人工智能專題報告范文
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潘云鶴院士于2016年12月在中國工程院院刊《信息與電子工程前沿(英文)》上出版了“Special issue on artificial intelligence 2.0”的專題報告。該報告提出了大數據智能、群體智能、跨媒體智能、混合增強智能和自主智能等人工智能可升級的技術。
數字時代下的圖書館已從單純地獲取信息轉變為提供特定的知識和服務來解決問題,從而達到知識創新。因此在人工智能2.0環境下,圖書館運用大數據智能能夠更好地實現知識服務。
1.大數據智能
大數據智能,顧名思義是指大數據時代下的人工智能。人工智能作為交叉學科,是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。現階段,人工智能已不再局限于模擬人的行為結果,而拓展到“泛智能”應用,即更好地解決問題、有創意地解決問題和解決更為復雜的問題。
大數據時代下,人工智能將在海量的數據中,運用強大的計算和處理能力,不斷地學習和解決問題。目前人工智能因其快速處理和自主學習的能力,被應用在計算機視覺、人臉識別、語音識別和無人駕駛等各個領域。未來,人工智能將無處不在。
2.圖書館知識服務
柯平教授認為:“圖書館的知識服務是圖書館運用知識資源和智慧開展的高層次信息服務。”融合人的智慧,圖書館將資源整合成為具有特定價值的解決方案,為讀者服務實現知識共享。近年來,圖書館知識服務研究從理論(概念、內容、原則)到知識服務平臺的構建、知識服務模式探析、技術支撐等角度進行研究。讀者利用知識服務平臺可以獲取、利用知識,而館員利用知識服務平臺可以實現數據挖掘,從而更好地為讀者提供服務。
3.圖書館知識服務面臨的大數據挑戰
一方面,隨著大數據時代的來臨,社交網絡、移動互聯網等領域的數據量正在快速地增長,圖書館的數據量也不可避免地急速膨脹。
另一方面,由于各種新技術的沖擊,知識服務的承受者、提供者、運營者及知識本身不僅覆蓋了圖書館基礎服務體系,還直指結構化、半結構化和非結構化數據的常規、廣度及深度分析。因此,面對這些大數據,圖書館知識服務面臨著以下挑戰:
(1)外部數據量的龐大導致現有的圖書館知識服務體系難以存儲、?M織和利用大數據,也難以滿足讀者需求。
(2)數據結構的多樣性以及復雜性導致知識服務平臺現有的數據分析技術難以對大數據進行有效的數據建設和管理。
未來,知識服務平臺不僅要能存儲、處理以及應用這些大數據,還要能分析這些大數據的關聯性,并能分析和預測讀者的行為。顯然,數據分析已經成為圖書館知識服務體系創新與完善必不可少的支撐點。
4.大數據智能在知識服務中的應用思考
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關鍵詞:智能科學與技術;本科實驗教學模式;實驗教學體系
“智能科學與技術”是面向前沿高新技術的基礎型本科專業。它融合了機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、人工智能、智能系統集成等眾多先進技術,是現代檢測技術、電子技術、計算機技術、自動化技術、光學工程和機械工程等學科相互交叉和融合的綜合學科[1]。北京信息科技大學智能科學與技術專業于2005年開始申請,2006年獲教育部批準設立,2007年開始正式招收本科生,至2009年,規模已擴大到每屆3個班[2]。
智能科學與技術是集哲學、生命科學、電子、信息處理和計算機以及數學、物理等多學科為一體的交叉綜合性學科。同時,智能科學又是一個不斷發展的學科,它的技術成果和研究動向更新得很快[3]――這就給智能科學與技術的專業教育提出了很大的挑戰。
因此,智能科學與技術專業應更加注重學生實踐應用能力和研究思考能力的培養,培養本科生發現問題、分析問題、解決問題的能力,注重本科生整體素質的提高。實驗教學不僅可以使學生把實踐同課本知識聯系起來,而且能夠培養他們的實際動手能力、獨立思考能力和科學研究能力,對專業教學能起到很好的作用。本文主要介紹本專業在本科生實驗教學模式方面的思考。
1實驗教學理念與思路
我校的智能科學與技術專業結合自動化、信息網絡、航空航天和機器人開展。本著培養工程領域的應用型、復合型、創新型人才,實驗教學理念歸納如下。
1) 堅持以能力培養為核心,以學生為本,學習、實踐、創新相互促進,知識、能力、素質協調發展的實驗教學思想。
2) 培養厚基礎、寬口徑的“大電類”人才,培養具有創新意識、綜合素質高的應用型人才[4]。
為了能夠適應時代要求,更好地實施《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》,在實驗教學理念與思想的指導下,我們對智能科學與技術專業的實驗教學進行了深化改革,展開創新模式的探討[5]。
2完善實驗教學體系,堅實實驗教學基礎
我校智能科學與技術專業分四個實驗層次,由淺入深地培養學生的自學能力、動手能力和創新能力。
它們分別為基礎實驗、專業實驗、工程應用實踐、科學研究實驗。
基礎實驗包括基本元器件的認知、基本實驗儀器的使用、基本操作技能的訓練、重要原理的驗證、實驗數據的處理分析等,夯實學生的基礎理論,為后續的專業實驗和創新能力培養打下堅實的基礎。我們以電路理論、模擬電路、數字電路為基礎,以電子工藝實習為平臺,設計制作小型實物型作品,如簡易數字表、機器貓、小收音機等。這些基礎實驗利于學生將基本理論與實際結合起來,提高學生對實驗的興趣,使學生有親手制作簡單電路的成就感。
專業實驗分為課堂實驗和課外實驗。課堂實驗包括教學內容和一些擴展內容。比如對檢測傳感器的性能、電機的驅動方式等進行實驗,讓學生把抽象理論落實到實際應用環境中,促進學生對學習內容的掌握。同時,擴展實驗內容,利用開放實驗室環境,學生小組在教師的指導下,在一學期內完成一項設計作品。經過選擇元器件、購買元器件、選擇電路、搭建電路、實驗結果比較整個過程,學生對工程應用有較系統的了解,提高發現問題、解決問題的能力。
對于工程應用實踐,雖然專業實驗也已經涉及到一些具體內容,但這與真正走出校園不同。我們鼓勵學生在暑假期間實習,并專門組織大三和大四學生去公司實習,體驗社會工作氣氛,培養他們的團隊合作精神、社會責任感和嚴謹的工作作風。
科學研究實驗是學生在工程應用實踐基礎上參與教師科研課題、申請科研項目等,提高學習積極性和主動性,并進一步提高工程實踐能力和創新思維能力。
3開放式網絡化實驗教學提高自主學習能力
智能科學與技術專業的實驗教學分為課堂和課外兩部分。課堂實驗主要在課上完成,課外實驗采用開放式網絡化管理,學生根據興趣愛好選擇一些開放式實驗,提高實踐能力。實驗室為學生創造了一個儀器設備先進、資源共享、開放服務的實驗教學環境,并提供了豐富的實驗教學資源,滿足學生的各種需求。網絡平臺為實驗室的開放式教學提供了良好保障,開放式實驗教學從以下幾個方面進行。
1) 實驗室實行開放式管理,學生可以網上預約,教師會處理學生的申請,為學生分配實驗室。教師在網絡平臺上提出實驗要求,并布置實驗作業,學生將實驗結果與報告提交到網絡平臺,由教師驗收,從而達到“教”與“學”的互動。
2) 為了便于學生學習,教師已經把實驗項目中的關鍵步驟和重點難題錄制成視頻文件,放在網絡平臺上,學生可以根據需要下載。學生進入實驗室前,可以從網絡平臺上了解實驗的整個過程,利于實驗的進行和自身素質的提高。
3) 進入預約的實驗室后,學生根據課前的預習進行實驗。每個實驗室都有專人現場指導,幫助學生解決實驗中的問題,使學生更好地完成實驗。
4組建科研小組,培養學生創新能力
組建專業科研小組,有針對性地對本科生的專業學習加以引導和幫助,可以調動學生的興趣和積極性,使學生學到更多的學科前沿知識,為將來的發展打下良好的基礎。科研小組既有助于學生在“開放、自由、輕松”的環境中學有所得,學有所長,又可以幫助教師結合學生的實際情況深化教學改革,營造更好的學習環境,培養學生的自主學習能力和創新思維能力。
科研小組的成立在學生中引起了熱烈反響。學生踴躍報名,通過查閱資料、實踐調研等方式確定科研課題,結合實驗室提供的設備進行實驗或驗證,最終印證自己的想法。最終學生以小組為單位,向教師和全體學生作專題報告,評比后給予一定獎勵。這種小組研究的教學方式能充分調動學生的積極性,提高學生獨立分析與思考的能力。
5舉辦機器人比賽,提高學生實際操作能力
機器人大賽是我校智能科學與技術專業重點舉辦的一項比賽。實驗室中有參與比賽所必需的機器人,如舞蹈機器人、智能小車、足球機器人等。教師指導學生解決實際操作中的問題,學生也組成幫帶小組,甚至對新生進行培訓。通過學校的選拔賽后,學生還有機會參加全國大學生機器人大賽,提高專業興趣和實踐能力。舉辦機器人大賽的優點如下。
1) 幫助學生了解本專業的基本知識框架和專業方向,在培養學生運用基礎知識能力方面有很重要作用。
2) 在激發興趣和提高動手能力的基礎上,培養學生的自學能力及外文文獻閱讀理解能力,提高綜合應用知識的能力,加強團隊協作。
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1.1計算機工程專業方向培養目標
計算機工程專業方向學士學位學制為4年,學習科目主要內容為廣大領域內計算機科學及其應用。專業的主要培養目標為:1、理解并掌握計算機的基本理論和實踐;2、培養能應用計算機新技術的能力;3、在計算機領域為學生提供進一步學習的知識基礎。該專業主要為信息技術類企業的生產和研發培養人才。畢業生的就業范圍也比較大,可以在軟件開發、軟件測試、網絡管理、軟件系統管理、客戶培訓和服務、項目開發、設計和調試等方面從事工作。該培養目標比較簡單,以培養學生的工程素養為基準,滿足社會對大批量的開發性人才的需要。
1.2科學合理的課程設置
按照培養目標,應加大計算機應用方面課程設置,注重新課程的開設和引入計算機的新技術新應用,使計算機工程專業方向與時俱進,合乎信息社會發展的節拍。相比當前國內高校的計算機學科各個方向,本課程體系側重應用性、實踐性環節。計算機工程專業方向的課程分為非計算機專業課程和計算機專業課程兩類。非計算機專業課程占總課時的比例應該為17%;其必修課為國家本科工程類教學規定的。增加了非計算機專業課程選修課,其目的是提高學生的文化修養和相關領域知識的了解,能夠拓寬視野和擴大知識層面,這些課程主要為文學院、工商學院、信電學院、機電學院和法學院所開設的課程中選擇,要求該專業的學生必須限選7門,主要是按照學生個人的興趣和個人目標為選擇指導。計算機工程專業課程分為3個層次:專業必修課、專業選修課和實踐環節,其中必修課占總課時的比例38%,選修課占總課時的比例19%,實踐環節占總課時的比例26%。專業課程主要為計算機應用以及軟件工程和信息處理課程,包括當前應該掌握的課程如離散數學、計算機原理、操作系統、數據庫原理、算法分析、計算方法、Web技術、多媒體技術、人工智能及其應用、Java和C++面向對象程序設計、軟件工程、計算機系統結構和計算機網絡等,注重計算機學科應用能力的培養。減少了計算機硬件的課程,例如模擬電子和電路、單片機原理和微型計算機原理;而是以計算機組成原理課程為核心,以課程事例引入嵌入式計算機和微型計算機的內容。按照國際和國內信息社會對軟件業發展需求來設置教學課程,以適合應用型軟件人才培養的目標。不應過多強調全面的基礎課程,縮小基礎,加強知識綜合,以培養應用型人才為主。在教學內容上強調應用性、針對性和系統性。
1.3實踐教學體系設置
計算機專業具有實踐性[1]非常強的特點,設置了課程實驗、綜合設計、教學實習、社會實踐、畢業設計等多種形式比較系統的實踐教學體系。實踐教學以綜合設計和畢業設計為主。按照計算機課程設置,綜合設計有高級程序語言綜合設計、計算機原理綜合設計、操作系統綜合設計、軟件工程綜合設計、Web技術綜合設計、信息管理系統綜合設計等6門次。綜合設計是以班級為單位教學,以當前現實的計算機項目開發為目標,學生獨立設計和完成,以培養學生的創新能力為核心。較大的項目則采用多名學生協同完成,進一步提高學生增強交流能力、解決問題能力和應用技術技能。畢業設計采用導師負責指導制,設計開發綜合應用項目,按照軟件工程和信息開發的標準編寫文檔、撰寫程序代碼,提交一個項目總結和程序系統,包括開發文檔、程序源代碼、數據庫結構、配置文檔和測試文檔。在答辯委員會的審核和測試下完成畢業設計,不再進行包含大量基礎知識和重復開發文檔內容的畢業論文撰寫,側重于提高學生的應用能力。
2計算機工程專業方向的課程實施的若干教學改革
2.1注重課程實驗教學
課程實驗是計算機工程專業方向實踐教學中的一個重要環節,其實施質量對專業教學質量具有舉足輕重的影響[3]。實踐性比較強的課程都設有試驗內容,按照知識結構和學生需求分配合理的試驗學時。課程的每個單元實驗都是從講授過該課程一段知識范圍中選取的,其內容相對獨立、自成體系。這些實驗集中反映了各門技術課程的典型方法和基本技術,能夠加深理解和掌握課堂學習主要內容。當前多數采用實驗課程單列方式進行的,要求每個單元實驗結束后,每一個學生應獨立完成試驗過程和結果的分析,撰寫自己的實驗報告,進一步訓練學生的科技報告撰寫能力。通過課程實驗學生能夠深入理解課堂中所學習的基本原理、基本方法和基本技術。在實驗過程中掌握計算機專業學習所需要的實驗技術和實驗方法。
2.2教學方式改革
課堂教學仍然是主要的教學模式,以實踐為核心的計算機工程專業方向的教學更應該注重教學互動,以靈活掌握技術為中心。課堂教學中增加討論課、習題課、觀摩課、演示課等方式,補充以大量相關技術講座,自學輔導課相應增多,提高學生的自主性。以實踐為目標的課程教學以大班講課程內容,采用多媒體和網絡,以豐富多樣知識形式展示給學生,更加自然的方式掌握理論知識;同時采用小班輔導方式,進行個性化教學。小班輔導為學校劃分的自然班級,或者自由組合而成的臨時班,但每個班學生人數不超過30人,以便每個學生能夠直接面對教師來解惑,消化并真正掌握課程內容。按照計算機工程專業方向的課程教學大綱知識點選擇合適的教材和教學參考書,以國家優秀教材和各種專業學科規劃教材為主要參考,也可以選擇國外著名大學教材。但是一定要以課程體系完整性為核心,不能選擇過多以計算機理論和抽象內容等先進性為主的教材,要選擇適合專業和學校學生實際需要的教材。注重教材與教材之間的相互銜接,符合計算機工程的課程設置。計算機工程專業方向的理論核心和課程多數起源于美英等國家。為了提高計算機專業的大學生素質和學科的發展,雙語教學教育[2]已經成為必然趨勢,它能使學生直接和國際接軌,滿足IT市場對學生素質的需求。普通高等院校的學生的英語水平參差不齊,為此要采用多種形式進行雙語教學。對于學生基礎素質好的學校和學校,外語教學課程達到所開課程的5%-10%。素質比較差的可以實現部分課程選用外語教材,采用中文授課,逐步到位。
2.3考試方式改革
減少閉卷考試,增加開卷考試,也可以采用項目系統開發、課程報告等考核方式。當前以多種方式的綜合為主,總評成績由考試成績、平時成績和試驗成績組成,其比例為30%、40%、30%。學生平時成績為學生在課堂上的回答問題和討論課的發言,以及作業和專題報告、期中測試等,以此來激勵學生與教師的互動,提高學習積極性,也能提高他們的語言表達能力和思維能力。課程試驗內容減少驗證型和演示性,以設計性、綜合性和研究性實驗為主,采用實驗過程和結果的考核,提高學生的實踐和創新能力。該考核方式能及時了解學生學習狀況,更好指導教學方向。
2.4教學資源庫的建立
教學資源包括以學校數字圖書館為核心的公共數字信息資源和專業教學資源。公共信息資源建設以學校定位和辦學特色為基準,購買其他高校優秀信息資源和社會商業信息資源為主,本校自己創建信息資源庫補充。公共信息資源庫以服務公共教學和學生自主學習為主。計算機工程專業教學資源建設關系到專業方向的發展和底氣,以自己建設為主,突出精品課程,按照各個課程的自己特點建設比較全面的數字資源。
2.5開源應用到教學各個環節
開放源碼程序就是公開源代碼存取訪問、軟件自由再分發,任何人可以閱讀、再、修改軟件的源程序,通過讓更多人參與來提高軟件的質量、可靠性、安全性、開發速度等。把開源軟件應用到計算機課程教學中可以提高學生真正地參與比較大且比較實用項目的實踐機會,讓學生培養融入IT市場,提高學生的實踐能力;同時學生也能夠學習到更多的核心技術和系統開發技術,開拓知識面,積累實際的開發經驗把握住計算機新技術和掌握計算機發展方向。學生通過感興趣的項目,能夠在相互溝通中使計算機素質得到大大提升,也可以協同開發和學習中相互碰撞中產生新的思想,擁有新的技術,同時也必定激發出學生的創造性。
篇4
Jin Huan
(Jining Polytechnic,Jining 272037,China)
摘要: 通過現狀分析,給出基于需求的高職數學教學優化策略:精心設計實例,激發學生內在需求;提煉數學問題,引導學生學習需求;改進教學方法,適應學生多元需求;鼓勵學科交叉,應對社會發展需求;采用綜合評價,滿足學生進步需求。
Abstract: By means of analyzing current situation, the optimal strategies of high vocational mathematics based on demand are provided: used well-designed example to arouse internal need of student; refined mathematical problem to guide requirement; improved teaching method to adapt polybasic demand; overlapped subject to reply social development; evaluated comprehensively to meet the demand of student.
關鍵詞: 高職數學 需求 優化策略
Key words: vocational mathematics;demand;optimal strategy
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)27-0175-02
0引言
數學是各學科共同使用的語言,學好數學,就意味著掌握了一種理性的思維模式,這正是學生將來需要的“數學素養”。但在“唯就業率致勝”時代,學生片面地以為只要學好專業課,有一技之長,就能找到好工作,一味壓縮數學課為專業課讓路,導致了高職教育過程中科學思維方式培養的缺失。面對當前現狀,如何用最少的投入,讓學生接受盡可能多的熏陶,全面提高綜合素質?如何讓學生愿意學、教師愿意教?如何把數學最富有吸引力、最本質的思想介紹給學生?如何順應高職教育的發展趨勢,滿足學生多元需求及社會需求,是我們數學教師義不容辭的責任。
1現狀調查與分析
本次調查采用問卷調查法、訪談法、定量、定性分析法。調查對象為濟寧職業技術學院機電系2009級、2010級兩個年級學生,其中發放問卷392份,收回有效問卷388份;并對本院16名數學教師和個別學生進行了訪談。
初步分析調查結果,82%的學生對數學課程還是比較感興趣的,63%的學生認識到數學對專業課程的影響,73%學生希望開展數學興趣小組和數學實踐活動,希望數學過程更豐富些,15%學生能用數學眼光觀察周圍事物,85%學生在生活中還不能靈活運用所學數學知識;67%學生對目前數學教學不是很滿意,認為有些枯燥,希望改進教學內容;50%學生希望能提高自己的分析能力,30%左右的學生希望提高思維能力、應變能力、實踐能力等。教師、學生個別訪談中普遍認為目前的教學模式單一,過分強調數學的系統、抽象性,感到數學枯燥、難學,考完就忘、面對專業中的數學問題不知所措、實際應用時無所適從,弱化了數學應用。
以上分析看出,興趣是最好的老師,我們希望抓住這一點,將現實生活中的數學問題引入課堂,同時為適應市場的多元化需求、學生的個性化需求,把高職數學從“基礎數學”轉向“數學應用”,從“數學應用”轉向“大數學應用”,將“大數學”的理念納入教學中,以此拓展學生知識面,應對變化多樣的社會需求。
2基于需求的優化策略
數學從表面看單調、枯燥,似乎脫離實際,實際上隨著其抽象化程度愈高,思考問題會更一般、更本質,應用范圍更廣泛。經過多年的教學經驗積累,結合本次問卷分析及數學學科本身的特點,采取以下優化策略:
2.1 精心設計實例,激發學生內在需求數學有自己固有的理論體系,實際問題又顯示自己的特征,利用應用實例架起兩者溝通的橋梁。在應用背景下,通過精心設計實例,先激發學生的需求,然后通過知識的系統學習,深入淺出地將所學應用其中。
例1:每逢節假日各大商場陸續開展促銷活動,門類繁多,比如50元當90元花、買150元送110元、花150元減60元、抽獎、三倍積分等,給商場帶來經濟利益,提高了商場的知名度,同時又得到消費者的認可,激發了消費需求。活動結束后,商場要對促銷效果評價分析,如何用所學數學知識評價?消費者、市場業績、競爭對手、供應商、潛在的銷售趨勢、促銷組合的實施效果等?一些能夠量化的指標定量分析,不能定量的定性分析,消費者臨時購買欲望、促銷措施的引導等會涉及到模糊數學概念,教師點到為止,學生初步有點模糊數學意識,鼓勵有興趣同學課下自修。教師的關鍵作用更多地體現在引導、點播、激發學生的內在需求上。
例2:用數學語言描述我們生存的環境,建構數學模型,通過分析模型展示生態系統的演化過程、解釋生態現象的機制、生態環境的內在聯系、預測自然資源的持續利用?
例3:企業僅靠節約原料、節省勞動力很難獲得高利潤,物流成為企業利潤的又一源泉。如何用數學方法去量化物流指標,將物流裝卸、運輸、儲存、配送建立數學模型,尋求最佳解決方案,提高經濟效益?
類似以上應用實例,還可以挖掘微分方程在生物學、概率論在流行病學、經濟領域預測波動、建筑學中梁的變形等實例,借助這些與專業貼近度高的實例的應用背景,引入數學知識、然后分析實際意義。通過這種方式,學生接受知識更有效,積極性明顯提高。如果學生感到枯燥、乏味、脫離實際,該門課程就會失去原有的意義。當然課程的實際效果與教師的素質是密切相關的,教師一定要適應需求變化,面對挑戰,優化結構,更好地與專業課程銜接,經常反思缺欠的知識,及時彌補。只有這樣,教師才能靈活應對學生的動態需求。
2.2 提煉數學問題,引導學生學習需求以問題為觸點,引導學生學習需求,緊抓學生的好奇心,有效提高教學效果。
信息時代的到來,圖像是人類獲取信息、交換信息的主要來源,比如大家熟悉的CT技術,它的基本方法是根據人的頭部截面的投影,經計算機處理來重建圖像。醫學中染色體分析、心電圖分析、指紋、人臉鑒別、高速路上收費系統對車輛的自動識別;產品防偽等。這些不同信息源的圖像通過數字編碼后,表示為二維數組的灰度圖像,用(x,y)表示像素點坐標,數字圖像一般可用1個矩陣表示為?滋(x,y),采用傅立葉變換等技術,將空間域的處理轉換為變換域處理。圖像信息一般需要去除噪聲、突出細節、邊緣檢測、銳化等處理,這些處理就是要用學習的微積分知識,如何去做呢?以問題為先導,然后再來講解教學內容。圖論中的最小支撐樹、最短通路、最大匹配、網絡流、中國郵遞員問題等,都可以通過巧設疑問,提煉出數學問題,引導學生主動思考。
2.3 改進教學方法,適應學生多元需求
2.3.1 融入建模方法,培養學生從數學角度尋求對策數學建模是通往數學應用的必經之路。面對問題,從數學角度思考通常先要找到相應的模型,然后求解。教材中導數、定積分、微分方程的應用,都是一些簡單的數學建模問題,可以說數學建模深無底,豐富了數學的內涵,構造模型既是技術又是藝術,引導學生在獲取大量數據資料后、通過分類整理、確定主要變量、約束條件、列出關系式,最后檢驗、修正模型。如經濟類可選取最小投入、最大收益等典型例題,或讓學生實地調查商品進價、售價與銷售量的關系,尋找最佳售價等;講微分方程,可結合當前熱門話題,飲酒駕車問題等。
建模中,為使問題更直觀,可以融入數學實驗。數學實驗使用計算機作為工具計算和模擬數學問題,把常規的數學思維變為在屏幕上的直觀。把常規的數學演算變為計算機計算[1]。數學實驗直觀、有利于探索性問題的解決。如Matlab的圖形功能,使計算結果可視化,數據可視化的目的在于:通過圖形,從一堆雜亂的離散數據中觀察數據間的內在關系,感受圖形所傳遞的內在本質[2]。講累加求和問題,如曲線弧長、變力作功、體積問題,利用Matlab編程,動態描述這個過程,學生可以形象、直觀地理解“分割、近似、求和、取極限”的思想。同時,對Matlab數學軟件有了初步認識,通過數學實驗,加強了學生實踐應用能力,一舉兩得。
2.3.2 采用多種教學方法,豐富學生體驗教學中不斷改進教學方法,少用講授式,多用啟發式、探究式、案例教學法、項目教學法等。教學內容的重點、難點中有爭論的知識點;交流、討論中碰撞出來的疑難問題;查閱文獻中遇到的問題都可拿來作為思考的源泉,引導學生由淺入深循序漸進地學習,體現出順序、層次性,問題的解決滿足了學生的勝任需求,豐富了學習體驗,同時得到樂趣和愉悅。
2.3.3 感受數學文化,提升學生審美需求數學文化的功能是給學生營造一種文化的氛圍,使學生在學習的過程中感受數學文化的感染。只有在寬泛文化背景下,學生才能感受數學悠久的歷史、充滿生機的現在和無可估量的將來。
顧沛教授指出:“數學文化的內涵,簡單說是指數學的思想、精神、方法、觀點,以及它們的形成和發展;廣泛些說,除上述內涵外,還包括數學家、數學史、數學美、數學教育、數學發展中的人文成分、數學與社會的聯系、數學與各種文化的關系等等。”[3]數學本身多姿多彩,繪畫之所以栩栩如生,是掌握了透視方法,導致射影幾何學的誕生;著名的美國西點軍校,通過開設數學課,對未來將帥進行數學思想的系統訓練;現代數學正向復雜化方向發展,從單變量到多變量,從局部到整體,從簡單到復雜,從低維到高維,從連續到間斷,從線性到非線性,從穩定到分岔,從精確到模糊等等。混沌架起溝通確定性、隨機性的橋梁,引入混沌可以對我們現開設的確定性數學和隨機數學加以補充。“一切事物倘能與美相接,便立即會煥發出動人的光彩,引得審美主體躍躍欲試,用心靈去交融,萌發出愛、興趣和愉悅,并因此提高活動水平”[4]。
2.4 鼓勵學科交叉,應對社會發展需求以不同學科間的交叉融合,跨學科教學模塊的開發,來改變以往知識面過窄、過專的現象,淡化學科界線,增強課程的社會適應性,以應對社會發展的需求。這就要求教師除了掌握基礎理論,還要關注學科發展前沿,以形成深厚的背景知識、廣闊的學術視野。比如計算機專業時常給學生提示數學與專業學科間的緊密聯系,離散數學在數據結構、人工智能、計算機圖形學等各個領域的應用;經濟管理中常用彈性來表示因變量隨自變量變化的敏感程度,但彈性分析理論不涉及資本流動,存在時滯;同時補充一些前沿性成果:云計算-―物聯網時代的基石,電子對抗、空間網絡的發展,來拓寬學生的知識面。了解學科前沿動態,就要經常翻閱科技雜志,同時鼓勵學生積極參加研討、實驗活動,增設學術講座、專題報告,注重學生前沿意識的培養。通過這些前沿知識的滲透,讓學生感受數學是隨著時代不斷變化的,是與時俱進的,從歷史、文化、哲學的高度鳥瞰數學的全貌。
2.5 采用綜合評價,滿足學生進步需求采用綜合評價方式,教師不再是唯一的評價者,學生自身、企業、社會都是評價的參與者。考核采取開卷、閉卷兼容,融合教學目標與過程,同時引入與專業掛鉤的開放性試題,突出考核的診斷性、發展,激活教學過程的各要素,發現問題及時調整,多采用正面激勵,關注學生在各個階段的進步狀況,從而讓學生在不同階段的評價中享受到成功的喜悅。
教學過程同樣采取定期、不定期的檢測、跟蹤團隊建設質量、形成人人參與其中、具有凝聚力的團隊,重視共同成長和進步,提升理論與實踐的整合力,打造優秀的教學團隊。當然,所有這些都離不開良好的政策導向、寬松的制度環境。
總之,將“大數學”的理念納入教學中,開闊學生視野,提高學生綜合素質,應對社會多元需求,解決好理論與實踐、基礎與應用、知識與能力、博與專的需求平衡,通過優化設計形成合力。高職教育同任何客觀事物一樣,都是在實踐中不斷調整、逐步完善的,需要每個教師從現在做起,完善知識結構,我們堅信通過全體數學教師的不懈努力,會重構數學教學的勃勃生機。
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