論數學建模教學改革中項目教學法
時間：2022-02-05 03:40:13緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的1篇論數學建模教學改革中項目教學法范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
（一）課程設置
數學建模課程在一些新建院校開設較晚，但大多數院校都將數學建模課程納入常規教學，一部分作為專業必修課，部分院校設為專業選修課，一般都是在信息與計算科學、數學專業開設。宿遷學院從2010年開始在信息與計算科學、數學與應用數學專業開設數學建模課程，隨后在全校開設公共選修課。結合學院的應用型人才培養目標，修訂了人才培養方案和教學大綱，目前該課程共64學時，其中32理論學時，32實驗學時，另有一周的課程設計，新方案更加注重學生實踐、創新能力的培養，同時將課程教學與競賽培訓相結合，相互促進，達到了良好的效果，在近幾年的全國競賽中獲得國家一、二等獎多項的好成績。
（二）教材與教學內容
新建院校從招生上來說，與老牌重點院校相比，學生數學基礎普遍比較薄弱，入學成績差異較大，對邏輯推理能力和對問題的理解分析能力都相對較差。現有國內教材主要是針對老牌本科院校，內容通常以數學觀點編寫，對數學基礎要求較高，難度較大，同時在內容的選擇上，重在介紹數學建模的理論和方法，缺乏實踐性內容。因此，在新建院校數學建模課程教學改革時，教材和內容的選擇上應降低數學理論難度，選擇通俗易懂的語言介紹一些基本方法，簡單案例，側重培養數學建模的思想。同時加強實踐環節內容，通過一些實際案例教學，在培養學生動手實踐能力的過程中去鞏固、理解所學的數學理論知識。
（三）教學方法與教學手段
目前絕大部分院校的數學建模課程主要采用傳統的數學形式，在深堂上知識傳授是第一目錄，能力培養是第二目標，側重知識的傳授、介紹，學生被動接受，不主動思考問題，積極性不高，理論與實踐往往分離，讓學生覺得數模課既抽象又枯燥，難以理解，逐漸失去了學習的熱情和興趣。導致課堂教學效果不好。而在實驗課上，學生上機操作主要以驗證知識為主，缺乏必要的學習導向。另外，在該課程的學習中往往會涉及很多不同學科、不同類型的問題，并且在相關問題的求解中還會用到諸多不同的方法。而教學內容的安排往往以不同模型類型進行章節劃分，知識跨度較大，內容的整體性有時被強行破壞，不同章節之間缺乏聯系。大多數學生對學科間相關知識了解不夠充分，加之數學方法運用能力的欠缺，導致在以往的學情調查中，出現40%左右的學生反映課程結課后感覺沒有學到知識的奇怪現象。
（四）教學考核與評價
在課程的考核上，一般采用開卷或閉卷形式，但都有一定的缺陷。開設課程以來，我們先后嘗試了以上兩種考核方式，采用開卷考試，試卷大部分答案出現雷同，而若提交論文，則很多學生會從百度等網絡上下載，千篇一律。而采用閉卷考試，對于案例題及上機操作部分，在規定的時間內大部分學生的完成度較低，掛科、不及格現象較為嚴重，考試結果也與學生的平時能力表現不符，很難反映學生的真實掌握情況。宿遷學院作為新建本科院校，培養高素質應用型人才是辦學的主要特色。研究具有自身院校特色的數學建模教學模式，將教與學相統一，將培養數學知識素養與實踐操作技能相結合，切實提高學生的實踐、創新能力，提高學生的綜合素質，是我們進行教學改革的基本方向。經過一定的研究和一段時間的實踐，我們認為將項目教學法引入數學建模課程教學是一種有效途徑，將它與傳統教學方法結合，可以較好地達到教改目標。
二、項目化教學法概述
項目化教學法是由美國教育家凱茲和加拿大教育家查德首先提出，并合著《項目教學法》一書，具體指教師與學生在共同實施一個完整的項目工作中進行教學。我國教育學者黎加原教授認為：項目教學是以學科原理為中心，通過學生參與活動項目的調查與研究來解決問題，以構建起他們的知識體系，并能運用到現實社會當中去。項目教學法本質就是一種基于構建主義理論的探究性教學模式。在遵循構建主義的條件下，依托一門課程，通過師生共同實施若干個工作項目，從而培養學生的學習、動手實踐、創新及團隊合作等能力，提高教學效果并完成預期的教學目標的教學過程。通過這樣一個教師與學生共同實施項目的教學活動，與傳統的學生被動教學模式相比，學生全程參與整個任務的完成過程，綜合能力得到提高，真正融“理論知識、實踐操作、素質培養”于一體，是當前應用型人才培養的教學改革的基本方向。
三、項目教學法在數學建模課程教學中的探索
項目化教學對于應用性較強的專業課程來說，其優勢是顯而易見的，數學建模在數學類課程中強調應用性，且建模的過程與項目教學法的實施過程有一定的相似性，因此將項目教學法引入教學中具有天然的優勢。但同時對于數學類課程而言，其優勢又受到項目屬性所限，在實施項目化教學時存在著顯著差異，其關注點和著力點也應有所不同。結合新建院校特點，在以下幾個方面進行了探索：1.類似于數學建模競賽，在教師指導下，把學生分成若干項目小組，每個小組3~5人，采用組長負責制，以項目小組的形式處理每一個相對獨立的項目，發揮不同學生特長，培養學生的責任感和團隊協作精神。2.對于教材和教學內容的選擇，由于師資、專業特色的不同和開設的基礎課程、學時的差異，每個學校會有差異。為了增加實踐環節，組織專業老師編寫了《數學軟件和數學實驗》教材以及相關的實驗報告冊。目前主要講授初等模型、微分方程模型、種群生態學模型、運籌學模型、差分方程模型、概率與統計模型、圖論模型、模糊數學模型、插值與擬合，另外講授Matlab、Lingo、SPSS三個軟件，兼顧理論和上機操作。在實施項目教學法時，將教學內容按模型分類整合成6～7個教學單元項目，每個單元項目再設置成若干任務。按項目開發過程來構建，一般以解決問題為項目內容，圍繞某個專題，涉及多學科知識，選擇難度適宜且在規定時間內獨立完成的實際工作任務。3.對于教學方法上，采用傳統教學法與項目教學法相結合。實施單純的項目教學法，學生對知識的索取往往是功利性的，系統性把握較差，對所學知識和技能認識不清，掌握不透，無法達到靈活使用，甚至還會出現知識性錯誤。在項目教學法中穿插傳統教學，利用傳統教學手段，講解基本知識和基本原理，介紹案例中的數學語言的“翻譯”，注重分析和抽象，可使得學生在短時間內獲得系統知識，理清關系，避免不必要的彎路。傳統教學法與項目教學法相輔相成，在項目實施的過程中鍛煉了實踐、創新能力，鞏固和理解理論知識，同時理論知識的及時講授又促進實踐技能的提高，有效解決了教學過程中的“理與實分離、教與學”分離的問題。4.項目教學法的開展是讓學生置身于模擬的項目情景中，從信息搜集、計劃制定、方案設計、項目實施及最終的成果評價，學生參與整個項目的過程，了解總體情況和具體實施步驟，有助于提高學生的學習能力和分析解決問題能力。在設定具體項目時，要與一些工科課程的項目相區別，通過項目把一些枯燥無味的數學符號、公式等賦予現實生活和生產的真實含義，把抽象的數學語言、公式概念具體化、形象化和實用化，由此激發學生的學習興趣和熱情，真正將專業知識和技能學習融入教學情景中。同時項目的著力點也有所不同，具體的項目只是搭建“學”與“用”的一座橋梁，以實現項目情景促進知識學習、知識向能力轉變的目的，這與高職院校側重培養“職業能力”的項目教學法是不同的。5.對于課程的考核，宜采用教學考核與“期末考試”考核相結合的方法。項目化教學的考核分為項目成果考核和項目的具體過程考核兩部分。參照畢業設計的要求，制訂了具體的評價標準和方法，主要形式為項目小組答辯和成果展示，在班級師生共同討論給出評價結果。由于項目實施是以小組為單位，項目化考核的最終分數也以小組為單位，掩蓋了小組具體成員的差別，為了解決這一弊端，在學期末我們增加“期末考試”考核這一環節。另外，項目化教學考核方法在教學實踐中證明效果很好，但也很大程度上增加了教師的工作量，現正在嘗試建立一套教學考核平臺，自動生成相關考核數據，減少教師的工作量。
四、具體案例
下面我們以課程中的“微分方程模型”章節為例，展示一下教學的簡單流程（表1）。項目教學法在數學建模課程教學中的實施，取得了較好的效果。學生學習積極性顯著提高，主體意識增強，全程參與教學活動，團隊合作意識和個人的實踐創新能力明顯增強，極大地改善了班風、學風，教師在教學水平方面和自身實踐能力方面也得到了很大的提升。
