新工科背景下應(yīng)用型大學(xué)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)模式創(chuàng)新思考

蔣磊 吳小霞

摘要大學(xué)數(shù)學(xué)是應(yīng)用型大學(xué)工科專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)課程，它在培養(yǎng)創(chuàng)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(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提出了更高的要求。本文著重從四個方面闡述了大學(xué)數(shù)學(xué)課程模式的改革創(chuàng)新：明確培養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)；加強文化建設(shè)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；融入實驗環(huán)節(jié)，夯實教學(xué)效果；小組合作促競爭，混合教學(xué)添動力，以此達到新形勢下人才培養(yǎng)的要求。

關(guān)鍵詞 新工科 應(yīng)用型人才培養(yǎng) 大學(xué)數(shù)學(xué) 教學(xué)模式創(chuàng)新

中圖分類號：G424文獻標(biāo)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(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，各種新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式層出不窮，如何構(gòu)建創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系，已經(jīng)成為關(guān)乎數(shù)字經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。正是在這一背景下，“新工科”應(yīng)運而生，新工科是基于國家戰(zhàn)略發(fā)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(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)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(xué)數(shù)學(xué)類課程是各院校幾乎所有工科專業(yè)的必修學(xué)科基礎(chǔ)課，它為后續(xù)專業(yè)課程打下堅實基礎(chǔ)，其包含的知識技能和計算推理思維更滲透到各個學(xué)科交叉領(lǐng)域。尤其在新工科背景下，通過大學(xué)數(shù)學(xué)課程來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，對提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)和培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才具有重要作用。

筆者通過多年應(yīng)用型大學(xué)從教經(jīng)歷，對新工科背景下數(shù)學(xué)教學(xué)存在的問題進行剖析，并給出解決方案，試圖構(gòu)建“增強數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)，提高應(yīng)用實踐能力”為導(dǎo)向提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的創(chuàng)新教學(xué)模式，并通過多期試點論證，提出一些行之有效的大學(xué)數(shù)學(xué)類課堂及課外教學(xué)模式，以期對新工科背景下教育改革發(fā)展起拋磚引玉的作用。

1應(yīng)用型大學(xué)數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)現(xiàn)狀

應(yīng)用型本科重在“應(yīng)用”二字，要求以體現(xiàn)時代精神和社會發(fā)展要求的人才觀、質(zhì)量觀和教育觀為先導(dǎo)。但是當(dāng)前大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀存在一些弊端，普遍反映在理論性過強，創(chuàng)新性不足。因此，深入探尋目前教學(xué)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(xué)質(zhì)量，促進應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的核心工作之所在。

1.1教學(xué)內(nèi)容理論化，學(xué)生興趣度不高

目前應(yīng)用型大學(xué)工科專業(yè)的大學(xué)數(shù)學(xué)類課程大多是基于概念、定理、計算和基本應(yīng)用的講解，教學(xué)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(xué)科前沿領(lǐng)域拓展有限，尤其是數(shù)學(xué)文化知識方面的介紹更是淡薄。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生僅以課堂學(xué)習(xí)書本知識為主，阻礙了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，理論與實踐有效結(jié)合的力度不夠，很多學(xué)生會誤認為大學(xué)數(shù)學(xué)在實際生活和高新技術(shù)領(lǐng)域沒有直觀的體現(xiàn)，難免產(chǎn)生枯燥甚至抵觸心理。

1.2教學(xué)方法單一，課堂效果不佳

大學(xué)數(shù)學(xué)類課程因為內(nèi)容的相對不變性，傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法主要采取灌輸式授課，學(xué)生在短時間內(nèi)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(xué)生不會主動分析，只能一味被動接受，也造成學(xué)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(xué)生如果沒有做好課后及時復(fù)習(xí)鞏固，很容易遺忘，從而逐漸喪失學(xué)習(xí)熱情，降低學(xué)習(xí)動力。課堂創(chuàng)新難以實現(xiàn)，理論與應(yīng)用嚴重脫節(jié)，更對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)埋下重大隱患。

1.3教學(xué)模式與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合度不深，創(chuàng)新性不足

在互聯(lián)網(wǎng)的浪潮下，面對00后的新生代學(xué)生，尤其在新冠疫情背景下，在線教學(xué)倒逼的教學(xué)改革，雖然讓教師積極采取慕課相結(jié)合的方式創(chuàng)新教學(xué)模式，但效果并不顯著。究其原因，一是教師對互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺使用不夠熟悉，未能發(fā)揮出各種平臺工具的最大優(yōu)勢，對于教學(xué)模式的創(chuàng)新性缺乏深度挖掘；二是學(xué)生學(xué)習(xí)自控力不足，導(dǎo)致在線視頻等資料的學(xué)習(xí)拖沓，甚至停滯，部分學(xué)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(xué)任務(wù)。缺乏自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，授課模式的單一化，也使得課堂效率低下，學(xué)習(xí)效果大打折扣。

2提升大學(xué)生自主學(xué)習(xí)大學(xué)數(shù)學(xué)類課程的探索

在當(dāng)前我國積極開展“新工科”建設(shè)的背景下，大學(xué)數(shù)學(xué)類課程也應(yīng)當(dāng)針對培養(yǎng)目標(biāo)進行改革，以學(xué)生為主體，重視數(shù)學(xué)素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過問題和情景引導(dǎo)學(xué)生思考并激發(fā)興趣，進而使學(xué)生掌握分析問題與解決問題的技能，形成“數(shù)學(xué)文化建設(shè)→數(shù)模案例教學(xué)→分組合作學(xué)習(xí)→移動慕課輔助”多層次、多模塊的創(chuàng)新教學(xué)模式。

2.1明確培養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

美國著名數(shù)學(xué)教育家波利亞說過，數(shù)學(xué)教育的根本目的是教會學(xué)生學(xué)會思考。在教授數(shù)學(xué)時，應(yīng)從學(xué)生的實際情況出發(fā)，因材施教，讓學(xué)生真正掌握數(shù)學(xué)知識并運用到實踐中。首先明確培養(yǎng)目標(biāo)，強調(diào)數(shù)學(xué)實踐應(yīng)用的重要性。從知識層面上，理解大學(xué)數(shù)學(xué)課程的基本理論和概念；能力層面，掌握大學(xué)數(shù)學(xué)類課程重難點的基本分析與計算；從素質(zhì)層面，具備一定的數(shù)學(xué)思維和素養(yǎng)，并結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域知識進行拓展，基本掌握常見數(shù)學(xué)建模統(tǒng)計分析軟件，會對實際問題進行分析建模。

其次，在培養(yǎng)目標(biāo)上強調(diào)學(xué)習(xí)的全面性，拒絕傳統(tǒng)應(yīng)試教育和突擊式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正意義上理解數(shù)學(xué)的實用性，感受數(shù)學(xué)的美感，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，同時減輕灌輸式教育的隱形壓力。在教學(xué)具體實施過程中，切實發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，開展創(chuàng)新學(xué)習(xí)方法，如通過課前分組合作任務(wù)、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(xué)習(xí)，使理論與實踐充分結(jié)合，如此將會大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強綜合素質(zhì)。

2.2加強文化建設(shè)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

我校大學(xué)生社團較多，為學(xué)生學(xué)業(yè)之余提供了一個發(fā)揮興趣愛好，展示自我的平臺，而數(shù)學(xué)協(xié)會作為我校創(chuàng)辦以來的一個年輕社團，由一群熱愛數(shù)學(xué)的學(xué)生組成，通過組織社團活動和面向全校學(xué)生的數(shù)學(xué)文化節(jié)，對于交流數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)、激發(fā)數(shù)學(xué)興趣是一個很好的選擇，不但能豐富學(xué)生課余時間，對于學(xué)生感受數(shù)學(xué)的魅力，促進綜合素質(zhì)的發(fā)展產(chǎn)生導(dǎo)向作用。據(jù)數(shù)學(xué)文化節(jié)的專項調(diào)查顯示，我校學(xué)生對本校數(shù)學(xué)文化節(jié)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(shù)學(xué)的消極看法。

老師在授課過程中通過大力宣傳，鼓勵學(xué)生加入數(shù)學(xué)協(xié)會，積極參加數(shù)學(xué)文化節(jié)、數(shù)學(xué)知識競賽等校園文化活動，不但能開闊視野，體會數(shù)學(xué)的樂趣，感受到數(shù)學(xué)應(yīng)用與生活方方面面緊密結(jié)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(fā)展教育理念也是深度契合的。

2.3融入實驗環(huán)節(jié)，夯實教學(xué)效果

數(shù)學(xué)本身就是抽象的，包含了很多符號和計算推導(dǎo)，單純講解理論知識難免讓學(xué)生覺得枯燥乏味。教師可以在教學(xué)中增加數(shù)學(xué)建模類知識的講解，并利用數(shù)學(xué)軟件對相關(guān)內(nèi)容進行展示，從簡單模型入手，通過適當(dāng)分配實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。如講解微積分中導(dǎo)數(shù)與微分的應(yīng)用章節(jié)時，可利用Matlab軟件課堂上繪制函數(shù)曲線圖，從圖形上直觀地呈現(xiàn)出函數(shù)的性態(tài)特征，給予學(xué)生更形象的展示，從而更好的理解相應(yīng)概念；講解線性代數(shù)的線性方程組問題，可通過Lingo軟件快速計算出結(jié)果，弱化基本運算的檢查，重在引導(dǎo)學(xué)生對背后方法的掌握，拓展運籌規(guī)劃類問題的思路：講解概率論及數(shù)理統(tǒng)計等課程時，可以結(jié)合SPSS、Excel等軟件對大量數(shù)據(jù)進行快速分組匯總，進一步做統(tǒng)計分析及推斷。

通過融入課堂實驗環(huán)節(jié)，既加強學(xué)生對基本理論的理解，也能提高學(xué)生對數(shù)學(xué)的認知，為進一步自行研究以及解決實際問題提供技術(shù)支持。此外，還能創(chuàng)新教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思維，對于一些表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生進一步推薦其參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，通過集訓(xùn)比賽充分挖掘潛力，通過高規(guī)格競賽錘煉，不但為學(xué)校增添榮譽，同時形成以點帶面的效應(yīng)，為培養(yǎng)更多的復(fù)合型人才夯實基礎(chǔ)。

2.4小組合作促競爭，混合教學(xué)添動力

針對當(dāng)前教學(xué)模式與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合度不深，缺乏創(chuàng)新性的問題，教師應(yīng)開拓教學(xué)理念，學(xué)習(xí)移動慕課混合式教學(xué)方法，善用網(wǎng)上優(yōu)秀慕課資源，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)工具的使用，引導(dǎo)學(xué)生進行分組合作式學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，形成以學(xué)生為主體，教師主導(dǎo)的課堂模式。

通過移動端平臺開設(shè)一個互動式課堂，對班級學(xué)生實施“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)”的均衡分組，保證小組內(nèi)成員有效交流溝通，分享合作學(xué)習(xí)的知識成果。同時精心設(shè)置與課程相關(guān)的主題討論，學(xué)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(jié)習(xí)題課或期中測試也可以采取小組任務(wù)式來進行，通過提前發(fā)布項目任務(wù)，督促各組進行定期交流匯報，學(xué)生講解，教師點評，及時指出優(yōu)點及不足，組間的相互競爭也能促進學(xué)生積極思考，較好地調(diào)動學(xué)習(xí)熱情（圖1）。

充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)合線下課堂來進行混合式教學(xué)，有效傳遞學(xué)習(xí)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(xué)生利用碎片時間進行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)；開辟線上留言區(qū)通過設(shè)定教學(xué)主題供學(xué)生進行自由討論，回答優(yōu)秀者可獲得加分獎勵。通過與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的手段，不但能推行混合式教學(xué)方法，更能激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)動手實踐能力，掌握高效學(xué)習(xí)的方法，可謂一舉多得（圖2）。

3結(jié)語

新工科背景下，針對大學(xué)數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)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(guān)系到課堂質(zhì)量的好壞和學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)；從大方面看，則關(guān)系到創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的變革、學(xué)生未來就業(yè)指向及社會發(fā)展。從教學(xué)目標(biāo)上重新審視教學(xué)模式，樹立以人為本的教育理念，通過構(gòu)建“增強數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)，提高應(yīng)用實踐能力”為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生樹立自主學(xué)習(xí)的意識，持續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，對于新工科背景下教學(xué)方法和課堂模式的改革創(chuàng)新都具有深遠意義。

基金項目：2020年度武漢學(xué)院校級重點科研項目“基于OBE分組合作多維任務(wù)驅(qū)動式的學(xué)習(xí)效度研究”（編號：KYZ202002）

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