面向新工科相关专业的高等数学课程教学改革

【摘要】高等数学课程是理工类院校一门非常重要的基础课程，对新工科相关专业的学生培养质量起着举足轻重的作用。随着现代科学技术，特别是以计算机技术的飞速发展为代表的信息时代的到来，高等数学课程的教学方法无论是在教学内容方面还是在教学方法上也应该进行相应的改革，这样可以更好地适应培养现代工程技术人才的需要。本文探索了一种面对新工科相关专业的高等数学教学方法，从新工科相关专业和高等数学教学现状等方面对该教学方法进行了阐述和分析。

【关键词】高等数学教学  新工科  教学方法

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）25-0080-02

一.新工科建设的内涵

2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。我校作为一所工科优势突出的高校，设置有多个新工科本科专业，因此，加强新工科专业的课程建设，尤其是数学基础课程的建设尤为重要。

新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。也就是说，新工科专业需要培养基础扎实的复合型人才。新工科的内涵决定了新工科专业的以下特征：

1.新工科各专业不仅强调问题导向，更强调战略导向。新工科建设必须站在战略全局的高度，以战略眼光和战略思维加快理念转变，深化教育改革，既为支撑传统产业转型升级等当前需要培养人才，又要为支撑新型产业培育发展等未来需求培养人才。

2.新工科建设要将经济社会发展需求体现在人才培养的每个环节，围绕产业链、创新链从建设理念、建设目标、建设任务、建设举措等方面进行创新性变革，重塑工程教育，而不是旧范式下细枝末节的修补。

3.新工科建设是一个系统工程，需要从系统的角度积极回应社会的变化和需求，并将培育发展和改造提升传统工科作为一个系统，设计一个教育、研究、实践、创新创业的完整方案，为工程教育改革发展不断提供新动力。

4.新工科是更高层次的开放式工程教育，应以开放促改革、促创新，对外加强国际交流与合作，对内促进工程教育资源和教育治理的开放，加快形成对外开放和对内开放深度融合的共建共享大格局。

如上所述，无论是新工科的创新性要求、系统化需求，还是从各专业开放融合发展需要，数学作为一门工科专业的基础学科，对其教学模式进行改革，教学内容进行更新，教学手段进行改造，都是极为重要的。

二、高等数学教学中需要适应新工科建设的几个方面

1.教学方法仍然延续传统教学法。教学方法是关系到教学效果的重要因素，对高等数学而言，教学方法的改进尤为重要。大部分教师现在仍采用的定义-定理-例题-练习-作业的授课形式，实质上就是“填鸭式”教学。发达国家的高等数学教学比较重视数学思想和方法的教育，具有启发性，运用启发式教学方法，启发学生主动学习、主动思考、主动实践，对学生是授之以渔而不是授之以鱼。

2.课程教学内容陈旧，与工程专业应用脱离。要进行教学方法的改革，需要有新颖的有吸引力的教学内容和实际案例来激发学生的学习兴趣。多年来，高等数学教学内容基本上是公共数学教材的简化，内容与工程应用脱节，过多地强调一元函数的极限、导数、积分。比如，三角函数作为纯理论数学是不可缺少的，在物理学中的应用也是深入的，但在经济领域几乎找不到它的应用，而在高等数学里却花了很多的精力去介绍。实用性强的数学知识又没有介绍，比如，银行存款问题、彩票问题、投资风险问题、优化决策问题等等，这些热门问题的相关数学知识，又很少做出系统的介绍。这不但使得课程内容过于抽象和难以理解，还使得学生感觉不到数学的价值在哪里，继而对数学的学习失去兴趣。

3.适合于新工科专业的高等数学教学资源库建设缺乏。很多高校、专业的高等数学课程均已建设了一定数量的教学资源库，但是这些资源库一是缺乏统一规划设计，不同教学环节的资源存在重复、冲突;二是缺乏个性化定制，无法实现面向不同专业、不同年级、不同学生的个性化定制。

鉴于目前高等数学课程教学内容和教学手段不能很好地适应新工科专业对数学的需求变化，本项目针对新工科的特征，探索面向新工科相关专业的高等数学课程教学内容改革，对于提高新工科专业人才培养质量具有重要的意义。

三、探索性的几点建议

1.探索构建适应新工科专业人才培养的高等数学教学模式内容。在人才培养过程中，把高等数学知识实例与应用移动互联网、云计算、大数据等技术相结合，突出以学生为中心设计教学内容。

2.结合新工科专业的特点，广泛列举在工程应用等方面的应用实例。数学概念从工程应用实例引出，并能给出实际应用涵义的解释，以使学生深刻理解数学概念，建立数学概念和工程应用之间的联系，逐步培养新工科专业类学生的数学思维方式和数学应用能力。

3.将数学思想与方法贯穿整个教学内容的讲解，重视数学知识的应用，培养学生应用数学知识解决实际问题的意识与能力。以数学的基本内容为主线，重点讨论在工程中实际的数学基础知识，数学与信息技术、电子信息、机械设计制造及自动化等相关专业进行有机结合。

4.构建适应多样化需求的新工科专业教学资源库。基于新工科各专业培养目标需求，构建涵盖教材、案例、题库、视频等完善的教学资源库，实现不同专业、不同年级的教学资源既互相兼容又逐步提高的目的，且根据专业、班级、课程、学生等的不同特点实现个性化推荐。

5.构建适应行业、区域需求的地方高校计算机类新工科专业人才培养的创新创业实践平台。通过各类科技创新创业大赛引导，结合专业优势，组建以应用创新为导向的创新创业实践兴趣小组，搭建科技创新创业实践平台。

6.通过研究工程应用案例驱动的高等数学教学方法，建立与高等数学教学内容相关的教学案例库和工程应用习题库;通过在高等数学教学过程中实施工程案例驱动的教学方法，提高面向新工科专业的高等数学课程教学质量。

四、教學改革前景展望

1.产学研协同育人和创新创业教育。多数地方高校无法获得与高等教育发达地区高校相同的信息产业环境，学生实践教学缺少与高科技产业企业合作的机会，或者校企合作衔接不畅、学生培养与产业需求贴合不够紧密，对高等数学课程的重要性认识也就不够。这是需要解决的一个关键问题。

2.利用信息技术改造教学方式和教学手段。近年来，MOOC、SPOC、翻转课堂等教学理念、方式和手段方兴未艾，且在很多国内外知名高校得到广泛应用。但目前地方高校严重落后，不能适应新技术的变化。

五、小结

本文探索了一种高等数学教学方法，新工科相关专业背景下的教学方法，通过研究该教学方法，提出了以学生为中心，广泛列举工程应用实例，构建适合多样化需求的新工科专业教学资源库以及创新创业实践的教学方法的实施。通过这些方式，可以激发学生的学习兴趣，提高学生尤其是新工科专业学生解决实际问题的能力，具有较好的推广价值。

参考文献：

[1]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究.2017（02）.

[2]黄炜.高等数学教学改革探索[J].职业时空，2009（4）：1-2.

[3]孙丽华，赵恩良，徐启程.高等数学教学改革探索[A].第十届沈阳科学学术年会论文集（教育科学与边缘科学分册）[C].2013.

作者简介：

唐雷雨，女，硕士研究生，从事数学教学研究。