面向新工科相關專業的高等數學課程教學改革

【摘要】高等數學課程是理工類院校一門非常重要的基礎課程，對新工科相關專業的學生培養質量起著舉足輕重的作用。隨著現代科學技術，特別是以計算機技術的飛速發展為代表的信息時代的到來，高等數學課程的教學方法無論是在教學內容方面還是在教學方法上也應該進行相應的改革，這樣可以更好地適應培養現代工程技術人才的需要。本文探索了一種面對新工科相關專業的高等數學教學方法，從新工科相關專業和高等數學教學現狀等方面對該教學方法進行了闡述和分析。

【關鍵詞】高等數學教學? 新工科? 教學方法

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）25-0080-02

一.新工科建設的內涵

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。我校作為一所工科優勢突出的高校，設置有多個新工科本科專業，因此，加強新工科專業的課程建設，尤其是數學基礎課程的建設尤為重要。

新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才。也就是說，新工科專業需要培養基礎扎實的復合型人才。新工科的內涵決定了新工科專業的以下特征：

1.新工科各專業不僅強調問題導向，更強調戰略導向。新工科建設必須站在戰略全局的高度，以戰略眼光和戰略思維加快理念轉變，深化教育改革，既為支撐傳統產業轉型升級等當前需要培養人才，又要為支撐新型產業培育發展等未來需求培養人才。

2.新工科建設要將經濟社會發展需求體現在人才培養的每個環節，圍繞產業鏈、創新鏈從建設理念、建設目標、建設任務、建設舉措等方面進行創新性變革，重塑工程教育，而不是舊范式下細枝末節的修補。

3.新工科建設是一個系統工程，需要從系統的角度積極回應社會的變化和需求，并將培育發展和改造提升傳統工科作為一個系統，設計一個教育、研究、實踐、創新創業的完整方案，為工程教育改革發展不斷提供新動力。

4.新工科是更高層次的開放式工程教育，應以開放促改革、促創新，對外加強國際交流與合作，對內促進工程教育資源和教育治理的開放，加快形成對外開放和對內開放深度融合的共建共享大格局。

如上所述，無論是新工科的創新性要求、系統化需求，還是從各專業開放融合發展需要，數學作為一門工科專業的基礎學科，對其教學模式進行改革，教學內容進行更新，教學手段進行改造，都是極為重要的。

二、高等數學教學中需要適應新工科建設的幾個方面

1.教學方法仍然延續傳統教學法。教學方法是關系到教學效果的重要因素，對高等數學而言，教學方法的改進尤為重要。大部分教師現在仍采用的定義-定理-例題-練習-作業的授課形式，實質上就是“填鴨式”教學。發達國家的高等數學教學比較重視數學思想和方法的教育，具有啟發性，運用啟發式教學方法，啟發學生主動學習、主動思考、主動實踐，對學生是授之以漁而不是授之以魚。

2.課程教學內容陳舊，與工程專業應用脫離。要進行教學方法的改革，需要有新穎的有吸引力的教學內容和實際案例來激發學生的學習興趣。多年來，高等數學教學內容基本上是公共數學教材的簡化，內容與工程應用脫節，過多地強調一元函數的極限、導數、積分。比如，三角函數作為純理論數學是不可缺少的，在物理學中的應用也是深入的，但在經濟領域幾乎找不到它的應用，而在高等數學里卻花了很多的精力去介紹。實用性強的數學知識又沒有介紹，比如，銀行存款問題、彩票問題、投資風險問題、優化決策問題等等，這些熱門問題的相關數學知識，又很少做出系統的介紹。這不但使得課程內容過于抽象和難以理解，還使得學生感覺不到數學的價值在哪里，繼而對數學的學習失去興趣。

3.適合于新工科專業的高等數學教學資源庫建設缺乏。很多高校、專業的高等數學課程均已建設了一定數量的教學資源庫，但是這些資源庫一是缺乏統一規劃設計，不同教學環節的資源存在重復、沖突;二是缺乏個性化定制，無法實現面向不同專業、不同年級、不同學生的個性化定制。

鑒于目前高等數學課程教學內容和教學手段不能很好地適應新工科專業對數學的需求變化，本項目針對新工科的特征，探索面向新工科相關專業的高等數學課程教學內容改革，對于提高新工科專業人才培養質量具有重要的意義。

三、探索性的幾點建議

1.探索構建適應新工科專業人才培養的高等數學教學模式內容。在人才培養過程中，把高等數學知識實例與應用移動互聯網、云計算、大數據等技術相結合，突出以學生為中心設計教學內容。

2.結合新工科專業的特點，廣泛列舉在工程應用等方面的應用實例。數學概念從工程應用實例引出，并能給出實際應用涵義的解釋，以使學生深刻理解數學概念，建立數學概念和工程應用之間的聯系，逐步培養新工科專業類學生的數學思維方式和數學應用能力。

3.將數學思想與方法貫穿整個教學內容的講解，重視數學知識的應用，培養學生應用數學知識解決實際問題的意識與能力。以數學的基本內容為主線，重點討論在工程中實際的數學基礎知識，數學與信息技術、電子信息、機械設計制造及自動化等相關專業進行有機結合。

4.構建適應多樣化需求的新工科專業教學資源庫。基于新工科各專業培養目標需求，構建涵蓋教材、案例、題庫、視頻等完善的教學資源庫，實現不同專業、不同年級的教學資源既互相兼容又逐步提高的目的，且根據專業、班級、課程、學生等的不同特點實現個性化推薦。

5.構建適應行業、區域需求的地方高校計算機類新工科專業人才培養的創新創業實踐平臺。通過各類科技創新創業大賽引導，結合專業優勢，組建以應用創新為導向的創新創業實踐興趣小組，搭建科技創新創業實踐平臺。

6.通過研究工程應用案例驅動的高等數學教學方法，建立與高等數學教學內容相關的教學案例庫和工程應用習題庫;通過在高等數學教學過程中實施工程案例驅動的教學方法，提高面向新工科專業的高等數學課程教學質量。

四、教學改革前景展望

1.產學研協同育人和創新創業教育。多數地方高校無法獲得與高等教育發達地區高校相同的信息產業環境，學生實踐教學缺少與高科技產業企業合作的機會，或者校企合作銜接不暢、學生培養與產業需求貼合不夠緊密，對高等數學課程的重要性認識也就不夠。這是需要解決的一個關鍵問題。

2.利用信息技術改造教學方式和教學手段。近年來，MOOC、SPOC、翻轉課堂等教學理念、方式和手段方興未艾，且在很多國內外知名高校得到廣泛應用。但目前地方高校嚴重落后，不能適應新技術的變化。

五、小結

本文探索了一種高等數學教學方法，新工科相關專業背景下的教學方法，通過研究該教學方法，提出了以學生為中心，廣泛列舉工程應用實例，構建適合多樣化需求的新工科專業教學資源庫以及創新創業實踐的教學方法的實施。通過這些方式，可以激發學生的學習興趣，提高學生尤其是新工科專業學生解決實際問題的能力，具有較好的推廣價值。

參考文獻：

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[2]黃煒.高等數學教學改革探索[J].職業時空，2009（4）：1-2.

[3]孫麗華，趙恩良，徐啟程.高等數學教學改革探索[A].第十屆沈陽科學學術年會論文集（教育科學與邊緣科學分冊）[C].2013.

作者簡介：

唐雷雨，女，碩士研究生，從事數學教學研究。