“互聯網 + 新工科”背景下高職“編程數學基礎課程教學改革研究

一、引言

科學技術的快速發展，特別是互聯網、人工智能、大數據的應用，極大地改變了人們的生活方式、學習方式，推動社會邁向智能化發展。本文探索了高職“編程數學基礎”課程教學改革，從三個方面提出優化建議，以期提升高職“編程數學基礎”課程的教學質量。

二、高職“編程數學基礎”課程教學需要

高職教育作為培養高素質技術技能人才的重要途徑，其課程體系必須緊跟產業變革和技術發展的步伐。“編程數學基礎”作為計算機類專業的核心基礎課程，承擔著銜接數學理論與編程實踐的關鍵作用，在“互聯網 +^' ”與“新工科”雙重背景下傳統教學模式已難以滿足新時代人才培養需求，課程改革勢在必行。

（一）適應新工科人才培養的迫切需求

新工科建設強調學科交叉融合與創新能力培養，要求畢業生具備解決復雜工程問題的綜合能力，其中編程數學作為計算機科學的基石，其教學必須突破傳統數學課程的局限，從單純的理論傳授轉向能力導向的培養模式。當前高職院校的數學教學普遍存在與專業脫節的現象，其中線性代數、離散數學等內容仍沿用本科壓縮版教學模式，缺乏針對編程應用的針對性設計，同時學生雖掌握數學公式推導，卻難以將其轉化為算法設計能力，這種“會算不會用”的困境直接影響了后續專業課程的學習效果。特別是在人工智能、大數據等新興領域，數學模型的構建能力已成為核心競爭力，課程必須強化數學工具在真實編程場景中的應用訓練，從而培養學生的計算思維和工程實踐能力。

（二）響應“互聯網+”教育形態的變革要求

互聯網技術的深度發展重構了教育生態，碎片化學習、泛在學習成為新常態，傳統“編程數學基礎”課程以教師講授為主，教學時空受限等均難以滿足學生個性化學習需求。現階段，部分高職學生更傾向于通過可視化、交互式的方式理解抽象數學概念，而現有教材和教學手段仍以靜態文本為主，同時云計算、在線編程環境等新技術為數學實驗提供了全新平臺，課程需要構建線上線下融合的學習環境，利用虛擬仿真、自動評測等技術手段提升教學效率。此外，開源社區和知識共享平臺的興起，使數學算法的實現代碼成為可便捷獲取的學習資源，課程教學應教會學生有效利用這些互聯網資源進行自主探究學習。

三、基于“互聯網 + 新工科”的高職“編程數學基礎”課程模式設計

（一）教學設計原則

1.主體性原則

教師要積極調動學生的學習主動性，發揮學生的主體性，幫助和引導學生有意義、有目的地建構“編程數學基礎”課程知識體系。在“編程數學基礎”課程教學過程中要對學生的知識基礎、學習特點等進行分析，提供豐富的教學資源，激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性和主動性，引導學生主動思考，從而提高學生的綜合能力。

2.交互性原則

教育是一種信息傳播活動，交互是信息之間的溝通、交流，學習不僅僅是學習者自身的學習活動，也是學習者與社會網絡通過連接、交互，所搭建起的個人學習網絡。通過網絡成員之間的溝通、交流，能夠實現知識的互換與更新。因此，在“互聯網 + 新工科”背景下，高職“編程數學基礎”課程模式設計要突出學科交互性原則，重視學生與教學內容、教學環境間的交互[2]。

（二）基于“互聯網 + 新工科”的“編程數學基礎”課程設計

1.教學前期分析

（1）教學目標分析

“編程數學基礎”課程的教學目標應緊密結合新工科人才培養需求，以數學思維培養和編程實踐能力提升為核心。在知識目標上應要求學生掌握離散數學、線性代數、概率統計等與編程密切相關的數學基礎知識，并充分理解算法背后的數學原理；在能力目標上要培養學生運用數學工具解決編程問題的能力，其中重點包括邏輯推理、算法設計和數據分析等；在素質目標上要注重計算思維和創新意識的培養，使學生能夠適應人工智能、大數據等新興技術領域的發展需求。與此同時“編程數學基礎\"課程的教學目標，其還應體現“互聯網 + “的特點，并強調信息素養和自主學習能力的培養，從而使學生能夠利用網絡資源持續更新知識體系。

（2）教學內容分析

“編程數學基礎”課程的教學內容應打破傳統數學課程的學科界限，充分圍繞編程實踐需求重構知識體系，并重點選取與計算機科學緊密相關的數學知識，如集合論、圖論、布爾代數、遞歸關系、矩陣運算等，進而弱化純理論推導強化應用場景分析。教學內容需與編程語言（如Python）相結合，通過數學建模和算法實現體現數學工具的實際價值，同時還需融入“互聯網 + ”元素，同時增加數據可視化、網絡爬蟲數據處理等實踐案例，使數學知識的學習更具時代性和實用性。課程內容應采用模塊化設計，分為基礎模塊（如邏輯與證明）、核心模塊（如數據結構相關數學）、拓展模塊（如機器學習數學基礎）等，從而滿足高職院校不同專業方向的實際教學需求。

2.教學資源設計

（1）線下教學資源

高職院校的線下資源主要是以校本教材為核心，并編寫突出“數學 + 編程”雙主線的內容體系，使每個數學概念都配備對應的編程實現案例。同時還需要開發與“編程數學基礎”課程相關項目式學習的手冊，其中設計由易到難的編程數學綜合實踐項目，如加密算法設計、路徑規劃優化等，并建設“編程數學基礎”課程配套的實驗室環境，安裝Matlab、R、JupyterNotebook等數學建模工具。與此同時在開發“編程數學基礎”課程的習題庫時應注重題型創新，增加編程實現類題目比例，減少純計算題，如要求學生編寫程序驗證數學猜想或自動生成數學題目。

（2）線上教學資源

構建多維度的線上學習平臺，其中主要包括微課視頻庫（涵蓋重點數學概念的動畫解析和編程演示）、交互式學習模塊（如可修改參數的算法可視化工具）、在線評測系統（自動評判數學編程作業的正確性和效率）、虛擬仿真實驗（如網絡流量分析的數學建模環境）等。同時開發移動端知識卡片，并將關鍵數學公式和算法模板制作成便于隨時查閱的數字化資源，同時建立行業案例資源庫，收集整理互聯網企業真實項目的數學應用案例，如推薦系統協同過濾算法的矩陣運算過程等。

3.教學活動設計

（1）活動準備

教師需在“編程數學基礎”課程開課前完成學習路徑規劃，同時根據專業背景差異制定彈性“編程數學基礎”課程的教學目標。高職院校“編程數學基礎”課程教師可準備混合式教學所需的軟硬件環境，其主要包括網絡教學平臺的課程空間建設、線下工作坊的物理空間布置等，并設計診斷性測試工具，評估學生的數學基礎和編程能力，為分層教學提供依據，還可組建課程教學團隊，包含數學教師、計算機專業教師和企業工程師，共同設計跨學科教學項目。

（2）課前教學活動設計

高職院校“編程數學基礎”課程在課前教學活動設計階段可采用翻轉課堂理念，通過教學平臺發布預習任務包，其中包含導學微視頻（如遞歸算法的數學原理）、預習檢測題（基于編程場景的數學問題）、線上討論話題等，進而引導學生使用在線模擬器自主探索數學概念，如通過調節圖論參數觀察最短路徑算法的變化。與此同時其還可設置“問題墻”功能，收集學生在預習“編程數學基礎”課程中遇到的認知難點，為課堂教學提供聚焦點，安排跨班級的線上數學編程競賽熱身活動，激發學習動機。

（3）課中教學活動設計

“編程數學基礎”課程可實施“三位一體”的課堂教學模式，主要為理論精講（聚焦核心數學概念的關鍵突破點）、編程演練（現場編寫代碼實現數學模型）、項目研討（分析真實工程問題的數學解決方案）。同時結合PBL教學法設計階梯式任務鏈，如先完成矩陣乘法的數學推導，再實現圖像處理的卷積運算編程，并引入雙師同堂機制，數學教師與編程教師協同授課，現場展示數學思維到代碼實現的轉化過程。最后還可組織黑客馬拉松式的小組活動，針對優化問題快速構建數學模型并編程驗證。

（4）課后教學活動設計

“編程數學基礎”課程在課后教學活動設計階段可布置差異化作業，基礎任務為數學理論的編程驗證，從而提高任務為開放性的數學建模挑戰。同時開通虛擬辦公室，教師通過屏幕共享遠程指導學生調試程序，設計持續性的項目任務，如分階段完成一個游戲AI的數學算法開發等。高職院校還可組織線上技術沙龍，邀請企業工程師講解數學在最新技術中的應用案例，并建立作品展示區，鼓勵學生將優秀作業轉化為博客文章或開源項目，最后安排反思性學習任務，要求學生錄制“數學概念講解 + 代碼演示”的短視頻，從而在一定程度上強化知識內化。

4.教學評價設計

“編程數學基礎”課程在教學評價階段可構建多元智能評價體系，其中過程性評價占 60% （包含在線學習行為分析、編程作業自動評測、課堂貢獻度積分等），終結性評價占 40% （采用項目答辯形式），并開發能力矩陣評價工具，從數學理解、編程實現、創新應用等維度進行畫像式評估。與此同時還應引入第三方認證，將課程考核與行業認證（如數學建模競賽、編程能力認證）相銜接，并實施動態評價機制，允許學生通過迭代改進作業成果獲得評價提升，最后可建立校友評價通道，收集畢業生對課程內容實用性的反饋，持續優化評價標準，從而通過創新評價呈現形式生成包含能力雷達圖和學習建議的個性化評價報告替代傳統分數單。

四、“互聯網 + 新工科”背景下高職“編程數學基礎”課程改革思路

（一）豐富教學資源，實現教學高質量發展

“互聯網 + 新工科”背景下的高職“編程數學基礎”課程教學改革，應積極鼓勵和支持教師采納混合式教學模式，為教師提供豐富的教學資源，還應對教師進行專業培訓，以促進教師的專業成長。在“編程數學基礎”課程的教學活動中，高職院校應鼓勵教師團隊在課前為學生準備充分的預習材料，以便于學生在課堂上更好地理解和消化“編程數學基礎”課程知識，加深對知識點的理解。高職院校應適時地組織探究性活動，并在校內舉辦“編程數學基礎”課程教學講課比賽。通過觀摩優秀教師的授課經驗，教師不僅能獲得教學方法上新的靈感，還能增進彼此之間的學習和協作。因此，高職院校應持續促進“互聯網 + 新工科”相融合下數字化“編程數學基礎”課程教學環境的發展。

（二）培養創新意識，樹立正確的教學觀

從教師的角度來看，在互聯網與新工科相融合的背景下，教師不僅要為學生創造良好的學習氛圍，更要確保“以學生為中心”的教學理念，積極適應新教育模式下教師角色的演變，并培養與時俱進的學習態度。與此同時，高職院校也應及時調整自身定位與目標，優化和改進傳統“編程數學基礎”課程的教學方式，從而提升該課程課堂教學的質量和效率。伴隨著互聯網與新工科的跨界融合趨勢，教師必須積極培養創新意識，并加強對混合式等教學技能的學習，以適應教育領域的變革。作為教師，首要的任務是成為學生的引導者，樹立正確的教學觀念，激發教學創新的熱情，全身心地投入“編程數學基礎”課程的教學中，并肩負起教育和培養學生的責任。

（三）注重內容與實際，提高學生課堂參與度

從學生的角度出發，在互聯網與新工科相融合背景下，他們應充分利用自己的主觀能動性，與教師緊密合作，確保自主、自愿且及時地完成教師在平臺上所布置的各項任務，從而增強“編程數學基礎”課程的課堂參與度，提高自我成就感。在“編程數學基礎”課程的教學設計上，教師要注重將教學內容與生活實際相結合，在教學前、教學過程中以及教學后的各個階段，應充分發揮學生的主體性，關注學生的發展過程。在這種教學模式下，教學主體不再是教師，而是學生，他們不僅能掌握知識、學會方法，還能夠獲得自我成長，提高自身的綜合素質，使得學生能夠全身心地投人到“編程數學基礎”課程的課堂教學中，確保高質量地完成學習任務。

五、結束語

目前，互聯網信息技術正處于快速發展階段，“互聯網 + 新工科 + 教育”的教學模式已成為未來發展趨勢，一系列互聯網教育形式如雨后春筍般涌現出來。借助互聯網教育形式有效輔助“編程數學基礎”課程教學是信息化教學的重要手段，這也將成為未來教育領域發展的重要趨勢，從而為社會培養更多的優秀技能人才。

作者單位：李姣秦娟高慧延安職業技術學院