探索新工科背景下如何创新大学数学课程教学模式

在科技革命、产业革命、经济革命推动作用下，新工科是工程教育领域做出的一项重大战略决策。新工科背景下，大学数学作为工科专业的基础课程之一正面临着全新的改革形势，要积极迎合新工科建设与发展需求来针对性创新和优化教学模式，在保证数学课程基础知识教学质量的同时，注重大学生数学知识应用能力的培养，同时下意识培养和训练学生的逻辑思维能力与创新创造能力。

何为新工科，新工科核心内容和特点集中在互联网与工业智能两个方面，其主张从这两个方面来着手构建新型工程技术人才培养体系。新工科创新性教学主要涉及两项内容，一是新工科专业教学工作的建设，包括大数据、云计算、区块链、人工智能、虚拟现实等先进技术，二是传统工科专业教学的升级，包括智能制造、机器人、智能建造、智能医学等等。对于高校教育教学而言，新工科既是对新领域的探索和创造，也是对传统领域的更新与升级。

从新工科教学要求的角度来看，其对大学数学课程教学模式的创新针对性是比较明确的，即对数学知识、数学教学方式、数学思维以及数学能力都提出了更高的要求和标准。

对大学数学课程教学内容提出了更新要求。在先进大数据技术以及人工智能产业的发展过程中，之前高校所沿用的传统数学课程教学内容已经无法更好地满足现实需求，所以新工科对于数学课程内容知识提出了更新的要求，深入其中去了解，不难发现有部分相对传统或者相对经典的数学内容占比已经有了调整，当前大学数学课程教学中增添了很多新的内容。

对大学数学课程知识交叉融合应用提出了更新要求。这与当前社会多学科交叉的高新技术发展需求有着非常紧密的关联性，当前有很多产业都处于快速融入、重构以及跨界的风口，数学知识与多学科知识的融合是必然要求，体现在数学课程教学层面便是数学模型与数学教学方式的交叉融合发展。

对大学数学课程教学中培养和训练学生的创新思维与实践能力提出了更新要求。新工科的建设与发展是当前高等教育领域的一项重要任务和目标，新工科建设对人才培养方向提出了更多要求，其中培育和训练学生的创新思维与实践应用能力便是其中一项核心内容，其在推动经济发展与产业创新中也发挥着至关重要的作用。

对大学数学课程教学中转化实践应用能力的培养提出了更新要求。大学阶段的数学学习重在培养学生的实践应用能力，鼓励和支持大学生学会应用数学知识去解决和应对相对复杂的现实问题。因此，在新工科背景下，大学数学课程教学更加关注这一点，会重点思考和研究如何提升大学生解决现实问题的能力，如何将学习到的数学知识充分应用到现实工作与生活当中。

那么，在新工科背景下，为应对时代育人的需求和教育教学的变化，如何创新大学数学课程教学模式，采用什么样的路径策略来创新数学教学呢？

创新大学数学课程教育教学技术以及方式。积极引入和应用新型课程教育教学技术和方式是新工科背景下高校大学数学课程创新工作中的首要任务之一，这也是培育新型数学人才以及创新型人才的重要前提条件。在创新数学课程教学模式的过程中引入教学技术和方式需要保证与既定教学目标、人才培养目标相适应和匹配，只有这样才能保证最终教学效果的理想性。在新工科建设与发展的过程中，数学课程教师以及相关管理人员要充分认识到新工科对于学生的实践能力以及技术水平都给予了更高的关注，也提出了更高要求，所以数学教师必须要积极致力于创新和优化具体的教学技术和教学方式，要结合实际教学需求以及学校现实情况来积极应用先进的教学技术设备，同时大胆尝试和应用更具创新性的教学方式，要紧密集合教学内容来精心设计和经常变换教学方式，比如应用项目教学、情景教学、案例教学、工作过程导向教学，广泛运用启发式、讨论式、探究式、参与式教学等等。与此同时，数学教师也可采用微课、慕课、对分课堂、翻转课堂等，创新教育教学模式，丰富教学资源，与传统的教育教学方式相融合，取长补短、拓展教学思路。

秉承课程教学与学科竞赛相结合的原则。在新工科背景下，数学课程教师要坚持将以赛促学、以赛促教的理念落到实处，数学教师要多鼓励和支持学生们多参与学科竞赛活动，并给予学生们针对性的支持和帮助，比如鼓励学生们参加大学生数学竞赛、数学建模竞赛等等，借助竞赛的形式来激发学生的竞争意识，同时让学生们在竞赛当中正视自己的真实能力，和对手作比较，清楚自己的优势和劣势，进而进行更具针对性和实效性的调整与优化。数学教师要充分应用起新工科背景下数学课程创新与改革的大环境，为学生们争取更多参与创新创业计划项目的机会，让学生们通过参与这些计划项目来更好地锻炼和提升实践创新能力。关于数学课程教学与竞赛相结合的原则，建议数学课程教师要做到以下两点：

一是充分且灵活运用各种数学竞赛活动。在新工科背景下数学课程教学改革中，数学教师以培养大学生数学学习兴趣为导向，灵活的运用数学竞赛活动，从而提升数学课程教学质量。要将数学竞赛活动运用到课前数学教学活动中，依托于网络平台，教师以微课、慕课为导向，引领大学生提前学习新数学知识，之后教师根据数学竞赛活动，在网络平台中设计习题、答疑等数学竞赛活动形式，大学生自主学习完融入到其中，检验自身自主学习能力。以数学竞赛活动设计课前学习任务，使大学生具有获胜心理，良好的自主学习，以此完成数学竞赛活动的内容与任务，增强大学生自主学习成果。要将数学竞赛活动运用到课堂教学中，教师在课堂教学中，根据所学内容，开展数学竞赛活动，大学生融入到其中，将所学内容运用到其中，在教师与大学生互动中，完成数学竞赛活动任务，促进大学生运用、实践、思考数学知识，提升数学竞赛活动实践的成果。要在课后教学中运用数学竞赛活动，教师依托于数学实验室平台，开展科研、实践的数学竞赛活动，大学生融入到其中，进行知识研究、知识思维、知识运用，从而培养大学生核心素养。将数学竞赛活动运用到高等数学教学中，可创新数学教学模式，提升高等数学教学的实效性。

二是主动组织开展各类数学竞赛活动。将数学竞赛活动运用到数学课程教学中，根据数学竞赛活动特性，开展丰富多彩的数学竞赛活动，以此增强大学生参与积极性。例如：根据数学学科内容，定期或者不定期组织开展较大规模的数学竞赛活动，通过日常数学竞赛活动开展模式，提升大学生数学竞赛意识，使大学生做好准备工作，参与到每一次的数学竞赛活动中。数学教师要根据大学生兴趣，开展趣味性、主题性的数学竞赛活动，大学生根据自身情况，融入到数学竞赛活动中，通过具体的数学竞赛活动实践，获取数学学科内容、数学史信息，从而达到数学课程教学改革的优质目的。

进一步优化和完善教学内容，激发和维护好大学生对数学知识的学习兴趣。新工科属于新型、新兴、新生的工程学科，在新工科背景下，大学数学课程教学模式的创新工作需要从更全方位来组织开展，比如创新教学理念、创新教学要求、创新教学途径等，进而逐步构建起数学课程教学的新结构以及人才培养的新模式。其中，数学教师必须要高度关注一点，即要加强对大学生创新思维与创新能力的培养，要带领大学生了解清楚是事物本来的样子，然后再指导大学生一起思考和研究事物的优缺点，再进一步考虑如何对其进行改进，要在这样的一个思路引导中来培养学生创新的意识，只有学生对其产生了兴趣才会产生继续探索的欲望。大部分大学生对于自己将要学习哪些知识，需要掌握哪些技能了解得并不是很清楚，所以在实际教学中，数学教师不要急于给学生们一味灌输数学知识和技能，其可以先通过安排学生参与一些专题讲座的方式，带领学生们先了解清楚数学课程与新工科以及传统工科至今的关系，让学生们从整体层面建立起一个初步认知，同时鼓励学生们在参与讲座时积极与教师、学生互动交流，就自己感兴趣的问题进行提问，以此来激发起学生对数学知识的学习兴趣。考虑到大学数学课程学习难度强、很多数学知识都相对比较抽象、难以理解，所以必须要先激发起学生们的学习兴趣，学生才不会出现半途而废的情况。关于如何进一步优化和完善教学内容，建议数学课程教师从以下三点着手：

一是打破课程壁垒，回归互融互通。新工科建设与发展要求设置数学课程时需要将不同数学课程的教学内容综合起来统筹考虑，在保证数学知识结构的完整性与合理性的基础上，紧密结合各类新工科专业的具体要求以及大学生创新能力的实际情况来进一步促进彼此之间的融合，实现数学教学内容本质上的互融互通。

二是在教材编写中精简原有内容，适当增添符合新工科建设与发展要求的内容。教材编写人员要充分考虑到科学技术发展的需求，适时适当在教材中增加关于数学软件、最优化理论等内容，弥补之前的短板。而对于数学课程中诸如利用极限的“ε-δ”定义进行相关证明的内容可以考虑予以删减，这部分内容本身就比较晦涩难懂，即使是数学专业的学生也对此有着唯恐避之而不及的态度，所以编写人员可以结合实际情况来予以删减，不要人为为学生设置困难。

三是通过定制知识模块的方式来对数学课程教学内容进行优化，同时提高数学实验的比重。数学教师可以结合新工科对学生数学知识与能力培养的要求以及尊重学生认知与学习规律来设置课程模块，将具体模块内容和现实社会中的应用实例结合到一起，这样一来学生不仅仅可以针对数学课程知识构建起清晰明确的架构，而且可以更充分地了解到不同模块数学知识所对应的现实社会中的应用需求。

新工科建设与发展要求坚持以问题作为导向，以学生的实际需求作为重心，倡导的是将具体工程项目和多学科融合在一起来完成教学，进而更好地皮痒和提升大学生的创新能力与实践能力。现阶段我国高校新工科建设已经进入到了一个相对稳定的发展阶段，大学数学课程基于新工科建设需求来创新和完善教学模式是必然要求，大学数学课程属于新工科建设中的基础课程类型，必须要紧密结合课程教学的实际情况，以更新的理念和更新的行动来进行创新与改革，要及时不断地融入更多更新的内容和元素，时刻关注新工科建设与发展的阶段和要求，逐步探索出既符合新工科建设发展需求，同时又可有效推动和促进数学课程自身发展的新经验、新模式以及新道路，要在实际教学中引导学生逐步认识到数学知识在现实社会生产与生活中的强大应用价值，进而更好地激发和维护好学生参与数学课程学习的积极性和主动性，并且树立实践应用数学知识的意识，不断强化自身的创造与实践能力。

（作者：王艳，中国石油大学（华东）副教授，本文系中国石油大学（华东）教学改革项目《“三全育人”视域下<数学分析>课程思政建设路径研究》[编号：CM2022088]研究成果。）

来源： 光明网