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摘要：数学类专业开设实验课程是培养学生数学应用能力的有效途径.目前数学类专业的实验课程体系基本上属于课带实验性质,实验内容基本上是依附于理论课内容,学时及考核按一定比例分配.本文通过分析这种模式所存在的问题,提出一种实验课独立于理论课的改革模式.通过适当的实验模块整合,设计了相应的实验课程体系,指出了实施新的实验体系所面临的问题及解决措施.

关键词：数学类专业；实验课程体系；应用能力；改革

本文通过分析数学类专业传统实验课程体系和教学模式存在的弊端,提出数学类专业新的实验课程体系,意在加大力度培养数学类专业学生的综合应用能力.通过项目式实验课程设计,让学生独立参与问题的提出、数学建模、算法设计、数据组织、程序设计与实现等环节,系统掌握以计算机为工具、数学模型为基础的系统开发,培养学生适应现代就业的应用能力及应用意识,同时,也可以进一步培养学生对应用开发的兴趣和学习的驱动力,拓宽他们的知识面.通过部分课程实践表明,这种改革模式能较好地提升学生创新能力和自主学习能力.

一、数学类专业的传统实验课程体系及教学模式分析

数学类专业传统的实验课程体系是将理论课和实验课融合于一门课中,共享一个课程号,一般共用一本教材.实验内容基本上是依附于理论课内容,理论课和实验课的学时按一定比例分配,实验教师由主讲教师或助教担任,实验课成绩按一定的比例分配.目前,大多数高校的教学计划都是按照这种模式来设计的,多年来我校的实验课程体系也基本上是采用这种模式.这种依附于理论课的实验课程体系的特点是实验内容的设计一般是紧紧关联于理论课的内容,其主要优点是：

（1）学生能通过实验及时掌握和巩固理论课内容,理解所学理论及方法的应用,能逐渐掌握开发平台以及开发工具.

（2）任课教师可以通过实验掌握学生学习理论知识的状况,以便及时调整自己的教学方式.

但是这种开课模式有一个最大缺陷,就是容易将实验项目开设为验证性实验,对学生的创造力和综合应用能力的培养极为不利.

通过多年的运行表明,传统实验课程体系在逐渐显现出其弊端,毕业生与社会应用能力需求的差距在扩大.主要是因为：

（1）传统实验课程体系基本没有独立性,实验设计综合性和创新性差,实验内容以验证性实验项目为主,实验项目规模小,实验任务缺乏系统性,实验内容单一,一般仅局限于教材作业内容.这样的实验课程体系,对学生的创新能力、综合应用能力和自主学习能力的培养显然不是最佳模式,对培养具有扎实功底的应用型人才更有些力不从心,同时对学生的团队协作能力培养有限,也不利于驱动学生研究性学习和自主学习.

（2）由于理论课与实验课合并,以及传统的惯性思维,在部分教师中存在重理论教学而轻实验的现象,即便开设实验,也是有流于形式的现象,重视程度不够.教师对数学理论教学通常比较深入,而实验教学往往是采用一些数学软件进行验证,学生能理解提出问题和建模过程,但算法设计、系统实现环节薄弱,掌握计算机开发语言不够,从而导致开发能力得不到很好的提升.

（3）部分任课教师在严密的数学思维与工程化思维之间难以切换,应用理念及应用开发经验不足,缺乏项目开发经验,对数学理论与方法的应用背景介绍不够,实验教学中的理论联系实际不足,从而使学生工程化思想和工程设计能力培养有限.

（4）考核机制不被重视,由于实验课是依附于理论课中,其考试一般是以理论课的笔试为主,实验课的考核通常是作为平时成绩计算,致使学生对实验重视程度不够.

（5）由于实验内容涉及专门应用领域知识较少,教师以书本知识为主,实验内容往往较难切近实际应用问题,实验的应用性不够突出,学生对背景理论及所学知识的应用走向及需求不了解,致使毕业生在应聘某些专门领域的应用岗位时显现出能力不足.

（6）数学类专业实验课程起步较晚,很多高校的实验是在近几年才陆续开设,实验内容的项目体系设置还较为零乱,统一性、规范性较差,缺乏可参照的规范文档和支撑材料,从而导致实验效果不十分理想.

（7）教材是现行数学类专业实验课程的一个突出瓶颈,目前采用的教材基本是在书后附录一些简单实验项目,专门而系统的实验教材极少.这也是制约实验教学质量提高的一个重要原因.

二、数学类专业新的实验课程体系设计探讨

首先必须明确数学类专业的实验对学生的应用能力培养具有十分重要的意义,要发挥数学类专业的实验课效果,首先要建设好科学的实验课程体系.本节我们将探讨数学类专业实验课程体系的改革,提出其设计目标、设计原则、内容体系和教学措施.

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1.实验设计目标及原则

数学类专业实验的设计目标是要真正提高学生的综合应用及实践能力,适应现代社会就业需求,培养自主学习能力.其设计原则应该考虑：

（1）为研究性学习提供支撑,培养学生自主学习能力和习惯.

（2）以综合性/创新性实验项目为主,要少而精,具有任务驱动式教学特征.实验任务要有一定难度,学生须通过自主研究、成员合作才能完成.

（3）实验课程体系要能实现“以学生为中心”的教学模式,要能激发学生后继的学习热情和兴趣.

（4）实验选题要具有前沿性、应用广泛性和可延展性,并能体现数学与其他学科的交叉性.

（5）实验内容既要体现模块化特点,也要具备系统性和工程性,以便提升团队协作能力.

总之,数学类专业的实验设计必须摒弃传统的验证性实验项目,将重点转移到综合性和设计性实验上来,通过项目式或大作业式实验,真正提升学生的应用能力.

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2.实验课程内容体系改革

鉴于数学类专业传统的实验课程体系所存在的问题,我们参照其他学科的模式,提出了一种新的实验课程体系改革模式,其核心是将实验课程与理论课程分离.通过分析当前课程,将具有相近实验内容的项目整合成一门独立的实验课程,有独立的课程编号、独立的教学计划安排、独立的学时分配、独立的任课教师、独立的课程成绩和学分,其实验项目自成体系.上表是针对我校数学类专业原有培养方案所提出的新课程体系.新课程体系的优点主要体现在：

（1）有利于增加综合性、设计性的实验项目比例,减少验证性实验,更适用于具有扎实基础的应用型人才培养.

（2）通过引入项目式或大作业式实验项目,能够较为系统地培养学生的综合应用能力.学生通过问题背景调研、需求分析、数学建模、算法的分析与设计、系统分析与设计、系统实现、结果分析与总结等环节和步骤,系统地、完整地参与一个应用系统的设计与实现过程,体现产品化的应用研发.

（3）传统的实验课程体系往往是以教师和教材为中心,新的课程体系可以转变为以学生和任务为中心,从而更好地发挥学生的主观能动性,激发学生研究性学习和自主学习兴趣和动力.

（4）项目式实验一般需要团队分工协作才能完成,项目小组在完成项目过程中,可以有效培养团队协作能力,学会用模块化思想和软件工程方法来解决问题.

（5）能更好地促进理论联系实际,通过开展研究性实验,不但可以使所学的理论和方法得到更好的巩固,达到事半功倍的效果,而且对理论的应用背景有较为深入的理解,从根本上夯实基础.