新工科視域下高等數(shù)學教學改革路徑研究

摘 要 新工科的興起以及國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，進一步推動了高等教育改革發(fā)展?，F(xiàn)代工程科技越來越強調(diào)跨學科融合和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而高等數(shù)學作為一門通識性學科，是科技、科研、科學發(fā)展的基礎(chǔ)。高等數(shù)學教育亟須轉(zhuǎn)變觀念、擁抱創(chuàng)新，從應對科技變革與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的角度出發(fā)，借助新穎的教學理念和先進的教育技術(shù)，使教學更貼近工程實際需求。針對高等數(shù)學教學中存在的問題，從課程設(shè)置、教學模式、評價體系等方面建立適應新工科發(fā)展的教學新模式，以培養(yǎng)更多創(chuàng)新型、應用型數(shù)學人才。

關(guān)鍵詞 新工科；高校；數(shù)學；教學；改革

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.31.021

Research on the Path of Advanced Mathematics Teaching Reform from

the Perspective of New Engineering

LYU Xiyuan

（Chongqing Finance and Economics College， Chongqing 400021）

Abstract The rise of new engineering disciplines and the implementation of the national innovation driven development strategy have further promoted the reform and development of higher education. Modern engineering technology increasingly emphasizes interdisciplinary integration and the cultivation of innovative abilities， and mathematics， as a general discipline， is the foundation of technology， scientific research， and scientific development. College mathematics education urgently needs to change its mindset and embrace innovation. From the perspective of responding to technological changes and industrial restructuring， it should use innovative teaching concepts and advanced educational technologies to make teaching more in line with the practical needs of engineering. To address the problems in mathematics teaching， establish a new teaching model that adapts to the development of the \"new engineering\" field from the aspects of curriculum design， teaching mode， and evaluation system， in order to cultivate more innovative and applied mathematics talents.

Keywords new engineering; universities; mathematics; teaching; reform

高等數(shù)學作為理工類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在新工科理念下，需要與工程實踐更好地滲透融合，強調(diào)應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程提供知識引導，實現(xiàn)學生工程素質(zhì)和科學素養(yǎng)的有機結(jié)合。在新工科計劃啟動后，各大高校應積極進行理工科類課程的改革探索與實踐，不斷提升教育水平以契合新時代的教育要求[1]。一些學者從不同角度對新工科的內(nèi)涵和建設(shè)路徑進行了探討，強調(diào)新工科的“新”包括新興、新型和新生三個層面，即新課程門類的孕育、對傳統(tǒng)學科的改革和創(chuàng)新、不同學科間的交叉融合，為高校加強理工類專業(yè)建設(shè)提供了參考，并為其建立符合自身特點的人才培養(yǎng)模式提供了思路。

1" 新工科的內(nèi)涵及其對于高等教育改革的要求

新工科理念著眼于國家戰(zhàn)略發(fā)展、國際競爭形勢以及立德樹人的要求，為工程教育改革指明了新的方向和路徑，以滿足新經(jīng)濟時代對工程人才的要求。隨著“一帶一路”倡議、中國制造2025、“互聯(lián)網(wǎng)+”等戰(zhàn)略的實施，對工程人才的要求不再局限于技術(shù)層面，而是需要與國家發(fā)展戰(zhàn)略相契合，工程教育應緊密結(jié)合國家戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新能力、實踐能力和國際競爭力的工程人才，為社會經(jīng)濟的升級和轉(zhuǎn)型提供有力支持。尤其面對國際競爭形勢的變化，國家高新科技領(lǐng)域發(fā)展亟須高水平、高素質(zhì)的人才，要更加注重培養(yǎng)學生的國際視野、跨文化溝通能力和全球化思維，使他們能夠勝任國際化的工作環(huán)境，為國家贏得更多的國際競爭優(yōu)勢。新工科理念也強調(diào)立德樹人的重要性。工程人才不僅需要具備扎實的專業(yè)技能，還需要具備良好的職業(yè)道德、社會責任感和創(chuàng)新精神，為社會可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻。

2" 高等數(shù)學課程教學改革的現(xiàn)狀與問題

2.1" 課程體系建設(shè)缺乏實踐導向

在一些高校的數(shù)學課程中，理論知識教學比重較大，在一定程度上忽略了學生實際應用的需求，學生在學完數(shù)學課程后，難以將所學知識有效地應用于實際問題的解決，缺乏對工程實踐的直接適應能力[2]。課程體系的構(gòu)建不僅需要堅實的理論基礎(chǔ)，還應強調(diào)實踐導向和與工程實踐的有機融合，而當前數(shù)學教學體系的構(gòu)建更多地偏向于理論層面，忽視了對實際問題的深入探討。另外，數(shù)學實際應用范圍廣泛，涉及眾多學科領(lǐng)域。現(xiàn)行課程體系未能與其他學科有機結(jié)合，未能通過實際案例和項目導向的方式，將數(shù)學知識融入工程實踐中，學生的數(shù)學應用能力較弱，無法更好地適應未來職業(yè)環(huán)境的復雜性與多樣性。

2.2" 教學模式過于單一，互動性不高

首先，在高等數(shù)學教中，一些教師仍以單一的教學手段進行知識傳授，難以引起學生的興趣，也無法激發(fā)他們的思考和創(chuàng)造力[3]。課堂上缺乏多樣性的教學方法，使得學生對數(shù)學的學習體驗單一，影響了他們對數(shù)學的深入理解和應用。其次，在傳統(tǒng)的大班教學環(huán)境中，學生數(shù)量龐大，很少提出問題或進行討論，課堂上很難形成有效的師生互動，缺乏主動參與的機會。此外，由于教學方法單一，課堂上缺乏互動性的教學活動，課堂氛圍相對沉悶，難以激發(fā)學生的學習熱情，使得數(shù)學的學習變得枯燥乏味。

2.3" 教學評價重結(jié)果輕過程

數(shù)學是一門邏輯思維緊密且具有較強抽象概念的學科，學生在學習過程中學習情況存在偏差，其評價方式也應考慮不同學生的學習差異。但部分高校的評價體系過于注重結(jié)果，對學生實際學習狀況的判斷不夠準確。尤其在應試壓力下，學生更傾向于通過死記硬背和機械式學習來獲取高分，而忽略了對數(shù)學思維、問題解決能力的真正提升[4]。另外，結(jié)果導向的評價方式會使教育變得功利化，而忽略了教育本身的價值，甚至部分學生會“為了考試而學習”，對于學生未來的職業(yè)發(fā)展和終身學習都帶來不利影響。

3" 新工科視域下高校數(shù)學教學改革的路徑

3.1" 以新工科理念為基礎(chǔ)，構(gòu)建實踐性強的課程體系

新工科理念強調(diào)培養(yǎng)學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力，在構(gòu)建高等數(shù)學課程體系時，需要將這些要素有機融入教學，以更好地適應當前社會的需求。

新工科視域下的數(shù)學課程體系應注重實踐性，加強與工科專業(yè)知識的融合，確保數(shù)學知識的實際應用性，可以引入實際案例、工程項目等，培養(yǎng)學生將數(shù)學知識應用于實踐的能力[5]。將數(shù)學與工科、理工科等相關(guān)學科的課程有機結(jié)合，開設(shè)交叉學科的課程，如數(shù)學與物理、數(shù)學與計算機科學的交叉課程，促使學生更好地理解數(shù)學在不同領(lǐng)域的應用，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)。在設(shè)計高等數(shù)學課程體系時，需要在課堂例題的選擇上作出調(diào)整，以平衡理論與實踐內(nèi)容，提升數(shù)學與專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)度，使高等數(shù)學更加貼近工科專業(yè)的實際應用，提升數(shù)學在工程科技中的支撐作用。在教學中，除了培養(yǎng)學生的數(shù)學計算能力外，還應融入數(shù)學概念、背景和數(shù)學史，增加工程應用的數(shù)學實例，從而提高學生學習數(shù)學的興趣。另外，新工科背景下的數(shù)學教學體系應注重創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。教師應積極開展創(chuàng)新性的數(shù)學項目、設(shè)計性的數(shù)學問題，引導學生從不同角度思考問題，培養(yǎng)他們獨立思考和創(chuàng)新的能力。

在課程整合和安排方面，需要充分考慮數(shù)學實驗模塊與其他課程內(nèi)容的銜接和協(xié)調(diào)，以確保教學的連貫性和有效性。在此過程中，可以采取分散式或集中式的教學安排，根據(jù)課程特點和實驗內(nèi)容進行靈活調(diào)整。一是采用分散式教學安排，將數(shù)學實驗模塊分布在不同的數(shù)學課程中，與相關(guān)的數(shù)學理論知識相結(jié)合，以豐富課程內(nèi)容和提升教學效果。例如，在線性代數(shù)課程中，可以設(shè)置與矩陣運算相關(guān)的實驗項目，讓學生通過實際操作加深對矩陣理論的理解和掌握；在微積分課程中，可以安排與導數(shù)和積分計算相關(guān)的實驗內(nèi)容，幫助學生加強對微積分概念的理解和應用。二是采用集中式教學安排，將數(shù)學實驗模塊作為獨立的課程單元，集中安排在特定的時間段內(nèi)進行教學和實踐，以突出實驗教學的重要性和特色，提高學生的學習興趣和參與度。

3.2" 以學生學習需求為主，構(gòu)建交互式強的教學模式

第一，構(gòu)建線上線下混合式教學模式，整合信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段，以滿足學生個性化的學習需求，提升教學效果。首先，線上線下混合式教學模式的構(gòu)建應側(cè)重于在線上平臺上建設(shè)全面而豐富的教學資源，如高質(zhì)量的數(shù)字化課件、交互性強的在線視頻講解、實時在線答疑等，并通過在線平臺發(fā)布與課程內(nèi)容相關(guān)的拓展性學習材料，包括案例分析、實際應用場景和相關(guān)領(lǐng)域的前沿知識，以激發(fā)學生對數(shù)學的興趣。其次，混合式教學模式強調(diào)線上線下相互融合，要充分利用線上平臺的互動性，提高師生之間的互動與合作，及時解答學生疑問，還可開展小組討論，激活課堂氛圍。最后，混合式教學模式要依托現(xiàn)代技術(shù)手段，實現(xiàn)線上線下教學內(nèi)容的有效銜接。教師可以采用教學管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對學生學習情況的實時監(jiān)測與反饋，為教師提供精準的教學數(shù)據(jù)支持，并通過在線評估與測試，個性化地指導學生，提高教學效果。

第二，采用問題導向教學方法。在以往的數(shù)學教學中，教師是知識的傳授者，而學生則是被動接受者。采用以問題為導向的學習模式，設(shè)計富有啟發(fā)性的問題，能引導學生積極思考和討論，激發(fā)他們的學習興趣和主動性。在課堂上，學生可以通過討論和合作，共同探討問題的解決方法，從而提高課堂的活躍度和學生的參與度。在解決問題的過程中，學生需要運用所學的數(shù)學知識和技能，分析問題、提出假設(shè)、尋找解決方法，并進行驗證和總結(jié)，幫助學生鞏固和應用所學的數(shù)學知識，還能夠培養(yǎng)其邏輯思維、創(chuàng)造力和解決實際問題的能力，為其未來的學習和工作奠定良好基礎(chǔ)。

第三，采用個性化、差異化的教學方法。在新工科視域下，高校數(shù)學教師應秉持因材施教、因?qū)I(yè)施教的原則，將教學內(nèi)容緊密結(jié)合新工科人才培養(yǎng)的實際需求，以此為學生奠定堅實的數(shù)學基礎(chǔ)。在教學過程中，教師需要根據(jù)學生的學習情況和特點，采取個性化的教學方法和策略，靈活調(diào)整教學內(nèi)容和教學方式，以滿足不同學生的學習需求。同時，要注重培養(yǎng)學生的綜合能力，包括抽象思維能力、邏輯推理能力、分析建模能力、數(shù)據(jù)處理能力等，采用案例分析、項目實踐等方式，讓學生了解數(shù)學在工程實踐中的重要性和應用價值。

3.3" 以學生全面發(fā)展為目標，構(gòu)建多元化考核評價體系

高校數(shù)學教學的改革必須以學生全面發(fā)展為目標，著眼于培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才。為此，需要構(gòu)建一個多元化的考核評價體系，以更全面、綜合的方式評估學生的學業(yè)水平和綜合素養(yǎng)。該評價體系應注重學科知識的深度和廣度，同時兼顧學生的實際能力、創(chuàng)新潛力以及團隊協(xié)作等方面，培養(yǎng)既具備專業(yè)技術(shù)水平又具備廣泛知識和實踐經(jīng)驗的工科專業(yè)人才。

在課堂表現(xiàn)評價方面，觀察學生在課堂上參與討論、提出問題、解答問題等表現(xiàn)，以及互動題的得分情況和學生的投稿、彈幕參與情況，全面了解學生的學習態(tài)度、理解程度和表達能力，并鼓勵學生積極參與課堂活動，增強他們的學習動力和自信心，同時也可以促進師生之間的互動和交流。

在作業(yè)和小組討論評價方面，通過布置不同類型和難度的數(shù)學作業(yè)，其中包含前測、后測和課件學習，全方位檢測學生的學習進程。在小組討論中，學生可以分享觀點、交流思想，共同解決問題，培養(yǎng)學生的合作精神和團隊協(xié)作能力。與此同時，也可將實驗報告、項目成果等納入作業(yè)評價，評估學生的實踐能力和創(chuàng)新潛力，引導學生進行實際操作和實踐項目，將理論知識應用到實際問題中，培養(yǎng)他們解決實際問題的能力。

基于以上評價，教師可以根據(jù)學生的反饋意見和評價結(jié)果，并結(jié)合學生的學習情況和興趣特點，及時調(diào)整教學策略和教學內(nèi)容，提出更具挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的問題，設(shè)計更豐富多彩的實踐項目。還可與其他教師交流和合作，分享教學經(jīng)驗和教學資源，借鑒他們的成功做法和教學創(chuàng)新，提高自己的教學水平和教學效果。

4" 結(jié)語

在新工科視域下，高等數(shù)學教學改革是為了培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和實際應用技能的工程科技人才，在此過程中，要努力突破傳統(tǒng)數(shù)學教育的束縛，注重將數(shù)學知識與實際工程問題相結(jié)合，打破傳統(tǒng)教學模式，構(gòu)建多元化的教學體系，從而提高學生的實際操作能力，適應新時代對工程科技人才的需求，推動高校數(shù)學教學創(chuàng)新發(fā)展。

基金項目：重慶財經(jīng)學院2020年度在線開放課程項目“微積分I”（2020ZX09）。

參考文獻

[1] 張平，陳慧玲.以生為本理念下高校數(shù)學項目式學習研究[J].湖北開放職業(yè)學院學報，2023，36（19）：174-176.

[2] 劉麗華，鄧方安，陳濤，等.新工科背景下地方高校人才培養(yǎng)模式與建設(shè)路徑——以信息與計算科學專業(yè)為例[J].陜西理工大學學報（社會科學版），2023，41（3）：84-92.

[3] 游磊，沈小雨.新工科背景下高校數(shù)學金課建設(shè)標準研究[J].湖北開放職業(yè)學院學報，2023，36（8）：188-190.

[4] 李繼成，趙小艷，李艷馥，等.凝練大學數(shù)學教改課題，引領(lǐng)指導大學數(shù)學課程建設(shè)和教學改革[J].大學數(shù)學，2023，39（2）：125-126.

[5] 種孝文，許慧.高校數(shù)學公共基礎(chǔ)課線上線下混合式教學模式研究[J].白城師范學院學報，2023，37（2）：115-118.