構建主義下數學實驗課程的構建范文
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摘要：
根據構建主義思想，以培養應用型人才為主要任務，通過構建實驗課程三級教學平臺，從對基礎數學課程及專業數學課程授課平臺、課后興趣小組和社團參加競賽及構建自主學習平臺和實驗室建設平臺，增強同學們數學實驗課程自主學習和創新意識，通過實施構建主義思想，增強同學們團隊協作能力、溝通的能力、解決應用問題的能力等，多種學習平臺和以學生為主體的學習方式，發揮學生的主動作用，從而達到提高同學們對數學課程學習的興趣，增強學習的效果。
關鍵詞：
構建主義；數學實驗；教學平臺
建構主義是一種關于知識和學習的理論，強調學習者的主動性，認為學習是學習者基于原有的知識經驗生成意義、建構理解的過程，而這一過程常常是在社會文化互動中完成的。本文以培養應用型人才體系為培養目標，將構建主義思想融入到數學實驗課程中，建立三級教學模式下的數學實驗教學平臺。在主動學習的過程中，培養學生們的歸納能力和推理演繹能力，加強學生的數學思維的培養，旨在培養學生主動學習、創新意識、團隊協作精神和實踐能力。
一、醫學數學實驗課程的存在的問題
自20世紀90年代以來，數學建模競賽在全國范圍內開展，數學實驗課程也逐步走進高校，而作為醫學院校來說，數學實驗課程的開設情況不容樂觀，有的院校甚至將數學實驗課程作為選修課開設，開設的專業一般也是設置在學習較多數學知識的生物工程專業或是信息管理專業。目前，在開設的數學實驗課程中，也存在教材不規范、課程沒有較為完善的教學體系，學生實習地點不完善等。而對于學生們而言，在進行數學實驗學習過程中，也存在以下問題:
1．缺乏主動性、創新意識
醫學院校的學生在學習數學實驗課程中普遍存在這樣的思想，對學習的醫學知識非常重視，能夠主動學習并認真聽課，而對于數學實驗課程等數學類專業教育課程，本身重視程度不夠，本身缺乏主動學習的精神，在上課的過程中，主要以教師授課為主，沒有主動去尋求問題的解答，探索數學問題的根源及解決辦法等意識。沒有將數學的問題建立模型，去用數學解決實際應用問題的能力。因此很難參與實驗，因而創新能力和創新思維的能力較弱。
2．實踐應用能力弱，缺乏專業性指導
數學實驗是借助計算機和數學的軟件解決實際應用領域的復雜數學問題，而一般院校沒有建立專業的數學實驗的實驗室，只是在上課時間進行練習。也有的院校將數學實驗的課程作為數學建模競賽的準備課程，重視競賽，而輕視課程本身的建設，同時主要針對數學相關專業學生開設，而對于非數學相關的專業，開設的情況不容樂觀。因此造成學生應用實踐的能力薄弱，缺乏廣泛的平時操作基礎。學生本身在課后的練習過程中，沒有相關的教師給予專業性的指導。
3．團隊協作能力弱
進行數學實驗的過程，多數是幾個人組成一個小組，合作完成數學實驗的過程。而在實驗的過程中，每個小組成員都會有分工，合作完成一項數學實驗的過程。但通過實際教學過程中發現，團隊的協作能力較弱，有些同學存在僥幸心理，依賴其他同學操作，組員之間也缺乏溝通和交流，造成實驗的結果不理想。
二、構建主義在數學實驗課程中的作用
將構建主義應用到數學實驗教學當中，教師對學生的學習起引導作用，設置問題情景、建立符合學生學習的數學模型，構建慕課形式的自主學習平臺，利用團隊協作，建立學生興趣小組，構建學生會話討論場景、參加數學建模競賽，增加學生團隊協作能力，通過從課上、課下和參加競賽等培養學生應用能力、創新精神和主動學習的能力等。
三、數學實驗課程體系設計
為改善數學建模的教學效果，我校探索出符合本校特點的適合新建醫學本科院校培養應用型人才體系的數學實驗課程體系建設。本身基于課程建設體系，提出以下構建思想:并且以此為契機，創建基于構建主義的課程三級教學平臺，具體平臺體系具體如下:
1．公共數學課程講數學實驗課程內容的滲透及專業性課程教學
第一級教學體系，將數學實驗的課程滲透到公共基礎數學課程中，將數學實驗融入到與數學相關的生物醫學工程專業和信息管理專業教學中。在公共基礎課程學習過程中，可相應引入數學的軟件，介紹軟件對其的驗證和計算。Matlab軟件和Math-ematica軟件對數學問題的解決。往往基礎課程中僅僅是理論課程的介紹，以此基礎上，在課程中增加一節教師操作實習課程。雖然同學們對軟件解題和驗證不能夠完全理解，但能夠激發同學們對數學問題的興趣，數學過程中復雜的計算可通過計算機軟件幾步就可進行解答驗證，增加同學們的自信心和發現問題、處理問題的能力。同時在理論課程中，介紹一些數學問題的應用。如傅里葉級數的應用，可用作信號處理，如衛星圖像信息、數字通信信息等技術等，將枯燥的數學問題變得簡單有趣，提高授課效果。數學實驗作為專業課程加入到生物醫學工程和信息管理專業中，明確教學目標、根據學生們的層次水平，按照國防科技大學制定的六個層次的實驗進行教學。進行基礎性數學實驗、研究性數學實驗、應用性數學實驗、拓展性數學實驗和綜合性數學實驗。將教學內容由簡單的基礎引入，介紹相關軟件的使用方法和一些基本命令。驗證性實驗是通過教師演示，介紹專業的數學軟件如何在解決一些基本的數學問題或統計學相關問題分析，增強其對數學概念的理解。在學生入學的第三學期開始，進行研究性數學實驗，引入構建主義的思想，注重學生自主操作，這部分授課首先由學生討論分析，建立簡單的實驗方案，并根據實驗的結果討論方案的可行性及缺點。從應用性數學實驗階段開始，放手讓學生動手操作，教師根據課程需要，構建合理的教學情境，并根據情境，選擇合適的教學案例，設立小組，通過小組間相互討論、查閱資料并整理思路，設立實驗步驟，確立相關實驗方向并驗證其實驗的可行性。學生自主學習后，教師根據其實驗的內容進行總結討論，加以引導，并擴展思維方向，將數學的問題引入到生活中可涉及的各種問題中，如圖書館建造面積合理分配和太陽陰影面積計算等。
2．廣泛開展數學實驗課外活動，講座、培訓、興趣小組、案例分析討論，參與教學競賽
在課后，開展廣泛而豐富的課外活動，我校根據學生的興趣成立數學建模社團，社團成員每周固定舉辦豐富的關于數學實驗和數學建模相關的活動。定期聘請相關專家和教授進行講座，不僅介紹關于數學實驗課程相關的內容，也根據同學們的需要，聘請計算機專業的教師，介紹相關軟件的用法和各種計算機程序的介紹。成立興趣小組，在建模社團中，幾個人自愿組合分組，按照建模小組的要求，一般小組分3～4個人，每兩周由社團老師分配給學生們一個案例，首先各個小組組織討論案例解決方案，并制定實驗步驟，明確個人在小組中的分工。在鍛煉同學們的協作能力的同時，也鍛煉他們的相互之間的溝通“會話”的能力。在小組中同學們的主動性和互動能力均得到提高，由教師引導轉變為學生自主設計，并最后根據設計出的實驗，由一名同學作為代表進行匯報演講。這樣也鍛煉出學生們的臨場發揮能力并通過匯報，由全體小組人員討論該方案的優缺點。這種教學的方式，引入同學們主動參與的熱情，并提高其競爭的意識，增強同學們的成就感。同時，教師在這里起到適當的引導的作用，根據情境，對問題加以引導，評價學生在討論中的內容是否合適，實驗的步驟是否有遺漏，實驗的結果是否正確。每年組織學生參加省級或國家級的數學建模競賽，通過建模競賽鍛煉同學們的實戰能力，通過實戰演練，增加同學們學習的積極性，也增強其解決應用問題的能力，在比賽中，增加學生們的榮譽感，踏實的工作精神，對所學知識的協調運用等能力和團隊協作的能力及小組成員之間信任能力等。
3．課后構建答疑互動平臺及自主學習平臺、數學實驗專門的機房建設
組織教師建立課后QQ群，每周三周六由教師上線進行答疑解惑。并參與建設自主學習平臺，構建出網絡教學平臺，教師們根據教學內容的特點，制定層層遞進的教學大綱，教學內容中舉出實際生活中的實例分析，盡量通過簡單易懂的語言，使同學們理解更加通暢，學生們根據自己的時間和興趣，到學習平臺中選擇自己需要學習的內容進行學習。通過平臺的學習，增強同學自主學習的能力。以往的數學實驗課程都是在統一的計算機機房授課，沒有專門機房可供同學們進行練習，學生只在上課的一兩個學時中熟悉數學實驗課程，為了更好的使同學們在數學實驗課程中得到鍛煉，我校專門申請專項基金，組建一個數學實驗和數學建模的機房。這樣可供同學們在課余時間練習和數學建模競賽期間使用。數學實驗課程是高校高等數學教學中不可或缺的一個環節，將構建主義的“情境”“協作”“會話”“構建意義”加入到數學實驗課程教學中，充分鍛煉學生們自主學習的能力、團隊協作能力和解決應用問題能力。通過數學實驗課程的三級教學平臺的構建，使學習延伸到學生生活的各個方面，增強學生的學習效果，激發學生的學習興趣，解決實際問題的能力及嚴謹的科學態度等，為打造應用型人才奠定堅實的基礎。
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作者:呂闖 潘淑霞 單位:吉林醫藥學院生物工程學院