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中国科学报:让数学“会说话”--访8455新葡萄娱乐数理系马新顺教授

作者:温才妃     供稿单位:      发布时间:2015-10-21    

  

  学数学有什么用?这是一个让众多学子迷惘的问题。然而,对于那些曾经上过8455新葡萄娱乐数理系教授马新顺“数学实验”课程的学生,这并不难解答。

  他的数学实验课就像是一款自己动手操作的游戏。傅里叶级数——选择的项数越多,逼近函数的效果越好。这句听起来抽象的话放在电脑软件里就是形象的图像,学生只需要输入参数、不断调整,就能看到傅里叶级数逼近函数的过程。

  类似的例子还有很多。通过可视可触摸的数学实验,学生们很快找到了学数学的乐趣与动力。

  可视化的数学

  在8455新葡萄娱乐这样一所理工科院校里,数学几乎是人人必备的工具。

  如何规划发电生产,研究人员收集到数据后,下一步的工作就是转化为数学问题进行研究,“电力学科的很多前沿问题实际上是数学问题,我们有责任把数学教好。”说到数学,马新顺兴致很高。

  可是数学的很多概念抽象难懂,许多学生还没有被师傅领进门,就已经“落跑”了。因此,用实验方式改造高等数学教学,也成为上世纪国内高等数学的一项重要改革,而在马新顺的努力下,8455新葡萄娱乐成为最初的吃螃蟹者之一。

  计算机,成为了这门课程“高等数学J”最好的载体。马新顺带着学生团队开发了一套互联网综合数学实验系统,从此,数学课不再是传统的授课式课堂,而是学生键盘下一个个“小游戏”,他的数学实验也从固定的机房走向了上百间宿舍。

  曾经由马新顺一人主讲的教改班课堂,如今已经发展成为受益面近300人的两个大课堂。虽然马新顺已不再从事该课程教学,但这门自1997年就开办的课程给他留下了很多回忆。在1999年全国数学建模竞赛中,参赛获奖队员中的80%出自于“高等数学J”课堂。

  “目前国内开设数学试验课的高校并不少,但是把数学实验引入一年级本科高等数学教学过程中,让他们动手实践的还真不多。”马新顺说。

  大作业与思维训练

  数学家希望用简单的模型去解释世界。对于数学教学,马新顺也希望能够“直白”一些。

  他主张数学应该回归思维训练的本来面目。“数学来源于问题但与其他学科不同,像物理或化学研究对象是客观存在的具体物质,而数学是人脑思维的产物,抽象性是数学独有特点,也是难学的原因所在”。

  一些数学教师讲得太多太深,希望学生在课堂上“吃成胖子”。但在马新顺看来,此法并不可行。在他任课的“线性代数”课程上,他提倡少讲多做、精讲讲透,课堂教学与课外教学相结合。具体来说,就是给学生布置大作业,“让学生利用所学到的知识,解决与现实紧密相连的科学问题,通过动手做来体会为什么要学数学”。

  许多学生第一次接触到他的大作业,都感到“很神奇”。10道大题涉及电路、经济平衡、遗传模型、交通流,以及更为有趣的游戏模型等问题,乍一看还真不是人们理解中的数学。这些题目交由学生选择,采用分组的形式,最后提交一份研究报告。

  完成大作业的2014级“卓越计划”电力创新实验班本科生王志祯说:“解题的过程中充满了各学科的交叉,我们不仅可以清晰地感受到许多知识都是可以用数学理论来解释的,还收获了团队合作中的各种技能,对未来很有帮助。”

  双面“严师”

  有时候,马新顺看起来有些“矛盾”—— 一方面,他坚持数学应该与时俱进,在教学中不断改革创新;另一方面,他又表示改革“不能改得太夸张”,一些教学传统需要坚持。

  比如说,PPT教学。“PPT讲解知识是可行的,但是翻页会影响推导演示,造成逻辑上的不连贯。”从教29年以来,他始终坚持用板书让学生明白每一步推导的过程。

  如此一丝不苟的教学态度,反映到课堂管理上也是分外严格。如果有学生缺课,马新顺就会停下来等人,甚至还会给缺课学生打电话,有过这么一两次,再也没有学生敢缺课、迟到;反映到青年教师培养上,就是用自身的言行提升青年教师的责任心。除了一对一的指导之外,马新顺还从细节着眼,如纠正讲台上一些不该有的“小动作”等行为上,完善青年教师的教学。

  别以为在学生、青年教师面前,他总是绷着脸的严师。走出课堂,他是系里的业余乒乓球队员兼“教练”,时常进行系内教师对抗赛、教师和学生之间的友谊赛,在球场上交流思想、切磋技艺。那个时候的他意气风发,仿佛又回到了二十多年前他第一次登上讲台的时刻。

 

  《中国科学报》 (2015-10-08 第6版 动态)

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