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教学研究项目助力数学建模优质课程资源的建设与出版

2021-06-12 来源:《数学建模及其应用》
  【作 者】李晓鹏、刘荣:高等教育出版社高等理科出版事业部

  【摘 要】以教学研究项目推动课程资源建设,是保证课程资源高质量和高水平的重要抓手。本文以"数学建模在线开放课程群"项目为例,从课程及资源建设现状、作者队伍组建、课程资源内容建设和出版等方面阐述了教学研究项目对于推动优质课程资源建设和共享的重要作用。

  【关键词】教学研究项目;数学建模;优质课程资源;在线开放课程;数字课程

  2015年,《关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的指导意见》[1]强调,要“充分利用新一代网络的技术优势,加快发展移动阅读、在线教育、知识服务、按需印刷、电子商务等新业态。”2019年,教育部《关于一流本科课程建设的实施意见》[2]指出,要“强化现代信息技术与教育教学深度融合,解决好教与学模式创新的问题。”出版社作为高校教材建设和教学服务的重要参与者和提供方,需要坚持以先进技术为支撑、内容建设为根本,充分运用新技术,创新出版方式,加快开发数字化优质课程资源,推进信息技术进课堂、进教材。本文尝试聚焦具体课程的教学研究项目[3],将其作为重要因素引入课程资源的建设过程中,探讨教学研究项目对数学建模优质课程资源建设与出版的影响。

  1 数学建模课程及资源建设的发展历程

  数学建模是用数学的语言和工具表述、分析和求解现实世界中的实际问题,并将最终得到的解决方案回归实际问题,检验是否有效解答了原问题,是数学连接应用领域的桥梁,在数学学科中占有特殊重要的地位[4]。数学建模课程于20世纪80年代初进入我国高校,一开始这门课程主要面向数学专业的学生,20世纪90年代初逐步推广到理工、经管等专业,现在我国高校几乎所有专业都有学生选修该课程。1992年起,全国大学生数学建模竞赛的举办,推动了数学建模教学的广泛开展和教材建设的迅速发展,目前开设该课程的院校已经超过1000所,数学建模教材、读物已经出版300本以上。在这些教材中,高等教育出版社(以下简称“高教社”)于1987年推出的《数学模型》(姜启源编)[5]作为国内第一本数学建模教材,迄今已修订至第五版,并配备了《数学模型案例精讲》[6]数字课程、习题参考解答和教学课件,是目前国内影响最大、使用面最广的数学建模教材。

  30余年数学建模课程的实践,以及数学建模竞赛在全国的广泛开展,有力推动了数学建模课程教学改革,浙江大学、东南大学、电子科技大学等高校的数学建模课程先后入选国家级精品课程和国家级精品资源共享课。伴随着慕课的发展和国家、省、校三级在线开放课程的评定,数学建模慕课持续建设。据统计,在中国大学MOOC上线的数学建模慕课已经达到10余门,厦门大学、西北工业大学、华中农业大学等高校的数学建模慕课被评为国家精品在线开放课程。一些高校已经开始利用这些优质课程在本校开展“翻转课堂”等混合式教学活动,并将学生的在线学习纳入教学考核。慕课的建设和应用,对数学建模的教学改革和课程建设起到了引领和推动作用。然而,随着应用的不断深入,教师们也普遍发现单纯的慕课并不能满足教学的全部需求,如数学建模课程具有鲜明的应用性,多采用案例式教学,但具有时代感、易教易学的新案例仍比较缺乏,教学案例的更新还远远不够。同时,由于缺少有效的知识产权保护和校际共享应用机制,这些优质资源还只是在包括建设高校在内的少数高校中应用,在全国范围内广泛推广和应用还存在相当的难度。而要解决以上问题,仅仅依靠少数高校是很困难的,这就需要以项目研究的方式,组织广大高校专家共同建设优质课程资源,通过出版推动优质课程资源的共享和应用。

  2 教学研究项目助力优质数学建模课程资源建设

  全国大学生数学建模竞赛作为国内规模最大的基础性学科竞赛,对数学建模课程的普及和发展发挥了积极的作用,同时也汇聚了一批专业的数学建模专家队伍。这些专家分布在不同高校,且大多从事多年的数学建模教学和竞赛工作,具有丰富的教学和培训经验。高教社作为全国大学生数学建模竞赛的独家冠名赞助单位,与竞赛组委会保持了良好的合作关系。通过组织教学研究项目,与数学建模专家展开合作,具有较强的可行性,且能取得较好的成果。2016年,中国高等教育学会组织了“十三五”高等教育科学研究重大攻关课题“互联网+”课程———“在线开放课程群”项目,在理、工、文、经、管等各个学科组织广大高校建设与在线课程紧密结合的数字资源。在此背景下,我们申请了“数学建模在线开放课程群”子项目(立项序号16ZG004G06),并与全国大学生数学建模竞赛组委会多次召开项目研讨会,深入交流课程建设内容,确定了建设一门名校名师主讲的、面向大学生科学素质教育的数学建模通识在线开放课程,建设一批内容新颖、内涵丰富的数学建模新案例,建设一套数学建模竞赛历年赛题讲评视频资源的建设方向。在确定了建设方向之后,就开始组建作者队伍,依托教学研究项目对组建作者队伍和推动资源建设都起到了事半功倍的效果。

  2.1 科学素质教育的数学建模课程建设

  在面向大学生科学素质教育课程的建设过程中,我们依托教学研究项目,组建了由数学建模竞赛组委会主任李大潜院士、陈叔平教授和清华大学、北京大学、复旦大学三校教授共同组成的主讲团队。两位主任从宏观角度,向学习者讲授数学建模的意义、课程学习的建议和参加竞赛的指导,其他几位教授从微观角度,围绕具体的建模案例展开讲授。同时,为满足不同层次学习者的需要,课程设置入门级和提高级两个层次的案例。入门级案例教学难度较低,可供数学建模课程的初学者学习,在推广和普及数学建模课程。提升数学建模竞赛的影响力方面能发挥积极的作用。提高级案例教学难度较高,需要用到较深的数学知识,可以衔接竞赛培训,对报名参加当年竞赛的学生有一定的帮助。每个案例提供自测题和讨论题,可以辅助学生自主学习。2016年7月,这门课程建设完成,并命名为“走近数学———数学建模篇”,在中国大学MOOC上线。截至目前,课程已累计开课9次,选课人数超过18万人,受到了广大数学建模学习者的普遍欢迎。

  2.2 丰富素质教育的数学建模新案例建设

  在数学建模新案例的策划过程中,我们首先仔细研究了当前主流教材中的教学案例,认为要想在这些案例的基础上有所突破和创新,需要寻找新的建设方向,提出了翻译、改编国外出版物和组织竞赛以广泛征集案例的方案。

  美国COMAP(Consortium for Mathematics and Its Applications)出版的UMAP(Undergraduate Mathematics and Its Applications)和ILAP(Interdisciplinary Lively Application Project)期刊,主要发表数学建模及数学科学在各个领域中应用的研究论文和教学单元。在数学建模竞赛组委会的支持下,我们获得了UMAP和ILAP期刊的翻译、改编权,成立了由清华大学、复旦大学和浙江大学等14所重点高校专家组成的编委会,改编案例50余个,先后出版了《UMAP数学建模案例精选(1)(2)(3)》[7-9]和《ILAP数学建模案例精选》[10]丛书。在教学研究项目的支持下,我们又组织作者对每个案例进行视频讲解,收集了一批内容新颖、制作精良的优质课程资源。

  从2017年开始,我们通过教学研究项目,支持中国工业与应用数学学会数学模型专业委员会连续组织了三届“全国高校数学建模微课程(案例)教学竞赛”。组织全国本、专科院校的数学建模教师选取相关案例参赛,旨在促进在线开放课程的资源建设和数学建模优秀教学案例的共享应用。竞赛要求参赛教师从案例背景、问题提法、模型建立与求解和结果分析等方面进行案例讲解,并根据案例的原创性、新颖性,授课内容的组织设计和授课效果等进行评价。通过竞赛,发掘了一批讲课生动、教学能力强的年轻教师,遴选了一批现实生活中真实有趣、内容新颖、具有独创性的新案例。对部分优秀的获奖作品,组织获奖教师重新录制教学视频,并交高教社集结出版。

  2.3 全国大学生数学建模竞赛赛题讲评资源建设

  全国大学生数学建模竞赛的历年赛题均具有一定的代表性,很多赛题经常被高校师生作为科研课题进行研究,并将研究成果发表为论文。每年竞赛结束后,竞赛组委会都会组织相关专家对当年的赛题进行讲评,并对参赛论文的综合情况进行分析。在教学研究项目的支持下,我们从2016年开始,组织组委会专家对2006年以来的历年赛题进行了重新梳理,以视频讲解的方式对赛题进行评述,供广大参加数学建模活动的师生参考使用,迄今已收集到近50个赛题的讲解视频。每个视频的讲评内容包括赛题的实际背景和提法、模型建立、模型求解和当年论文的总体情况分析等。这些赛题讲评视频资源建设,对于进一步丰富数学建模案例素材,辅助高校的数学建模课程教学和竞赛培训,将发挥积极的作用。

  3 数字课程推动优质课程资源的共享

  数字课程是高教社推出的将教学内容、教学活动、教学环境和教学服务有机融合的在线课程出版模式,可以有效保护优质课程的版权,实现课程的校际共享和应用[11]。根据服务对象的不同,数字课程可以分为面向高校(To B)和面向个人(To C)两种形式。

  3.1 面向高校的数字课程

  面向高校的数字课程的使用对象是学校,购方学校的所有师生可共享。高校教师作为数字课程的管理员,可以利用数字课程在本校开展混合式教学,对学生的在线学习行为进行科学管理,并生成形成性评价报告。2018年,我们已经以这种方式,以“走近数学——数学建模篇”慕课为基础,出版了《走近数学———数学建模数字课程》[12]。该数字课程设置了课程公告、教学安排、自测题、作业题、学生讨论区、教师答疑区、学习档案等菜单,其中,课程公告提供课程简介和考评方案;教学安排包含课程的全部教学案例,每个案例都设置了教学课件、微视频、讨论题等教学资源;自测题是每个案例的在线测试,以选择题的形式给出;作业题是两道建模竞赛的真题;在学生讨论区和教师答疑区,教师可以与学生在线交流和讨论;学习档案记录了学生的登录时间、资源浏览时长及即时成绩等信息。同时,数字课程还配备了手机端APP,方便教师在课堂上组织教学。手机端APP具有课程学习、课堂签到、课堂投票、答疑讨论、手机自测、查看成绩等功能。

  3.2 面向个人的数字课程

  在纸质教材与数字资源的融合过程中,二维码作为连接媒介,将优质数字资源深度融入纸质教材,并实现较好的应用体验,使纸质教材的价值实现了新的突破。师生可通过二维码付费后获得纸质教材衍生的知识和服务,知识付费服务成为新形态教材值得尝试的新商业模式[13]。2017年,高教社二维码服务平台上线付费功能,可以为数字资源提供价格设置、折扣、促销包管理等二维码应用服务,这些功能为面向个人的数字课程出版提供了技术支撑。数字课程依托上述二维码服务平台,通过与相关教材配合,以微信支付的方式实现独立销售。读者可以付费购买数字课程中的单个资源,也可以一次购买整门数字课程。从2019年开始,我们以这种方式陆续出版了《第一届全国数学建模微课程(案例)教学竞赛获奖作品集(2017年)》[14]《第二届全国数学建模微课程(案例)教学竞赛获奖作品集(2018年)》[15]和《全国大学生数学建模竞赛赛题讲评(1)(2)(3)》[16-18]。这些数字课程的出版,在丰富高教社数学建模案例素材的同时,也为优质课程资源的共享和应用创造了条件。

  4 结束语

  实践证明,通过教学研究项目推动课程资源建设的做法,可以有效保证课程资源的系统性、完整性和先进性,对组建高水平的作者队伍,把控课程资源的内容质量,也有极大的指导和推进作用。高教社通过组织“数学建模在线开放课程群”项目,建设出版了一批高质量的数学建模课程资源。这些课程资源的出版,在推动信息技术进入数学建模课堂,提升高校的数学建模课程建设和竞赛培训质量等方面,将发挥重要的作用。

  参考文献

  [1]中央全面深化改革领导小组.关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的指导意见[R/OL].[2020G10G12].http://media.people.com.cn/GB/22114/387950/.

  [2]教育部.关于一流本科课程建设的实施意见[R/OL].(2019G10G31)[2020G10G12].http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_fbh/moe_2606/2019/tqh20191031/sfcl/201910/t20191031_406261.html.

  [3]张民.以教学研究项目指导丛书选题策划与实施[J].科技与出版,2019,3:56G60.

  [4]李大潜.中国大学生数学建模竞赛[M].4版.北京:高等教育出版社,2011.

  [5]姜启源,谢金星,叶俊.数学模型[M].5版.北京:高等教育出版社,2018.

  [6]姜启源,谢金星,叶俊.数学模型案例精讲[M].北京:高等教育出版社,2020.

  [7]姜启源,等.UMAP数学建模案例精选(1)[M].北京:高等教育出版社,2015.

  [8]姜启源,等.UMAP数学建模案例精选(2)[M].北京:高等教育出版社,2015.

  [9]蔡志杰,等.UMAP数学建模案例精选(3)[M].北京:高等教育出版社,2018.

  [10]吴孟达,等.ILAP数学建模案例精选[M].北京:高等教育出版社,2016.

  [11]林金安,吴雪梅,赵晓媛,等.互联网时代教育出版新模式的思考与实践[J].中国编辑,2015,6:9G12.

  [12]李大潜,陈叔平,白峰杉,等.走近数学———数学建模数字课程[M].北京:高等教育出版社,2018.

  [13]陈晓光.教育出版融合发展的实践与思考[M].中国编辑,2020,1:4G9.

  [14]中国工业与应用数学学会数学模型专业委员会.第一届全国数学建模微课程(案例)教学竞赛获奖作品集(2017年)[M].北京:高等教育出版社,2020.

  [15]中国工业与应用数学学会数学模型专业委员会.第二届全国数学建模微课程(案例)教学竞赛获奖作品集(2018年)[M].北京:高等教育出版社,2020.

  [16]姜启源,韩中庚,蔡志杰,等.全国大学生数学建模竞赛赛题讲评(1)[M].北京:高等教育出版社,2020.

  [17]韩中庚,蔡志杰,吴孟达,等.全国大学生数学建模竞赛赛题讲评(2)[M].北京:高等教育出版社,2020.

  [18]韩中庚,蔡志杰,吴孟达,等.全国大学生数学建模竞赛赛题讲评(3)[M].北京:高等教育出版社,2021.

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