面向新工科的大学数学基础课程体系构建与研究

吴延红

摘 要：自2017年2月“新工科”提出至今，对“新工科”的研究已经涉及其方方面面。大学数学对新工科专业人才的培养起到基础性作用，对人才的各方面能力培养起到举足轻重的作用。文章主要研究的是新工科背景下大学数学基础课程体系的构建问题。分别从大学数学课程体系构建与新工科专业人才培养的辩证统一关系、大学数学师资队伍建设、大学数学课程体系框架及与此相适应的教学模式的建立几个方面对大学数学课程体系相关方面进行了研究。

关键词：新工科；大学数学；课程体系；线上线下

“回归工程”“工程教育范式转移”“再造工程教育”等口号的提出，无一不体现出创新工程教育的一种国际发展趋势，在这个意义上，“新工科”概念在中国的提出即为工程教育的理论与实践探索提供了一個全新的视角，同时也是对国际工程教育的改革和发展作出的本土化回应，在很大程度上丰富了工程教育“中国经验”和“中国模式”的内涵。

“新工科”主要以大数据、云计算为主要特点，新工科专业以培养创新型和复合型人才为主，大学数学是工科院校和所有工科专业一门非常重要的理论基础课，主要以培养学生的计算能力、逻辑思维能力、实际应用能力、团结协作能力和创新能力为己任，学生只有掌握大学数学的知识才可以更好地学习各门专业课，为专业课学习打下坚实的基础。

目前很多研究人员和学者对新工科的概念、内涵、理念做了较为全面的研究，同时对新工科背景下各专业课程的课程体系和模式也有很深入、全面的研究，但目前针对新工科背景下数学类基础课程体系构建[1][2]的研究还较少，鉴于大学数学在工科专业人才培养中的重要地位，对其进行深入的研究[3][4]是非常必要的。

一、新工科与大学数学课程体系的辩证统一关系

新工科所指的专业，主要是指以互联网和智能化为核心的新兴产业专业，对比传统工科专业人才，新工科主要需要的是创新能力较强，有超强实践能力的复合型人才。而随着“云计算”、“大数据”、“智能化”成为“新工科”的特色和主旋律，新工科专业人才对数学知识的运用会越来越多，比如对“大数据”的分析、处理、挖掘会用到统计学中很多的知识，“云计算”也会用到许多数学的模型的方法。大学数学的学习主要是为工科专业学生后续的专业课程学习打下良好的基础。而新工科的提出，为大学数学的教学带来了机遇，更加凸显了数学在新工科人才培养中的基础地位，同时也为大学数学的教学带来了挑战。在大数据时代、信息化社会，只靠书本上的内容已经无法满足学生对知识量的需要，作为高校数学教师，需要重新审视大学数学课程中每一个知识点，深入挖掘并研究新工科的内涵、要求，要通过学习和研究找出这些知识点与新工科专业之间的最佳契合点，然后对课程体系构建做出设计方案，以建立大学数学课程体系；同时要对整个体系的各个层面如何在培养新工科人才中起到应有的作用进行合理规划，深入透彻地研究二者之间的辩证统一关系。

二、新工科背景下大学数学师资队伍建设

在人才培养过程中，教师起着举足轻重的作用，而教师也是课程体系的实施者。“新工科”专业人才与原有工科专业有很大的不同，原有的教师队伍如何在新工科背景下顺应要求，培养出新工科要求的各种能力的人才，是一个非常重要的事情。如果想培养出创新型的卓越工程人才，教师首先应该培养自身的创新能力。新工科的新理念、新要求和新途径要求大学数学教师不能再默守陈规，什么样的师资队伍才是适合新工科的师资队伍，需要进一步去探讨和研究。

一支适应“新工科”专业人才培养的师资队伍，首先应该掌握扎实的大学数学知识体系；其次，应该掌握现代信息技术，并可以将其应用在自己的课堂教学和管理中，比如，在信息化逐渐深入的今天，可以借助信息化手段，将大学数学的知识结构进行划分，采取线上线下相结合的方式进行授课，一方面可以提高学生的学习效率，另一方面可以将更多的知识通过线上方式输送个学生。教师只有掌握了先进的现代化教育手段，才可以在教学过程中得心应手；最后，教师需要有较强的研究能力和创新能力，这样才可以在教学过程中对知识的把握更准确，在讲解知识的时候更深入。

三、建立新工科背景下工科专业学生的大学数学课程体系

要想将大学数学与“大数据”、“云计算”产生密切联系，与新工科各方面需求人才的能力需要产生联系，需要对现有的大学数学课程结构进行重新构建。

一方面，针对一些考研究生的学生，可以将大学数学课程分为数学一、数学二、数学三，然后根据学生的需求为他们开设不同的数学课程。另一方面，可以根据学生的专业特点对数学的知识结构进行划分，比如电类专业需专门开设《复变函数与积分变换》，且因为后续专业课程的需要，在《高等数学》的知识中应该拿出较多的课程去讲解积分和微分方程的知识。最后，可以根据学生的需要，开设一些适合学生的选修课程，比如数学实验、统计推断、数学软件、运筹学等，这些课程的学习会极大地满足参加学科竞赛学生的需要。比如参加数学建模的时候，学校学生在每年的数学建模竞赛中很少得到国家级奖项，学生完成的论文质量不高，一个重要的原因是学生建立的模型无法运用数学软件进行求解，指导教师因为所学专业的限制，数学软件的掌握和运用能力也不是很强，教师在这种情况下需要加强学习，然后开设不同的数学选修课，通过开设相应的选修课，学生的应用能力和解决问题的能力将会得到极大地提高，这样会改变目前学校参加数学建模竞赛的现状，同时通过这些课程的学习，工科专业学生在参加一些学科竞赛的时候，也会对参赛结果有相应程度的优化。

为了适应信息化的要求，需要掌握各种教育信息化的手段，目前高校用的比较多的就是“雨课堂”、“蓝墨云班课”、网上慕课、微课等，这些软件和课程对学生学习知识起到很大的推动作用，根据调研发现，许多学生对于这些软件和课程是比较感兴趣的，所以本次课程体系设计就在大学数学原有知识体系的基础上，选取学生较难理解的知识做成一些网上慕课MOOC或者微课推送给学生，让他们在课堂学习的基础上利用课余时间自学掌握。

四、新工科背景下构建线上线下相结合的大学数学教学模式

教学模式是课程体系一个非常重要的方面，教学模式的设计需要与不同课程的课程体系相匹配，传统的教学模式主要是课堂上教师讲，学生听。随着教学改革的逐渐深入，许多高校现在也正在大学数学的课堂上选择一些不同的教学方法，比如启发式教学法、探究式教学法和案例教学法，但是结合线上教学的还比较少。本文设计在线下教学的基础上，结合“雨课堂”，形成线下线上相结合的教学模式，线下讲解重点知识，线上向学生推送预习资料和复习资料，同时将一些选做题推送给学生，以丰富学生的数学知识。

五、新工科背景下基于层次分析的大学数学课程体系综合评价

评价是判断合理性、发现问题的最佳方式，针对构建的大学数学课程体系，可以通过调研、访谈等方式研究与之相关联的影响因素，做成评价指标和因素集，为了得出比较客观的结果，选取层次分析法得出权重，然后根据综合评判即可以得出最后的评价结果，根据评价的结果有针对性地对课程体系中存在的问题进行整改，使其越来越完善，越来越与学生培养的实际情况相吻合。

通过研究“新工科”背景下工科专业人才培养与大学数学课程之间的辩证关系，对大学数学的课程体系进行重构，师资队伍进行重建，教学模式进行重新设计与改革，评价方式更加多样化，以此对大学数学的课程体系进行全方位的改革，以使大学数学的课程体系更有利于新工科人才的培养，使培养的人才逻辑思维能力、创新能力更强，并掌握更加丰富的数学知识，以为其更好的发展和服务社会打下坚实的基础。

参考文献

[1] 马云鹏.课程与教学论[M].中央广播电视大学出版社，2002.

[2] 周凌.如何发挥教学资源的最大效益[J].中国远程教育，2004（2）.

[3] 郭晓丽，王向东.高等数学教学中落实素质教育之浅见[J].数学的实践与认识，2001（6）：761-763.

[4] 袁春燕.在高等数学课堂教学中落实素质教育[J].科技创新导报，2011（2）：136-136.

基金项目：本文为山东华宇工学院2018年度教育教学与新工科研究项目“面向新工科的大学数学基础课程体系构建”（ 编号： 2018XGK02） 阶段性成果。