“四新”背景下的“大學數學”課程教學改革

高彥偉 王春朋

摘? ? 要：在“四新”建設背景下，“大學數學”課程教學改革面臨著數學課程在“四新”建設中的定位調整、教學內容的革新、教學模式的轉變、數字化教育技術對教學與學習形態的影響、考核評價方法的改革等方面的挑戰。由于各高校在辦學層次上的差異，教學改革呈現不同的實踐境況。針對新工科的教學改革最為深入，并且已取得一定進展。大學數學教學改革需要和頂層設計一起，聯合相關學科共同謀劃，利用教學評價體系等手段推動教學學術研究，只有解決好這些問題才能使大學數學教學改革取得成效。

關鍵詞：新工科；新醫科；新農科；新文科；大學數學教學

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2024）04-0079-03

2018年10月，教育部決定全面推進新工科、新醫科、新農科、新文科“四新”建設。“四新”建設是從國家層面上對教育提出的需求，是教育強國、提升原始創新能力和人才培養的重要規劃。當前，國際與國內形勢發生了巨大變化，國家之間的競爭日趨激烈，不同體制、不同民族、不同文化之間存在諸多問題。中華民族為完成民族的偉大復興，無論是在科技，還是社會文明發展上都要做好謀局開篇。“四新”建設力圖通過學科重組、交叉融合、創意創新，在科技進步與人才培養上取得切實成效，滿足社會需要，回答時代關切。數學作為基礎學科，對理、工、農、醫、文等學科建設和人才培養都具有支撐作用。對非數學專業學生開展的“大學數學”課程是大學課程體系的重要組成部分，既包括高等學校基礎通識教育中的基礎課程，也包括一部分針對具體專業的專業必修課程，幾十年來已經形成了比較完整的課程體系與教學內容。然而，隨著新一輪科技產業革命爆發期的到來，社會生產力水平的提升，以人工智能為代表的新技術的出現對大學數學教學帶來了巨大的沖擊與挑戰。在“四新”建設的背景下如何認識這種挑戰，并通過實施卓有成效的教學改革去應對挑戰是大學數學教學正在面臨的艱巨任務。

一、“大學數學”課程教學面臨的主要挑戰

高等學校的主要職責是科學研究和人才培養。科學研究支撐學科建設和發展，要解決具體問題；人才培養要解決為誰培養人、培養什么樣的人這個命題。學校進行人才培養的主要途徑是教學，“大學數學”課程教

學要圍繞“四新”建設的目標，找到教學改革的抓手，要落實在課程體系建設中，在包括教學目標、課程內容、教材體系、教學模式和教學評價層面上，做好知識傳授與價值引領。培養學生學習新知識的能力。“四新”建設下的“大學數學”課程教學面臨的挑戰主要在于五個方面：一是數學在“四新”建設中的課程定位，也就是說新工科、新醫科、新農科、新文科需要什么樣的數學教育。數學對工科的支撐作用毋庸置疑，而對于新醫科、新農科和新文科而言，數學能起到什么樣的作用，所培養的人才應該具備什么程度的數學能力，需要進行深入的研究。二是教學內容。隨著數學學科的發展和數學與計算機技術的深度融合，新理論、新方法不斷涌現，各學科為了更全面地解決問題，獲得有充分根據的規律性認識，不斷嘗試和運用數學的思維與方法去解決自身專業的問題。這些新出現的理論與方法盡管在解決實際問題中具有巨大的價值，但往往由于內容晦澀難懂，需要數學家進行加工形成學術形態，再由教育工作者將其轉化為教育形態，使之易于教學，這就需要一個較為漫長的過程。同時，隨著新一輪科技產業革命的興起，某些傳統知識重要性下降，一些理論重要性上升，但是大學數學基礎課程的內容和比重并沒有發生實質性的變化，傳統教學內容對人才培養的作用降低，應該研究如何進行調整。三是教學模式。當前，對非數學專業學生的大學數學教育仍以傳授知識為主要模式，忽視數學的思想方法與人文價值。在新形勢下，數學的教學模式應由過去只傳授知識的情況，向培養學生具備提出問題的能力、創新能力轉變。四是數字化教育技術對數學教學與學習形態的深刻影響。應探索如何發揮數字化教育技術的優勢，推動教學模式與學習模式的轉變，揚長避短地發揮數字化教育技術的作用。五是課程體系建設。要討論怎樣使數學課程更好地滿足不同專業對數學教育的不同需求與數學教育的多維目標，建設高質量的數學課程體系，發揮數學類優質課程與教材在高水平復合型人才培養中的作用。

二、“大學數學”課程教學改革的實踐進展

“四新”建設提出后，全國各高校數學院、系紛紛行動起來，加快教學改革進程。由于研究型、應用型和技術型不同種類的大學在辦學目標、層次上的差異，“大學數學”課程教學改革呈現出不同的實踐境況。

數學與工科聯系緊密，培養工程科學人才是一流綜合性大學與工科強校人才培養的重要任務，工程科學人才的職業素養也被賦予了更高的評價標準，主要包括數學建模能力、實踐創新能力、交流能力、職業道德、專業精神與終身學習能力等[1]。新工科背景下的大學數學教學改革整體上看進展較快，但也存在一些問題。對于綜合性研究型大學，他們既有數學專業建設的任務，也承擔非數學專業的大學數學教學工作，但基本上都是以專業建設為重心，“大學數學”課程教學往往得不到重視，改革動力不足。大學數學學時多，教學任務繁重，多數高校對教學型教師在教研、課程建設等方面不作強制性要求，而是希望教師自身有主動作為的意愿。部分教師即使有愿望，但客觀受制因素多，難以推動“大學數學”課程教學改革。專業教師不愿意從事“大學數學”課程教學，即使承擔往往也是為了完成教學工作量或是考核任務，不把主要精力放在教學上，課程建設受傳統教學模式影響大、慣性強，課程教學改革存在具體困難。

對于以工科專業為特色的理工類大學，由于專業建設定位明確，教學改革力度大，在實踐上取得的進展最為明顯。比較具有代表性的如西安交通大學、國防科技大學、電子科技大學、天津大學等。這些“雙一流”大學的“大學數學”課程教學改革重點是針對新工科進行一流課程建設與國家級規劃教材建設。其具體改革內容包括以下幾方面：一是對課程內容進行了定向構建，專業建設與公共課建設同步開展，相互尊重、相互促進，重視學科交叉和實踐，關注對學生應用能力的培養；二是課程設置較為完善，普遍增加了教學內容的難度，并長期保持理論教學學時的穩定，強化問題導向式教學，考試試題難度大、考試時間長；三是教材體系完整且各教材各具特色；四是越來越重視數學實驗課程，針對不同專業學生群體，實行差異性教學；五是加強課程思政建設。西安交通大學、國防科技大學、天津大學等針對部分對數學要求較高的專業專門開設“工科數學分析”課程，其他專業采用常規課程、分級教學，越來越注重過程性評價。國防科技大學建設多個數學實驗室，如虛擬仿真教研室、數據分析與人工智能實驗室等，以強軍為目標導向，學科建設與大學數學課程建設均取得了成效。具體到每門課程均采用負責人制，設置一個校外首席、一個校內首席。國防科技大學的教材體系中除了包括國家級規劃教材、軍隊精品教材，對現代教育技術的應用與理論提煉也走在了前列，開發的教輔用書適合學生需求，例如參編了八校共同編寫的《MOOC建設與學習行為分析》《2015—2020高等數學期末試卷匯編》等高質量教材與教輔。反映出在日常教學和學科競賽等活動中其注重資料總結研發、成果提煉和現代教育技術平臺建設與應用的特點。天津大學新工科大學數學課程體系建設：一是建設模式設計，多學科共同組成聯合教研室；二是規范公共數學課程體系，工科數學課程難度加大；三是不再沿襲數學專業課純數學的教學內容，也摒棄了非數學專業數學公共課以數學計算技巧為重點教學內容，注重引領學生一起探索數學知識的來龍去脈。此外，天津大學還在探索基礎知識傳授與專題報告相結合的教學模式，努力提高課程的兩性一度，同時也進行了教材建設。這些以工科專業為特色的理工類大學“大學數學”課程教學改革存在的具體困難主要是在考核評價方面。一是試題庫還達不到人工命題要求；二是案例教學與考核中案例開發困難，應積極謀求多渠道多方法去征集可改編案例。這些高校的改革措施已經產生了一定的影響，但對于工科應用型和技術型大學來說，其改革主要集中在對教學模式進行調整方面，整體架構性弱，這些高校的改革措施難以起到帶頭示范作用。

在新醫科、新農科、新文科的大學數學教學方面，數學課程往往處于比較尷尬的地位。由于數學內容較難，學習的基本內容又很難馬上用于專業問題，學生的學習興趣不高，成績也常常不理想，因此某些學校管理者希望減少數學課程，甚至全部取消。根據調研和分析相關文獻，發現在“大學數學”課程教學改革中關于數學課程定位與課程體系建設等方面的研究較少，各高校基本沿襲原有的課程體系，改革主要集中在數字化教育技術的應用方面。這可能與不同學科對數學的需求程度、人才培養目標、學校支持程度等有關。新文科數學課程改革方面，取得了一定進展。針對文科專業的需求和學生情況，新文科數學著力于數學文化建設，將數學文化融合到課程教學中，其中比較有代表性的如南開大學、華中科技大學等高校。南開大學顧沛先生的“數學文化十講”課程具有典型性和廣泛的影響。北京航空航天大學、吉林大學在新文科數學課程體系和教材建設上已經取得一定的成果。吉林大學新文科數學教材建設已具規模，而且還將數學與創新教育結合起來，開設了文科數學創新實驗課程[2]。不過整體來看新文科大學數學教學改革因為跨度大，在教學各個環節的改革還需要持續推動。

聚焦教育數字化戰略行動與“四新”建設背景下大學數學改革的熱點與所面臨的挑戰，這些在課程教學模式、教材建設等方面上的探索一定程度上解決了大學數學教學改革的相關問題，凝聚了共識，起到了鼓舞人心、催人奮進的作用，但也有一些根本性問題并沒有得到有效解決。

三、大學數學教學改革的實踐審思

（一）“四新”背景下的大學數學教學改革應有頂層設計

一是課程定位問題，這是一個很難回答但必須要回答的問題。在新一輪產業技術革命的形勢下，首先要清楚數學對其他各專業到底有哪些支撐，哪些專業需要深度交叉，哪些專業需要素養教育，本科階段要解決數學教學的哪些具體問題，本科生數學學習要達到什么樣的基本要求，也就是說要弄清對不同專業數學課程的具體定位。如果這個問題不先行解決，僅從數學學科本身進行思考，自說自話，就難以進入大學數學教學改革的深水區，難以解決深層次的問題。這需要數學和各學科的領軍學者進行綜合設計并給予引導。二是要提升對數學的認識，特別是相關專業要理解數學不僅僅是計算的工具，它還具有文化屬性，是人類文化的重要組成部分。從數學方法論、數學的社會性、數學的發展規律、數學發展的趨勢、數學科學與現代文明、數學美學與文學、數學模式觀的哲學基礎等角度闡釋數學文化，從數學哲學、數學史的角度進行大學數學教學改革是一個重要方向[3]。在更廣闊的視域下進行課程建設，有利于從更高的視角設計教學，有利于發揮數學科學性與人文性的和諧統一，充分發揮數學教育的價值。

（二）大學數學教學改革需要其他相關學科共同謀劃

數學與其他專業的結合不僅需要數學教師參與到各專業的教學科研中，也需要各學科教師的共同參與。這可以從高等學校合并之前大學數學教學的發展歷史中借鑒經驗，其中尤以數學與工科專業的結合最為典型。例如原吉林工業大學的數學系與其車輛工程、機械制造、交通等專業相結合，在運籌學、計算數學、矩陣分析等課程方面對交通、機械、車輛等專業研究形成支撐；中國地質大學、吉林大學地學學科（原長春地質學院）將數學與地學交叉，形成了地下水、地表水污染數值模擬、礦產資源分析、地球物理場正演與反演等研究方向；吉林大學材料科學也與數學開展交叉研究，強化計算材料學研究方向。天津大學建立聯合教研室的做法也值得借鑒，多學科參與，形成了橫向融合、縱向管理的模式。新醫科、新農科、新文科建設過程中的大學數學教學改革同樣需要對應學科的廣泛參與，吸收各學科的建議，這樣才能使改革有的放矢。綜合性大學專業學科力量實際上能夠為非數學專業數學課程建設形成強有力的支撐，這是其“大學數學”課程教學改革優勢所在。計算數學、應用數學、概率統計等專業與實際問題聯系緊密，不僅在理論上，而且在實際應用上也已積累了經驗，可以把專業研究的成果經過改造，轉化成為教學案例。以工、醫、農、文等為特色的高校，可以繼續深入挖掘原有的學科交叉成果，吸收借鑒同類高校的成果與做法，面向具體專業交叉融合，逐漸形成自己的“大學數學”課程特色和校本課程。

（三）大學數學教學改革需要適應數字化發展

教師的教、學生的學和管理者的管均面臨著數字化發展的挑戰與重塑，要在教學中有效地應用新一代信息技術實現數字化轉型[4]。“大學數學”課程教學也要適應數字化教育技術對教學提出的變革要求，需要廣大數學教師投身到數字化教學與課程建設中，研究數學課程教學的最佳形態。

（四）利用科學教學評價推動教師參與教學學術研究

數學教學的慣性大，教師的行為受大學各種評價標準和要求影響較大。評價標準不全面的現象在綜合性大學較為突出。教師也有對美好生活的向往與追求，在工作中能否積極主動地參與教學研究，形成教學學術研究的良好氛圍，與教師教學成果的評價結果息息相關。教學評價體系之所以重要，其實質上是代表一種政策走向，一種獎勵機制，展示未來的一個發展趨勢。科研固然重要，但科研所積累的研究成果不適合直接拿過來進行教學，需要整理，去粗取精，辨偽存真，轉化為教育形態。所以要承認教學研究也是一種學術研究，要拓寬教學研究的范圍，這是將研究前沿成果轉化為教學題材的一種思路與方法。教學研究成果的實踐效果直接關系到育人質量，是大學職責所在。只要采用科學的評價體系，以教學評價為抓手，提高教學研究的地位，就能形成教師積極主動參與教學學術研究的推動力，為開展高質量的教學活動奠定長期、堅實的基礎。

總而言之，在教育數字化戰略和“四新”建設背景下，大學數學課程教學改革面臨著挑戰和機遇，如何應對，需要認真研究和深入探索，雖然很多高校正在積極行動，也取得了一定的進展，但改革仍在路上，任重而道遠。

參考文獻：

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[3]? 高彥偉，楊柳.走向數學素養培養與課程思政相融通的

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