“雙一流”建設背景下的理工科大學數學公共基礎課教學改革策略的思考

孫和軍 王海俠

摘? ? 要：“雙一流”建設是我國建設高等教育強國的重大戰略決策。在這一建設的進程中，我們必須重視數學公共基礎課程對理工科大學“雙一流”建設的基礎性支撐作用。文章分析了在“雙一流”建設背景下數學公共基礎課肩負的重任和存在的問題，提出了面向“雙一流”建設的理工科大學數學公共基礎課教學改革策略。

關鍵詞：“雙一流”建設;數學公共基礎課;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）06-0031-03

《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》[1]為我國未來30多年的高等教育發展制定了一個總體目標，世界一流大學和一流學科（簡稱“雙一流”）建設高校及建設學科名單[2]的發布標志著“雙一流”建設正式拉開帷幕。一流的高校應該有一流的本科。作為建設世界一流大學和一流學科的重要內涵、關鍵基礎和基本特征，一流的本科教育就是要培養更多能夠勝任創新型國家建設重任的創新型人才。在此背景下，理工科高校正在著力深化本科教育教學改革，而數學公共基礎課是其重要的組成部分。站在新的起點上，數學公共基礎課要通過教學改革路徑的探索在理工科高?！半p一流”建設中發揮更大的作用。下面我們從理工科數學公共基礎課程肩負的重任、面臨的問題和教學改革策略三個方面對“雙一流”建設背景下理工科大學數學公共基礎課教學改革做一些探討。

一、肩負的重任

在“雙一流”建設的背景下，“堅持以學科為基礎”被確定為新時期高校建設的基本原則。而現代學科的發展表現為在分化的同時也不斷交叉融合，并且交叉融合的趨勢越來越明顯。學科交叉滲透有助于形成跨越單一學科性的新學科體系，是大學培育新興學科、提高核心競爭力的重要戰略措施。近現代科學發展的歷史表明，科學上的重大突破、新的生長點乃至新學科的產生常常是在不同學科間的交叉滲透過程中形成的。學科的交叉滲透提高了知識創新的速度和密度。從世界著名高校的經驗來看[3]，學科交叉滲透也是培養創新型人才、提升理工科人才融合多學科知識解決復雜問題能力的有效途徑。

為了建設“雙一流”、實現理工學科的交叉滲透，就不能忽視數學對理工學科和人才培養的支撐性作用。事實上，數學號稱“科學之母”，是其他理工學科理論科學化的重要工具，在理工學科的眾多研究方向中有著廣泛的應用，是現代科學技術的語言和工具。數學的理論和應用已經滲透到生產、生活的各個方面。大數據、云計算、工業產品的個性化定制、企業決策的精準分析為經濟轉型發展提供動力，地圖軟件測算擁堵路段、購物軟件精準推送產品為大家的生活提供便利，而這些應用的背后無不是數學在起著重要的支撐作用。美國自然科學基金委曾經提出：當代科學的研究正在日益呈現出數學化的趨勢。

作為面向理工科專業學生開設的重要公共基礎課，數學公共基礎課在“數學課+自然科學基礎課+專業基礎課+專業實踐”的理工科高校課程體系中占據著重要地位。一方面，大學數學知識具有嚴謹的邏輯結構和鮮明的知識層次，綜合了簡單性、復合性、嚴密性和一般性特點。正如美國著名數學家、物理學家、科學院院士格林姆（James Glimm，1934年— ）所指出的：“數學為組織和構造知識提供了方法，以至于當用于技術時就能使科學家和工程師們生產出系統的、能復制的，并且是可以傳播的知識。分析、設計、建模、模擬（仿真）及其具體實施就可能變成高效加結構良好的活動?！盵4]通過數學公共基礎課的學習，學生能對現代數學基礎部分內容有一個比較系統的認識，形成數學計算、數學形式、邏輯推理、數學運用等能力，進而為其后續課程的學習和將來從事現代科學技術的應用實踐奠定必要的數學基礎。

同時，數學公共基礎課在培養理工科人才科學精神、創新能力、創新人格方面也發揮著積極的作用。德國著名數學家克萊因（Felix Christian Klein，1849—1925年）曾經這樣概括數學的作用：“數學是一種精神，一種理性的精神。正是這種精神，激發、促進、鼓舞并驅使人類的思維得以運用到最完善的程度，亦正是這種精神，試圖決定性地影響人類的物質、道德和社會生活;試圖回答有關人類自身存在提出的問題;努力去理解和控制自然;盡力去探求和確立已經獲得知識的最深刻的和最完美的內涵?！笔聦嵣?，在數學定義、推導、證明和演繹的過程中，學習者要綜合運用推理、分析、歸納、比較、判斷、概括等多種思維，從而可以有效地提升抽象思維能力、邏輯思維能力和直覺思維能力的水平。

因此，數學公共基礎課是“雙一流”建設中不可或缺的重要組成部分。理工科大學的“雙一流”建設必須要有一流的數學公共基礎課教學做支撐。

二、存在的問題和教學改革策略的思考

當前理工科數學公共基礎課教學還存在著一些亟待解決的關鍵性問題：教學理念相對滯后、對理工科教學需求關注不足、教學不能滿足多樣化人才培養的需要、信息技術與教學融合程度不高等問題都在困擾著理工科數學公共基礎課的教學。這些問題直接制約著數學公共基礎課在“雙一流”建設中作用的發揮。針對以上問題，數學公共基礎課應積極探索面向“新工科建設”的教學改革策略，以期在理工科高?！半p一流”建設中發揮更大的作用。

（一）對接優勢學科建設和人才培養的需求，推動理工學科的交叉滲透

理工科高校建設一流的理工學科離不開數學的支撐。而當前的數學公共基礎課教學對其他理工學科的教學需求關注不足，在一定程度上人為地割裂了數學和其他理工學科之間的聯系。這就為數學與理工學科知識的聯系和交叉設置了障礙，造成了理工科學生較為狹隘的學習視野和有所欠缺的知識結構。在“雙一流”建設中，我們要將理工學科的教學需求轉化為教學改革的重要動力，要分析學校優勢學科人才培養對數學的教學需求，尋找與學校其他學科專業培養對接口，以便更好地適應當今科學發展和人才培養的要求。

數學公共基礎課要對接優勢學科建設和人才培養的需求，尋找數學與理工科專業發展之間的聯系，采用恰當的形式和方法在學科交叉滲透上下功夫，著力解決數學對其他學科的應用能力培養需求關注不足的問題。例如，數學公共基礎課所涉及的理論和方法在本科生后續專業學習和學科研究中有著眾多應用。我們可以利用案例式教學、研究性教學（包括啟發式、討論式、參與式、互動式等）在數學理論與理工科應用之間架設橋梁，在知識點引入、背景介紹、問題設計、理論應用等環節做好課程教學情景的設計。通過增加數學與理工科之間的聯系，幫助學生建立跨學科的知識框架，為其將來把數學知識應用于理工科相關創新研究實踐奠定基礎。

同時，我們要建立數學理論與理工科專業應用之間的橋梁，加強同理工科后續專業課程的對接和聯系，建立與其他學科相關課程教學團隊的交流聯系通道。例如，大數據分析是工業4.0核心內容中所列九大先進技術之一[5-6]，許多高校在“雙一流”建設中都設立了大數據專業。而從事大數據科學的工程創新人才需要融合運用數學、計算機科學、管理科學、信息處理等學科的理論。因此，我們可以分析大數據科學對數學的知識需求，建立跨學科專業的教學團隊，解決大數據專業學生對相關數學理論、思想和方法的學習需求。

（二）樹立以“學”為中心的教學理念，推動學生的學習方式從被動學習到主動學習的轉變

學生的培養質量是檢驗“雙一流”的根本標準。而教學觀念對與學生培養密切相關的課程教學起著指導和統率作用。當前數學公共基礎課教學理念相對滯后，教師仍然是以“教”為中心，仍然是知識傳遞、灌輸者的角色定位，只關注如何教，很少研究學生如何學。課程教學強調知識的高效傳遞和成績的提升。這樣的教學模式對學生自我學習動力和潛能關注不足，學生處于被動學習的狀態。在“雙一流”建設的背景下，人才的培養更加關注學生的能力培養，并強調人的終身學習能力。這種以“教”為中心的課堂教學模式已經不能滿足“雙一流”建設的需要。

蘇聯著名教育實踐家和教育理論家蘇霍姆林斯基（1918—1970年）說：“促進自我教育的教育，才是真正的教育?！睘榱寺鋵崱半p一流”對創新型人才能力培養的要求，理工科大學數學公共基礎課要力求在實現以“教”為中心到以“學”為中心的轉變方面做出有益的探索，并以此推動學生的學習方式從被動學習到主動學習的轉變。以“學”為中心強調學生的主體性和學習過程的重要性，關注學生個體差異對學習活動和效果的影響。以“教”為中心和被動的學習方式抑制了學生學習的積極性和主動性，已經不能滿足“雙一流”建設對創新型人才培養的要求。因此，我們要改變傳統的以教師和教材為中心的課堂模式，關注理工科學生的學習過程，以學習為中心構建的課堂教學，創設理工科問題數學原理探究的教學情境，發揮學生的主體作用，激發學生學習的潛能，讓學生主動經歷發現問題、分析問題、解決問題的過程，提高學生的學習能力和問題解決能力。

（三）構建多樣化的教學實施方案，推進模塊化教學的實施

隨著科學和社會不斷發展，社會對人才的需求日益多樣化?！半p一流”建設的基本原則就是要做大做強學校的優勢學科、實現學科的差異化發展。在這一過程中，理工科不同學科專業對人才的知識結構、課程教學需求越來越差異化，不同學科或同一個學科內部不同領域對數學的要求越來越呈現出多元化的趨勢。因此，一套教學模式、一樣的教學實施方案很難滿足不同學科專業對數學的教學需求。

在“雙一流”建設中，我們要分析理工科不同專業學生學習，要主動摸清不同學科對課程教學的需求。在此基礎之上，我們需要結合專業的不同需求、學生學習能力水平制定多類型、多層次、多樣化的教學實施方案，對課程教學內容及學時安排進行模塊化教學探索，以滿足不同專業方向學生的最低要求、一般要求和較高要求。改革的目標是保證數學知識的系統性，又能使不同專業方向的學生各取所需，實現在知識、思維和能力等方面的全面進步。

（四）強化現代信息技術在數學教學中的應用，推動翻轉課堂和研究性教學的開展，促進發展性考核評價機制的建立

現代信息技術應用于高等教育，可以改變傳統的教學方式和考核評價方式，可以彌補傳統課程教學的眾多不足。而當前的數學公共基礎課程教學基本上依靠課件加板書，教學資源和教學手段單一，教學的信息化程度不高。同時，當前的數學公共基礎課教學主要采用總結性評價方式，對學生評價只注重學生對知識的最終掌握程度，缺乏對學生平時學習效果的反饋，不能有效地全面反映學生能力的成長進步。在“雙一流”建設中，數學公共基礎課應該順應現代信息技術與高等教育融合的大趨勢，通過微課、慕課、在線考試與評測系統的建設與應用推動數學公共基礎課的數字化、智能化、網絡化和多媒體化程度，賦予數學課程教學新的生機和活力。

一方面，我們要推進微課、慕課等的教學應用，借助現代信息技術實現優質教學資源與數學傳統教學方式的融合，滿足“雙一流”建設中學生個性化、差異化的學習需求，使學生能主動地根據自己的需求、興趣、潛能規劃設計自己的學習。同時，要以微課、慕課等的教學應用為切入點，推動翻轉課堂、研究性教學的開展，調動學生學習的自主性、合作性、探究性，使數學公共基礎課教學符合認知主義學習理論和建構主義學習理論的原則[7]。

另一方面，我們可以依托信息化、網絡化的在線考試與評測系統平臺實施數學課程的“多階段、多目標”的教學檢測，形成發展性考核評價機制。根據美國著名教育心理學專家加德納（Howard Gardner，1943年—）的“多元智能理論”的觀點[8]：人的智力不是單一的能力，而是由多種能力構成。傳統的紙筆考試方式過分強調語言和數理邏輯方面的能力，過分強調死記硬背知識，缺乏對學生理解能力、動手能力、應用能力和創造能力的客觀考核。因此，這種考核評價方式是片面的、有局限性的。在“雙一流”建設中，我們需要各類人才為建設創新型國家服務，更加重視學生能力的培養。所以，我們必須使數學公共基礎課的評價指標、評價方式多元化。而依托在線考試與評測系統推進發展性考核評價機制，可以增強對學生的學習過程的激勵和監督，對學生的學習過程及時做出動態的測試、評價與反饋，幫助師生雙方及時獲知教學的階段性效果，并據此及時調整后續教學活動，以期獲得更理想的課程教學效果。

在理工科大學“雙一流”建設中，數學公共基礎課是向理工科學生傳播現代數學知識、培養理工科學生創新能力的課程教學主陣地。我們需要關注制約課程教學水平和人才培養質量提高的一些關鍵性問題，探尋理工科大學數學公共基礎課支撐優勢學科發展和創新型人才培養需要的教學改革策略，推動數學公共基礎課教學質量的提高和“雙一流”建設的深入。

參考文獻：

[1]國務院.國務院關于印發統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知[Z].國發〔2015〕64號.

[2]教育部，財政部，國家發展改革委.關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通[Z].教研函〔2017〕2號.

[3]羅云，孫東平.世界一流大學學科建設的基本經驗及其啟示[J].高等理科教育，2006，（3）.

[4][美]詹姆斯·格林姆.數學科學·技術·經濟競爭力[M].鄧越凡，譯.天津：南開大學出版社，1992：44.

[5]機械工業信息研究院戰略與規劃研究所.德國工業4.0 戰略計劃實施建議：摘編[J].世界制造技術與裝備市場，2014，（3）.

[6]中華人民共和國國務院.國務院關于印發《中國制造2025》的通知[Z].國發〔2015〕28號.

[7]孫和軍，王海俠.微課在大學數學教學中的應用[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2017，（2）.

[8][美]霍華德·加德納.智能的結構：加德納作品[M].沈致隆，譯.北京：中國人民大學出版社，2008：3.