面向新工科相關(guān)專業(yè)的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革

【摘要】高等數(shù)學(xué)課程是理工類院校一門非常重要的基礎(chǔ)課程，對新工科相關(guān)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量起著舉足輕重的作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是以計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為代表的信息時(shí)代的到來，高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)方法無論是在教學(xué)內(nèi)容方面還是在教學(xué)方法上也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的改革，這樣可以更好地適應(yīng)培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術(shù)人才的需要。本文探索了一種面對新工科相關(guān)專業(yè)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法，從新工科相關(guān)專業(yè)和高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀等方面對該教學(xué)方法進(jìn)行了闡述和分析。

【關(guān)鍵詞】高等數(shù)學(xué)教學(xué)? 新工科? 教學(xué)方法

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）25-0080-02

一.新工科建設(shè)的內(nèi)涵

2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。我校作為一所工科優(yōu)勢突出的高校，設(shè)置有多個(gè)新工科本科專業(yè)，因此，加強(qiáng)新工科專業(yè)的課程建設(shè)，尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的建設(shè)尤為重要。

新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，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)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。也就是說，新工科專業(yè)需要培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)的復(fù)合型人才。新工科的內(nèi)涵決定了新工科專業(yè)的以下特征：

1.新工科各專業(yè)不僅強(qiáng)調(diào)問題導(dǎo)向，更強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)略導(dǎo)向。新工科建設(shè)必須站在戰(zhàn)略全局的高度，以戰(zhàn)略眼光和戰(zhàn)略思維加快理念轉(zhuǎn)變，深化教育改革，既為支撐傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等當(dāng)前需要培養(yǎng)人才，又要為支撐新型產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展等未來需求培養(yǎng)人才。

2.新工科建設(shè)要將經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求體現(xiàn)在人才培養(yǎng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈從建設(shè)理念、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)、建設(shè)舉措等方面進(jìn)行創(chuàng)新性變革，重塑工程教育，而不是舊范式下細(xì)枝末節(jié)的修補(bǔ)。

3.新工科建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從系統(tǒng)的角度積極回應(yīng)社會的變化和需求，并將培育發(fā)展和改造提升傳統(tǒng)工科作為一個(gè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一個(gè)教育、研究、實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的完整方案，為工程教育改革發(fā)展不斷提供新動力。

4.新工科是更高層次的開放式工程教育，應(yīng)以開放促改革、促創(chuàng)新，對外加強(qiáng)國際交流與合作，對內(nèi)促進(jìn)工程教育資源和教育治理的開放，加快形成對外開放和對內(nèi)開放深度融合的共建共享大格局。

如上所述，無論是新工科的創(chuàng)新性要求、系統(tǒng)化需求，還是從各專業(yè)開放融合發(fā)展需要，數(shù)學(xué)作為一門工科專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，對其教學(xué)模式進(jìn)行改革，教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，教學(xué)手段進(jìn)行改造，都是極為重要的。

二、高等數(shù)學(xué)教學(xué)中需要適應(yīng)新工科建設(shè)的幾個(gè)方面

1.教學(xué)方法仍然延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)法。教學(xué)方法是關(guān)系到教學(xué)效果的重要因素，對高等數(shù)學(xué)而言，教學(xué)方法的改進(jìn)尤為重要。大部分教師現(xiàn)在仍采用的定義-定理-例題-練習(xí)-作業(yè)的授課形式，實(shí)質(zhì)上就是“填鴨式”教學(xué)。發(fā)達(dá)國家的高等數(shù)學(xué)教學(xué)比較重視數(shù)學(xué)思想和方法的教育，具有啟發(fā)性，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動思考、主動實(shí)踐，對學(xué)生是授之以漁而不是授之以魚。

2.課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，與工程專業(yè)應(yīng)用脫離。要進(jìn)行教學(xué)方法的改革，需要有新穎的有吸引力的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際案例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多年來，高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容基本上是公共數(shù)學(xué)教材的簡化，內(nèi)容與工程應(yīng)用脫節(jié)，過多地強(qiáng)調(diào)一元函數(shù)的極限、導(dǎo)數(shù)、積分。比如，三角函數(shù)作為純理論數(shù)學(xué)是不可缺少的，在物理學(xué)中的應(yīng)用也是深入的，但在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域幾乎找不到它的應(yīng)用，而在高等數(shù)學(xué)里卻花了很多的精力去介紹。實(shí)用性強(qiáng)的數(shù)學(xué)知識又沒有介紹，比如，銀行存款問題、彩票問題、投資風(fēng)險(xiǎn)問題、優(yōu)化決策問題等等，這些熱門問題的相關(guān)數(shù)學(xué)知識，又很少做出系統(tǒng)的介紹。這不但使得課程內(nèi)容過于抽象和難以理解，還使得學(xué)生感覺不到數(shù)學(xué)的價(jià)值在哪里，繼而對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)失去興趣。

3.適合于新工科專業(yè)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)資源庫建設(shè)缺乏。很多高校、專業(yè)的高等數(shù)學(xué)課程均已建設(shè)了一定數(shù)量的教學(xué)資源庫，但是這些資源庫一是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，不同教學(xué)環(huán)節(jié)的資源存在重復(fù)、沖突;二是缺乏個(gè)性化定制，無法實(shí)現(xiàn)面向不同專業(yè)、不同年級、不同學(xué)生的個(gè)性化定制。

鑒于目前高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段不能很好地適應(yīng)新工科專業(yè)對數(shù)學(xué)的需求變化，本項(xiàng)目針對新工科的特征，探索面向新工科相關(guān)專業(yè)的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容改革，對于提高新工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義。

三、探索性的幾點(diǎn)建議

1.探索構(gòu)建適應(yīng)新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)模式內(nèi)容。在人才培養(yǎng)過程中，把高等數(shù)學(xué)知識實(shí)例與應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，突出以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。

2.結(jié)合新工科專業(yè)的特點(diǎn)，廣泛列舉在工程應(yīng)用等方面的應(yīng)用實(shí)例。數(shù)學(xué)概念從工程應(yīng)用實(shí)例引出，并能給出實(shí)際應(yīng)用涵義的解釋，以使學(xué)生深刻理解數(shù)學(xué)概念，建立數(shù)學(xué)概念和工程應(yīng)用之間的聯(lián)系，逐步培養(yǎng)新工科專業(yè)類學(xué)生的數(shù)學(xué)思維方式和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

3.將數(shù)學(xué)思想與方法貫穿整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的講解，重視數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題的意識與能力。以數(shù)學(xué)的基本內(nèi)容為主線，重點(diǎn)討論在工程中實(shí)際的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，數(shù)學(xué)與信息技術(shù)、電子信息、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化等相關(guān)專業(yè)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

4.構(gòu)建適應(yīng)多樣化需求的新工科專業(yè)教學(xué)資源庫?；谛鹿た聘鲗I(yè)培養(yǎng)目標(biāo)需求，構(gòu)建涵蓋教材、案例、題庫、視頻等完善的教學(xué)資源庫，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、不同年級的教學(xué)資源既互相兼容又逐步提高的目的，且根據(jù)專業(yè)、班級、課程、學(xué)生等的不同特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦。

5.構(gòu)建適應(yīng)行業(yè)、區(qū)域需求的地方高校計(jì)算機(jī)類新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺。通過各類科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽引導(dǎo)，結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢，組建以應(yīng)用創(chuàng)新為導(dǎo)向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐興趣小組，搭建科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺。

6.通過研究工程應(yīng)用案例驅(qū)動的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法，建立與高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)案例庫和工程應(yīng)用習(xí)題庫;通過在高等數(shù)學(xué)教學(xué)過程中實(shí)施工程案例驅(qū)動的教學(xué)方法，提高面向新工科專業(yè)的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量。

四、教學(xué)改革前景展望

1.產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。多數(shù)地方高校無法獲得與高等教育發(fā)達(dá)地區(qū)高校相同的信息產(chǎn)業(yè)環(huán)境，學(xué)生實(shí)踐教學(xué)缺少與高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)合作的機(jī)會，或者校企合作銜接不暢、學(xué)生培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求貼合不夠緊密，對高等數(shù)學(xué)課程的重要性認(rèn)識也就不夠。這是需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。

2.利用信息技術(shù)改造教學(xué)方式和教學(xué)手段。近年來，MOOC、SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)理念、方式和手段方興未艾，且在很多國內(nèi)外知名高校得到廣泛應(yīng)用。但目前地方高校嚴(yán)重落后，不能適應(yīng)新技術(shù)的變化。

五、小結(jié)

本文探索了一種高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法，新工科相關(guān)專業(yè)背景下的教學(xué)方法，通過研究該教學(xué)方法，提出了以學(xué)生為中心，廣泛列舉工程應(yīng)用實(shí)例，構(gòu)建適合多樣化需求的新工科專業(yè)教學(xué)資源庫以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的教學(xué)方法的實(shí)施。通過這些方式，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生尤其是新工科專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，具有較好的推廣價(jià)值。

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作者簡介：

唐雷雨，女，碩士研究生，從事數(shù)學(xué)教學(xué)研究。