工程数学课程教学模式改革方案

PAGE5《工程数学》课程教学模式改革方案李先明一、教学目的和要求本课程的教学目的是使学生在高等数学学习的基础上，进一步扩充在后续课程的学习和今后实际工作中必须具备的数学学科的基本知识、基本理论和基本方法，使学生初步掌握线性代数、概率论和数理统计的基本概念和基本方法，培养学生具有一定的抽象思维和概括能力，提高学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力以及自学能力，使学生具有较高的学习专业理论的素质。因此，通过本课程的学习，要求学生：

1、熟悉线性代数处理问题方法和特点，掌握矩阵、向量、线性方程组、等方面的基本理论和基本运算，提高抽象思维、逻辑推理和基本运算的能力。

2、理解概率论和数理统计是研究随机现象数量规律性的科学，掌握概率论与数理统计的基本概念和基本理论，以及处理随机现象的基本思想和基本方法，具有运用概率统计方法分析和解决实际问题的一定能力。二、课程特点和学生特点本课程是在学生完成高等数学基本知识、基本理论和基本方法的学习基础上，介绍线性代数、概率论和数理统计等内容。这些内容的设置是为学生学习后继的专业课程和今后的实际工作提供数学基础的知识和方法。就目前土木工程专业的学生而言，一是非工科的学生，数学知识差，；二是即使是工科学生，由于离开学校多年，所学的数学知识所剩无几；三是土木工程专业的学生工作流动性大，自主学习的条件差，仅能依靠学校提供的学习场地和辅导时间进行学习。工程数学课程教学模式必须解决以上三个问题。下面提供的教学模式，基本能解决以上三个问题三、教学模式的基本框架及运行设计图1引、帮、建、用的关系（左A帮右A用）“引”、“帮”的目的是为了“建”，“建”的目的是为了“用”，学生在“用”的过程中需要教师的引导和帮助，同时，学生在“用”的过程中，可以提出对新知识的要求，如果加以适当的引导和帮助，可以丰富学生的知识体系和技能体系。其关系如图1所谓“引”（instruct）是指教师的整个教学活动要围绕引导学生自主学习（学习文字教材、各种媒体资源、获取学习资源和教学信息、开展多元交互、以及对自己学习效果评判的方式方法等）。国际知名的远程教育学者德斯蒙德基更（DesmondKeegan）于1983年对远程教育作了一个概括：“远程教育是教育致力开拓的一个领域。在这个领域里，在整个学习期间，学生和教师处于准永久性分离状态；学生和学习集体在整个学习期间处于准永久性分离状态；技术媒体代替了常规的，口头讲授的、以集体学习为基础的教育的人际交流（这样与自学计划区别开来）。它相当于一个工业化的教育过程。”传统教育教学形式，师生在同一教室，进行“情感交流”、学习成果转化，教学效果好差取决于情境的创设。远程教育，师生处于分离状态，应借助网络技术，通过“引”的方式，使学生与学生、教师与学生处于一间虚拟教室之中，实施“情感交流”、学习成果的转化。为达到此目的，根据学生的工作性质，我们制订了学生自主学习技法培训计划：学习品质塑造（转变学习观念，夯实学习技能，实现学习目标）；媒体学习技法指导（包括学习媒体介绍和媒体使用方法）；信息检索技法指导（包括信息检索方法和信息使用）；实训技法指导（平时作业的完成和解决实际问题的方法）。值得注意的是：在自主学习技法指导设计时，注重学生学习品质塑造、媒体学习技法、信息检索技法、实训技法等，使通过教学，达到培养学生学习能力和技能，形成学习品质的目的。工程数学教学中的引导过程如图2所示。图2工程数学教学中的引导过程辅导教师根据学生的学习进度，采用科学的引导方式方法，才能确保引导的及时性、可靠性。图中指出：在决定引导方式方法时，首先，要认真分析学生的需求，切实了解学生为什么学、需要学什么的问题____引导的前提；其次，是解决如何学和如何用的问题，学生当明确了学习方法和知识运用方法后，将产生较强的学习动力，____引导环境；再次，引导效果评价，通过评价，使引导过程更加适合学生的学习需要。值得注意的是：对于一个新同学，首先应引导他使用网上教学资源，掌握自主学习技法，是关键。一个不懂得借助网络环境，利用网上教学资源的的自主学习，只能是传统意义上的自学，也就无法实现以上的引导。导引学生借助网络环境，教会学生使用网上资源，掌握自主学习技法方案，如下表1表1导引学生借助网络环境，教会学生使用网上资源，掌握自主学习技法方案资源类型资源名称数量内容说明资源来源统计推断自主学习12学时内容数理统计的基本概念，上网学习：视频点播、重难点分析、电子教案小组学习6学时内容数理统计的基本概念，学生结合工作中的实例认识相关概念。指导学生解决工作中的实际问题（检验）集中辅导9学时内容参数的点估计、区间估计，假设检验，平时作业讲评检验步骤形式面授辅导3讲、电子教案方式重点讲授、学法指导、答疑相关作业提示通过E_mail发至学生。方法讲练结合或课堂讨论期末复习自主学习12学时内容系统复习重点内容1遍，结合期末复习资料进行小组学习6学时内容讨论各自平时学习中存在的问题，提出辅导方案共教师参考有针对性的讲解例题，以巩固所学知识。集中辅导6学时方式面授辅导6讲方法重点分析哪些是学生应该掌握的重点内容评价的方法应采用上机操作与笔试相结合，上机操作的内容重点是学生利用网络学习的技法，笔试的内容重点是学生知识体系的构建情况。工程数学学生知识体系和技能体系的构建如图4所示。图4学生知识体系和技能体系的构建知识体系和技能体系的构建，重点在技能体系的构建。辅导教师要根据自身的学习成果和学生已掌握技能情况，设计技能培养方案，要使知识体系的构建服从于技能体系的构建。“用”(application)指学生将自己的学习成果（学习技法、知识体系、技能体系）用于后继课程的学习和实际问题的解决等。学习知识的目的是运用知识，在用的过程中可以深化提高，在用的过程才能感受到学习知识的乐趣，享受学习的喜悦。指导学生应用知识如下表4。表4小组学习指导案例之一指导次数第1次第2次第3次第4次指导

内容指导学生解决学习方法问题：如何使用网上资源？通过多种渠道获得教师帮助？指导学生解决工作中的实际问题：建筑施工组织（学习小组提供资料，与教师一起建模并求解）指导学生解决工作中的实际问题：建筑材料的合格性检验（学习小组提供资料）根据学生完成平时作业的情况，有针对性的讲解例题，以巩固所学知识。指导

方式1．理论与实践结合的必要性；2．寻找课程核心知识的方法；3．网上资源的种类和使用方法；4．参加面授辅导课与教师交流（学习辅导教师分析和解决问题的方法以及知识体系构建方法等）；5．通过E_mail与教师保持联系（问题提交及问题解决方案、典型题型参考答案、平时作业参考答案、学习方法交流等）确定工程的工期。1、收集资料：工程造价；工程工序（X）及每个工序的总费用（B）；各个工序中的各项费用单价（机械使用日单价、工人工资标准、材料日平均单价、综合费日平均单价等）；2、建立线性方程组；3、求解（工期）；4、分析：（1）在利润一定的条件下，如何确定工期；（2）在利润、工期一定的条件下，如何组织施工；等等。1．检验建筑用钢筋的质量是否合格（抗拉强度和冷弯强度）。2．检验建筑用灰砖（实心或空心）的质量是否合格？每个小组收集2组数据。1．复习方法指导2．复习重点指导3．考风考纪教育4．学习方式方法总结考核

办法学会网上学习方法（30分）；学会多种媒体使用方法（20分）；独立完成作业（10分）；在辅导教师指导下构建知识体系（10分）；能将所学知识用于实际工作（30分）。积极收集数据者（10分）；会处理各项数据（20分）；会设置变量（20分）；参加模型构建（20分）；会对模型求解（20分）；会对模型进行分析（10分）。积极收集数据者（30分）会对数据进行处理（20分）能独立完成检验（50分）参加考风考纪教育（50分）（必须参加）；独立复习（30分）；参加小组复习讨论（20分）（必须参加）；其他方式复习（30分）说明：指导学习小组的活动，学习小组活动的目的：一是培养学生的团队精神，二是学生学习成果的相互转换，三是师生间学习成果转换。学习小组的活动内容：一是讨论自主学习中的共同问题（包括：教材、视频、平时作业等），二是激发学生学习的主动性（可结合学生的工作实际，组织学生解决一些实际课题），三是加强学生间的沟通。对学生自主学习的指导：一是教师参与学生的小组活动之中；二是通过网上与学生交流（每月2次，1到2次用科建系统），引导学生将知识用于实践（2次），或通过E_mail对平时作业中的重难点题目给予指导（建立学生邮箱，通过邮件交流4到5次）；