新工科背景下應用型大學數學類課程教學模式創新思考

蔣磊 吳小霞

摘要大學數學是應用型大學工科專業學生的學科基礎課程，它在培養創新型人才的過程中，起著極其重要的作用，新工科背景下，對大學數學教學提出了更高的要求。本文著重從四個方面闡述了大學數學課程模式的改革創新：明確培養目標，引導自主學習；加強文化建設，激發學習興趣；融入實驗環節，夯實教學效果；小組合作促競爭，混合教學添動力，以此達到新形勢下人才培養的要求。

關鍵詞 新工科 應用型人才培養 大學數學 教學模式創新

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.27.041

Innovative Thinking on the Teaching Mode of Mathematics Courses in Applied Universities under the Background of New Engineering

JIANG Lei， WU Xiaoxia

（School of Information Engineering， Wuhan College， Wuhan， Hubei 430212）

AbstractCollege mathematics is a basiccoursefor engineering students in applieduniversities.It plays an extremely importantrole intheprocessofcultivatinginnovativetalents.Underthebackgroundofnewengineering，itputsforward higher requirements for college mathematics teaching. This paper focuses on the reform and innovation of college mathematics curriculum model from four aspects： clarifying the training objectives and guiding autonomous learning； Strengthen cultural construction and stimulate interest in learning； Integrate the experimental links and consolidate the teaching effect； Group cooperation promotes competition， hybrid teaching adds power， so as to meet the requirements of personnel training under the new situation.

Keywordsnew engineering； application-oriented talents； college mathematics； teaching mode innovation

0引言

在數字經濟快速發展的今天，各種新技術、新產業、新業態、新模式層出不窮，如何構建創新人才的培養體系，已經成為關乎數字經濟可持續發展的關鍵。正是在這一背景下，“新工科”應運而生，新工科是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向，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，培養多元化、創新型的卓越工程人才，為未來提供智力和人才支撐。

在高等教育的課程體系中，大學數學類課程是各院校幾乎所有工科專業的必修學科基礎課，它為后續專業課程打下堅實基礎，其包含的知識技能和計算推理思維更滲透到各個學科交叉領域。尤其在新工科背景下，通過大學數學課程來培養學生科學思維和創新能力，對提高學生的綜合素養和培養復合型應用人才具有重要作用。

筆者通過多年應用型大學從教經歷，對新工科背景下數學教學存在的問題進行剖析，并給出解決方案，試圖構建“增強數學文化素養，提高應用實踐能力”為導向提升學生自主學習能力的創新教學模式，并通過多期試點論證，提出一些行之有效的大學數學類課堂及課外教學模式，以期對新工科背景下教育改革發展起拋磚引玉的作用。

1應用型大學數學類課程的教學現狀

應用型本科重在“應用”二字，要求以體現時代精神和社會發展要求的人才觀、質量觀和教育觀為先導。但是當前大學數學課程教學現狀存在一些弊端，普遍反映在理論性過強，創新性不足。因此，深入探尋目前教學模式存在的問題并提出整改措施是新工科背景下有效改善教學質量，促進應用創新能力培養的核心工作之所在。

1.1教學內容理論化，學生興趣度不高

目前應用型大學工科專業的大學數學類課程大多是基于概念、定理、計算和基本應用的講解，教學過程中一般采用的是基于教材和陳舊知識點的概述，對于知識點的來龍去脈缺乏深度挖掘，學科前沿領域拓展有限，尤其是數學文化知識方面的介紹更是淡薄。在這種教學模式下，學生僅以課堂學習書本知識為主，阻礙了學生的創造性思維，理論與實踐有效結合的力度不夠，很多學生會誤認為大學數學在實際生活和高新技術領域沒有直觀的體現，難免產生枯燥甚至抵觸心理。

1.2教學方法單一，課堂效果不佳

大學數學類課程因為內容的相對不變性，傳統的講授式教學方法主要采取灌輸式授課，學生在短時間內雖然能獲取大量理論知識，但課堂往往以教師為主，缺乏良好互動。如此一來，學生不會主動分析，只能一味被動接受，也造成學生對知識的理解停留在表面，對于重點、難點的理解程度不夠，加上學生如果沒有做好課后及時復習鞏固，很容易遺忘，從而逐漸喪失學習熱情，降低學習動力。課堂創新難以實現，理論與應用嚴重脫節，更對后續專業課的學習埋下重大隱患。

1.3教學模式與互聯網結合度不深，創新性不足

在互聯網的浪潮下，面對00后的新生代學生，尤其在新冠疫情背景下，在線教學倒逼的教學改革，雖然讓教師積極采取慕課相結合的方式創新教學模式，但效果并不顯著。究其原因，一是教師對互聯網教學平臺使用不夠熟悉，未能發揮出各種平臺工具的最大優勢，對于教學模式的創新性缺乏深度挖掘；二是學生學習自控力不足，導致在線視頻等資料的學習拖沓，甚至停滯，部分學生還會偷耍小聰明，采取掛機刷課方式敷衍教師布置的自學任務。缺乏自主學習的引導，授課模式的單一化，也使得課堂效率低下，學習效果大打折扣。

2提升大學生自主學習大學數學類課程的探索

在當前我國積極開展“新工科”建設的背景下，大學數學類課程也應當針對培養目標進行改革，以學生為主體，重視數學素質與創新能力的培養，通過問題和情景引導學生思考并激發興趣，進而使學生掌握分析問題與解決問題的技能，形成“數學文化建設→數模案例教學→分組合作學習→移動慕課輔助”多層次、多模塊的創新教學模式。

2.1明確培養目標，引導自主學習

美國著名數學教育家波利亞說過，數學教育的根本目的是教會學生學會思考。在教授數學時，應從學生的實際情況出發，因材施教，讓學生真正掌握數學知識并運用到實踐中。首先明確培養目標，強調數學實踐應用的重要性。從知識層面上，理解大學數學課程的基本理論和概念；能力層面，掌握大學數學類課程重難點的基本分析與計算；從素質層面，具備一定的數學思維和素養，并結合專業領域知識進行拓展，基本掌握常見數學建模統計分析軟件，會對實際問題進行分析建模。

其次，在培養目標上強調學習的全面性，拒絕傳統應試教育和突擊式學習，讓學生真正意義上理解數學的實用性，感受數學的美感，從而提升學生學習數學的興趣，同時減輕灌輸式教育的隱形壓力。在教學具體實施過程中，切實發揮學生的主觀能動性，開展創新學習方法，如通過課前分組合作任務、課堂小組PK賽，個人互動積分等方式，開展案例分析、板演答辯等多種方式主動學習，使理論與實踐充分結合，如此將會大大提升學生學習的主動性，增強綜合素質。

2.2加強文化建設，激發學習興趣

我校大學生社團較多，為學生學業之余提供了一個發揮興趣愛好，展示自我的平臺，而數學協會作為我校創辦以來的一個年輕社團，由一群熱愛數學的學生組成，通過組織社團活動和面向全校學生的數學文化節，對于交流數學學習、激發數學興趣是一個很好的選擇，不但能豐富學生課余時間，對于學生感受數學的魅力，促進綜合素質的發展產生導向作用。據數學文化節的專項調查顯示，我校學生對本校數學文化節系列活動的整體認可度較高，達到87.4%以上，并認為在一定程度上改變了自己對數學的消極看法。

老師在授課過程中通過大力宣傳，鼓勵學生加入數學協會，積極參加數學文化節、數學知識競賽等校園文化活動，不但能開闊視野，體會數學的樂趣，感受到數學應用與生活方方面面緊密結合，同時對于增強團隊合作意識也有極大的幫助，這與我校全人發展教育理念也是深度契合的。

2.3融入實驗環節，夯實教學效果

數學本身就是抽象的，包含了很多符號和計算推導，單純講解理論知識難免讓學生覺得枯燥乏味。教師可以在教學中增加數學建模類知識的講解，并利用數學軟件對相關內容進行展示，從簡單模型入手，通過適當分配實驗教學環節。如講解微積分中導數與微分的應用章節時，可利用Matlab軟件課堂上繪制函數曲線圖，從圖形上直觀地呈現出函數的性態特征，給予學生更形象的展示，從而更好的理解相應概念；講解線性代數的線性方程組問題，可通過Lingo軟件快速計算出結果，弱化基本運算的檢查，重在引導學生對背后方法的掌握，拓展運籌規劃類問題的思路：講解概率論及數理統計等課程時，可以結合SPSS、Excel等軟件對大量數據進行快速分組匯總，進一步做統計分析及推斷。

通過融入課堂實驗環節，既加強學生對基本理論的理解，也能提高學生對數學的認知，為進一步自行研究以及解決實際問題提供技術支持。此外，還能創新教學模式，培養學生的數學建模思維，對于一些表現優異的學生進一步推薦其參加全國大學生數學建模競賽，通過集訓比賽充分挖掘潛力，通過高規格競賽錘煉，不但為學校增添榮譽，同時形成以點帶面的效應，為培養更多的復合型人才夯實基礎。

2.4小組合作促競爭，混合教學添動力

針對當前教學模式與互聯網結合度不深，缺乏創新性的問題，教師應開拓教學理念，學習移動慕課混合式教學方法，善用網上優秀慕課資源，結合互聯網教學工具的使用，引導學生進行分組合作式學習，充分發揮學生的主動性，形成以學生為主體，教師主導的課堂模式。

通過移動端平臺開設一個互動式課堂，對班級學生實施“組間同質、組內異質”的均衡分組，保證小組內成員有效交流溝通，分享合作學習的知識成果。同時精心設置與課程相關的主題討論，學生課后自行搜集資料，在小組之間進行及時交流討論，從而拓寬自己的思維和視野。章節習題課或期中測試也可以采取小組任務式來進行，通過提前發布項目任務，督促各組進行定期交流匯報，學生講解，教師點評，及時指出優點及不足，組間的相互競爭也能促進學生積極思考，較好地調動學習熱情（圖1）。

充分利用移動互聯網平臺結合線下課堂來進行混合式教學，有效傳遞學習信息，進行交流互動。如分享成熟的精品課程微視頻或自己錄制的重難點小視頻，督促學生利用碎片時間進行預習、復習；開辟線上留言區通過設定教學主題供學生進行自由討論，回答優秀者可獲得加分獎勵。通過與互聯網相結合的手段，不但能推行混合式教學方法，更能激發學生的興趣，培養動手實踐能力，掌握高效學習的方法，可謂一舉多得（圖2）。

3結語

新工科背景下，針對大學數學類課程的教學模式改革是一個長期過程，需要全體教育工作者不斷探索，革新理念并付諸實踐。從小處看，這關系到課堂質量的好壞和學生綜合素質的培養；從大方面看，則關系到創新人才培養模式的變革、學生未來就業指向及社會發展。從教學目標上重新審視教學模式，樹立以人為本的教育理念，通過構建“增強數學文化素養，提高應用實踐能力”為導向，引導學生樹立自主學習的意識，持續激發學習興趣，對于新工科背景下教學方法和課堂模式的改革創新都具有深遠意義。

基金項目：2020年度武漢學院校級重點科研項目“基于OBE分組合作多維任務驅動式的學習效度研究”（編號：KYZ202002）

參考文獻

[1]高旭東，宋起超，于浩洋.高等學校課程改革背景下的大學生自主學習模式研究[J].黑龍江工程學院學報，2018，32（05）：61-63.

[2]羅志坤，孟秦.大學數學建模教學的問題與對策[J].科教導刊（上旬刊），2020（05）：106-107.

[3]李曦.大學數學教學中開展創新教育的問題及對策初探[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2019，33（02）：109-113.

[4]（美）詹姆斯·A·貝蘭卡主編.深度學習：超越21世紀技能[M].趙健，譯.華東師范大學出版社，2020.

[5]孫麗華，趙恩良.新工科背景下大學數學教學改革研究[J].創新創業理論研究與實踐，2021，4（07）：57-59.

[6]張琴.基于新媒體時代探究大學數學教學方法創新[J].電腦知識與技術，2018，14（23）：145-146+155.