學軟件理解抽象的數學理論,自主探索和研究數學的應用問題,解決許多學生一方面知道數學很有用,另一方面學了數學卻不會用的問題。
參考文獻:
[1] 李尚志. 我思我行我MOOC[J]. 中國大學教學,2014(12): 4-6.
[2] 朱長江,胡中波,曹陽. 實施“四個轉變”推進本科教學改革[J]. 中國高等教育,2013(20):43-44.
[3] 朱長江,徐章韜. 在大學數學教學中尋找認知的固著點:目標、路徑和成效[J]. 中國大學教學,2014(10): 48-51.