以“新工科”建設推動大學數學教學改革

韓筠 仲允 鄺雪松

【摘要】大學數學課程是培養工程技能型人才的基礎，它是學生在創新能力和實踐能力方面保持后勁的主要動力源泉.因此，大學數學的教學質量決定著“新工科”建設能否走實走深.本文討論了目前大學數學課程教學中的問題，指出了高校的管理方式及教師的教學觀念對數學教學改革的重要性，探討了教學內容的取舍、如何上好第一門數學課、學生對數學的正確認識、如何合理利用現代信息技術以及改革考試制度等幾個方面的內容.

【關鍵詞】大學數學;教學改革;新工科

【基金項目】廣東海洋大學2018年度教育教學改革項目 （No.524210328）;廣東省高等教育教學改革項目（No.530003003010）;廣東海洋大學2019年度教育教學改革項目 （No.570219019）

引 言

數學是一門重要且應用廣泛的基礎學科，隨著科學技術的不斷發展，它已廣泛滲透到自然科學和社會科學的各個領域.“新工科”建設的啟動，為數學技術的應用提供了更廣闊的空間，但同時對大學數學的教學也提出了更高的要求，即必須培養出具有數學思維能力和創新能力的高素質數學人才.目前，大學數學的教學雖然吸收了前些年教學改革的精華，但仍然遠遠滯后于社會經濟和計算機網絡技術的發展，所培養學生的數學素養遠不能滿足工程實踐對數學的需求.2017年，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進“新工科”的建設與發展，這預示著高等教育步入了新階段.在新形勢下，大學數學的教學需要進一步改革，以提高大學數學的教學質量，推動“新工科”建設走實走深.

一、“新工科”需要“新數學”

新經濟的發展需要高素質復合型的“新工科”人才，而大學數學課程是培養工程技能型人才的基礎，是學生在創新能力和實踐能力方面保持后勁的主要動力源泉.因此，要使未來的新工科大學生工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力，大學數學的教學改革必須走在前面.

近些年，大學數學的教學已經進行了一些改革，例如，實行分層次教學、引入多媒體輔助教學等.但教學內容、教學理念、教學方法以及考試制度都缺乏系統、持久的研究和行之有效的措施.隨著“高技術本質上是數學技術”的觀念日益為人們所共識，大學數學課程開設的專業覆蓋面不斷擴大，很多高校的數學課都是兩個班、三個班甚至四個班的大班授課，即使是同一個專業的學生，個體差異也愈來愈大，教師很難做到因材施教，也很難關注每個學生.加之教學內容多、課時少，教師疲于追趕教學進度，導致教學方式固化單一，過度依賴多媒體.很多一線教師認為在教學中應加強學生數學實驗、數學建模能力的培養，這樣不僅可以豐富教學方式、教學內容，而且能更好地滿足各學科發展和工程實踐對數學的要求，但由于教學內容面面俱到，考核方式陳舊老套，教師為了在有限的課時內完成教學任務和提高學生考試及格率，只能放棄對學生數學實驗、數學建模的訓練.長此以往，很多大學生對數學沒有一個正確的認識，覺得大學數學沒有用，只是為了應付考試才學一點，這顯然不利于學生的可持續發展，更不能滿足新時代對數學人才的需要.“新工科”建設需要的是能夠培養學生邏輯思維能力、發現問題及解決問題的能力、數學建模能力和創新能力的現代數學.

二、“新工科”背景下對大學數學教學改革的幾點思考

1.轉變高校的管理方式及教師的教學觀念

課程改革的成敗，教學質量的高低歸根結底取決于教師，所以教師教學觀念的轉變對提升大學數學的教學質量尤為重要.教師只有教學觀念轉變了才能有意識地轉變教學行為，而學校的管理方式、評估標準又會直接影響教師的教學觀念.目前，很多高校都存在重科研輕教學的現象，晉升職稱只看重科研成果，基本不考慮教學水平和教學效果，因而作為教學主要力量的中青年教師不愿將主要精力放在改進教學方法、提高教學質量上.高校作為求真育人的地方，應該教學和科研并重，讓投身一線教學的教師得到應有的待遇，教師才會靜下心來鉆研教學內容，研究學生心理，掌握科學的教育策略，形成新的教學觀念.只有教師的教學觀念轉變了，才能形成與時俱進的教育教學行為，站“活”講臺，從而提高課堂績效.

2.教學內容合理取舍

隨著高等學校教學改革的推進，各專業的課程設置和教學內容做了相應的調整，提高了對數學的要求，但也縮減了數學教學的課時.這使得大學數學內容多、課時少的矛盾進一步加劇.如果仍然采用單一的教學方式、傳統的教學內容，教師為了完成教學任務，不可避免地會出現“滿堂灌”.這種情況下，要使教師能從繁重的教學任務中解放出來去關注學生的個體發展、專業需求，去加強學生的數學實驗、數學建模的訓練，要讓學生從枯燥的被動學習中解放出來，有自主探索的“土壤”，教師必須對教學內容做合理的取舍.近些年，中學數學的教學已經進行了大刀闊斧的改革，例如，極限、導數、微分等部分大學數學中的知識已經列入了中學數學的教學.而大學數學的教學改革滯后于中學數學，目前使用的大學數學教材與過去“精英教育”時的內容基本一致，沒有做好與中學數學的銜接，也沒有融入近十年數學教育改革的成果及現代教育理念.因此，教師在教學內容上不能照搬教材，應根據學生專業刪除一些過于煩瑣的證明和對學生后續課程沒有任何幫助、相對陳舊的內容，融入一些現代數學的內容和理念，有些內容要轉化成貼近生活或專業中的數學問題，放權給學生，讓他們自己去探索.

3.上好第一門數學課

大學生面對的第一門數學課是高等數學，而高等數學和中學數學在研究對象和研究方法上有很大的不同，尤其是高等數學一開始就是抽象的極限證明，很多同學包括中學數學成績很好的同學，不明白數學怎么突然變得如此陌生，不知道該怎么學，從而產生畏懼心理.高等數學是大學生第一學期最為重要的一門基礎課程，是大學學習的啟蒙課程，學生對高等數學的學習狀態會對他們后續數學課程的學習以及整個大學的學習產生重要影響，因此高等數學教師必須讓大學數學在大一新生面前有一個正確的打開方式.首先，教師要讓學生知道大學數學與中學數學的區別與聯系，它們在思維方式上有什么不同，讓學生做好情感上的準備，引導學生轉變思維方式，而不是急于講授課本上的知識.其次，教師應讓學生明白大學數學與中學數學在學習方式上有不同.中學數學講一個新知識點后，教師會帶領學生通過大量練習加深理解，每節課所學的新內容比較少.而大學數學每節課相比中學數學新知識多，信息量大，課后學生需要通過看課本理解課堂內容，然后做作業.簡而言之，中學數學的學習主要依賴數學教師，而大學數學的學習主要靠學生自己的主動學習，教師由“保姆”變為“引導者”.當然，教師角色的轉變、課堂信息的增加都應該有個循序漸進的過程，不能跨度過大，讓學生難以適應，教師要有足夠的耐心，培養學生的自主學習能力，逐漸讓他們變成課堂的主體.最后，教師要轉變學生學習數學的目標，幫助學生樹立正確的數學觀.在中學，學習數學的主要目標是在高考中取得高分，而大學數學學習的主要目標是使自己具備一定的數學素質和數學思維能力，能夠應用數學技能解決實際問題，為以后的專業課程服務.因此，第一門數學課就要讓學生清楚大學數學與中學數學學習目標的不同，要將學生從應付考試的學習誤區中拉出來，幫助他們樹立正確的數學觀，讓他們意識到數學對他們今后可持續發展的重要性，意識到自己學習數學不只是為了應付考試，而是在進行綜合能力的培養和訓練.第一門數學課上好了，會使學生對大學的學習充滿信心和興趣，從而使學生整個大學期間的學習進入一個良性循環的軌道.

4.合理利用現代信息技術

飛速發展的現代信息技術使教師可以更好地呈現教學內容、教學情境，激發學生的學習興趣.目前，大多數高校的數學課程已全部采用多媒體輔助教學模式.與傳統教學模式相比，多媒體輔助教學極大地節約了教師書寫板書的時間，增加了教學容量，教師還可以很方便地插入相關概念的背景知識.然而，多媒體輔助教學如果缺乏與之配套的教學思想、教學內容、教學方式等方面的改革，容易導致教師過度依賴多媒體，講課速度過快，信息量過大，學生在課堂上來不及思考等，由傳統的“滿堂灌”變成多媒體輔助教學下的“電灌”.當多媒體應用到教學中時，它只能作為一種輔助工具，不能代替教師的主導地位.至于能否提高教學效果，關鍵在于教師有沒有現代化的教育觀.數學課堂引入了多媒體并不等于實現了教學的現代化，現代化的數學課堂不僅需要教學手段的現代化，還需要教學思想、教學內容和教學管理的現代化.

在多媒體輔助教學中，教師應留給學生思考的時間，不能只顧操作和展示課件，更不能完全依賴多媒體，放棄對傳統黑板的使用.對于一些思路分析、重要例題，教師應根據師生的分析思路在黑板上進行演示，使多媒體和黑板的優勢互補，更好地服務教學.此外，教師應充分利用多媒體技術，在課堂教學中融入數學實驗和數學建模的教學，以增加數學與現代計算機技術的融合和應用，將抽象的數學知識與計算機語言結合起來，提高學生的應用能力，教師可以把適合學生自主學習的知識點做成問題解決型、實驗模擬型等，讓學生課后自己去探索學習.計算機和數學軟件的合理使用對培養工科學生的數學學習能力和工程實踐能力非常重要.

5.改革考核制度

教學和考核是相輔相成、相互促進的，考核的方式和內容對教師的教和學生的學都起著調控的作用，要切實提升大學數學教學的質量必須改革考核方式和考核內容.目前，高校多采用平時考核和期末考試的方式考核學生.大學數學一般采用大班授課，加之教學內容多，課時少，平時考核又缺乏行之有效的具體措施和監督，使得平時考核在很多時候流于形式.因此，期末考試是決定學生考核是否合格的關鍵，而期末考試的試題基本都是知識性的考查，沒有對知識的應用能力和創新能力的考查，且每一年的考試重難點、題型相差不大，這使學生必然產生應試思想.這樣的考核制度無法調動學生的學習熱情，不利于學生的可持續發展，教師也會慢慢產生懈怠情緒.

大學數學作為基礎課程，其目的不是培養“數學精英”，而是讓學生具備一定的數學素質，能運用數學技能解決實際問題，同時提高大學生的綜合素質和創新能力.不同層次、不同專業的學生對數學的需求不同，因此，大學數學的考核可以借鑒英語和計算機這兩個科目的等級考試制度，探索出適合大學數學自身特點的等級考試制度，通過不同的題型考查學生的數學基礎知識，同時考查他們對數學知識的應用能力和創新能力，并隨著等級的提高逐步加強對應用能力和創新能力的考查，這樣數學素養較高、對數學需求高的同學在后續專業課程的學習中會不斷加深對數學知識的理解，增強對數學技能的運用，他們的數學素養不斷提高，可以再次參加高等級考試，有利于調動學生對數學的持續學習;數學基礎較差、對數學需求相對較低的同學，他們可以只參加初級考試，不至于心灰意冷或直接放棄對大學數學的學習.

結 語

扎實的數學知識是學生工作后學習新知識、新技能的主要動力源泉，“新工科”建設要走實走深，必須加快對大學數學課程的教學改革.教學改革的核心是調動學生學習數學的積極性，培養學生自主學習、自主探索的行為.無論在教學中還是在考核中都應側重學生的數學思想的培養以及數學知識的應用能力和創新能力的培養.在有限的課時內，培養出專業理論基礎扎實、創新能力強的高素質數學人才，為培養工程技能型人才打下堅實的基礎，更好地服務“新工科”建設.

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