新工科背景下高校数学金课建设标准研究_游磊.pdf

收稿日期:2023222基金项目:本文系江苏省教育厅社科联项目“高职院校公共基础课 金课 建设的探索与实践”(项目编号:2021SJA2043)。作者简介:游磊(1984)，女，江苏姜堰人，讲师，主要从事高等数学教育、信息化教学研究。新工科背景下高校数学金课建设标准研究游磊，沈小雨(江苏旅游职业学院基础部，江苏扬州225131)摘要 新工科背景下，社会对工科人才的需求发生较大转变，数学教育作为工科人才培养不可或缺的课程体系，需树立与时俱进的思想理念。本文立足于传统工科数学教学存在的问题，阐述新工科对高校数学教学提出的新要求，继而通过树立明确教学目标、打通教学内容壁垒、创新数学教学方法、重塑考核评价体系、建设一流师资队伍等维度，推进高校数学金课建设与教育改革发展，提升数学教学效果与新工科人才培养质量。关键词 新工科;高校数学;金课建设 中图分类号G642 文献标识码A 文章编号 2096711X(2023)08018803doi:103969/jissn2096711X202308070 本刊网址http:/wwwhbxbnet新工科理念是围绕国家战略发展、国际竞争形式及立德树人要求，为我国工程教育改革指出的新方向和新路径。近年来，国家贯彻落实中国制造 2025、一带一路、互联网+等战略，推动了新经济的繁荣发展，对工程人才的要求日益提高，推动我国工程教育的改革已经迫在眉睫。新工科建设背景下，高校数学课程应着力提高教学质量，通过数学金课建设，实现数学知识教学与新工科专业教育的紧密关联，发挥新工科理念的指导作用，以数学教育改革推动工科人才培养质量的提升。一、传统工科数学教学存在的问题传统工科数学教学中，诸多现实问题的掣肘影响着人才培养质量，具体总结为:首先，教学内容更新迟缓。高校数学课程教学划分为高等数学、线性代数、概率论与数理统计、离散数学、复变函数、积分变换，课程设置与教学内容长期未更新，虽有教材更新但教学内容大同小异，创新性严重不足，特别是新工科、新产业等相关理念，在高校数学教学内容中体现极少。其次，教学模式和方法缺少创新性。长期以来，工科专业数学课程教学，均以教师教为中心，忽视学生学的需求和能力，导致学生对数学学习兴趣偏低。同时，数学课程与工科专业教学相互割裂，二者的脱节影响着数学教学服务人才培养，难以实现工科人才培养目标。再次，考核评价体系匮乏，单一考核方式无法获取客观准确评价结果。工科专业数学课程考核评价，多以期末考试为主导，重点考查学生理论知识掌握度，导致学生成为应试教育机器，难以形成创新意识和数学思维能力，即便掌握数学知识仍无法解决实际工程问题。最后，师资队伍综合素质水平有待提高，现有数学教师多为理论型，对工科专业的了解匮乏，无法将数学知识紧密联系工科实际问题，不利于培养学生的问题意识和解决问题能力。二、新工科背景下对高校数学教学提出新要求新工科是基于互联网、工业智能技术基础上，对工程技术人才培养体系予以优化。其中包括大数据、人工智能、空天技术、区块链、云计算、虚拟现实等新建的工科专业，亦涵盖了机器人、智能建造、智能制造、智能医学、云计算和机器人等新兴技术，推动传统工科专业的转型升级。前者指向的是全新领域，后者则是传统工科专业的理念、标准、内容、方法均需要全方位的升级改造。新工科理念的提出，对高校数学教学提出全新要求，具体包括以下几方面:第一，教学内容层面。新工科背景下，各类新兴数字产业快速发展，使得原本高校数学的教学内容，已经无法适应新工科专业人才的培养需求。不仅要求教学内容与时俱进更新，同时也削弱了原本教材中经典教学内容的重要性。第二，数学知识交叉运用层面。新工科的发展加速了各项技术的较差融合发展，而任何现代学科的较差融合发展，数学建模和方法均是坚实的理论基础。因此，要求高校数学教学中，亟需打破常规的学科知识教学方法，推动学科知识的交叉融合，培养学生良好的学生学科思维模式。第三，要求培养学生良好创新思维能力、实践能力。新工科建设是国家创新驱动发展背景下，高等教育采取的必要改革应对措施，在人才培养的过程中，致力于促进国家经济和产业的发展，强化国家在工科领域的国际竞争能力。对此，高校数学教学需发挥应有的作用和价值，应加强数学与工科专业的融合，在传授数学基础知识的同时，将侧重点放在其创新思维和实践能力发展层面。第四，培养学生解决实际工程问题的能力。在我国加入 华盛顿协议 之后，培养擅长解决复杂工程问题的人才至关重要，亦是新工科建设和发展的难点所在。数学学科知识在解决问题方面的作用不可替代，需要在数学教学中，培养学生数学知识的创新应用意识，循序渐进提高其解决工程问题的能力。三、新工科背景下高校数学金课建设标准与策略(一)树立明确教学目标新工科背景下，各类信息技术融合发展形成新兴产业形态，改变了社会生产生活方式，多学科知识和技术的交叉融合，对高校数学教育提出了更高要求，必须注重与其他学科881湖北开放职业学院学报(2023)第 36 卷第 8 期总第 342 期的融会贯通。为了实现数学学科与其他学科的紧密关联，打造高质量数学金课，依赖数学公式讲解、刷题和考试，无法实现这一目标。因此，应结合新工科专业实际与数学金课建设标准，树立明确的教学目标。其一，数学金课建设不能忽视理论基础教育，需要让学生掌握解题技巧，挖掘学生的内在潜能，围绕新工科人才的培养要求，将数学思维能力纳入学科教学目标。其二，结合数学学科特点，为学生展示数学的内涵及美感，激发学生的学习兴趣和动力。其三，注重培养学生创新意识与能力，使学生在数学及专业领域深入探索。总之，新工科背景下高校数学金课建设，需要面向未来、契合数学教育改革发展的方向，在宽泛的教育大纲下细化教学目标，培养学生的理性思维、分析思考能力、推理能力等。(二)打通教学内容壁垒基于新工科背景下对高校数学教学提出的新要求，数学学科教学需顺应社会发展与产业转型升级，并做好教学内容的调整和优化，其中既要做加法、亦要做减法。一方面，应解决数学学科与工科专业教育的脱节问题，增加二者的教学关联度，充分发挥数学学科为专业育人服务的功能。另一方面，推动高校数学学科教学内容的融会贯通，解决知识之间的壁垒问题。高校数学课程设置可以分别采取定制和套装两种模式，其中定制指的是充分了解新工科专业学生需求，打造量身定制的数学教学内容;套装模式则是围绕数学知识结构的合理性与科学性，提炼和总结新工科专业必备教学内容。继而不仅要教授数学基础知识，更要有效训练学生的数学思维能力、解决问题能力、数学建模能力，真正打造高校数学金课，保障新工科人才培养质量。其一，做好教学内容的融会贯通和加减法。工科教学内容设置需要在做好综合考量，包括知识结构的科学性、合理性和完整性，立足于广大新工科专业的学习与能力发展对数学知识的需求，着重通过数学学科教学培育创新能力，实现教学内容的相互融通。例如，针对传统工科专业的数学课程内容模块进行科学划分，打造新型数学课程教学体系，避免教学内容的重复性。譬如，无论是高等数学、线性代数、数理统计课程教学中，均会为学生讲授空间概念，然而数学教师的不同讲解方式方法，反而会影响学生对空间概念的理解。这样一来，大学生有更多时间探究新知识点，实现数学知识的高效学习，有益于实现数学教学目标。高校教研组在编写教材过程中，需要在综合考虑新工科专业的实际需求，对于其中过于晦涩难懂的知识而言，通常容易引发学生的厌学心理，可以适当进行删减。而新工科发展视域下，对数学软件、数值方法等有了新需求，在高校数学教学内容中应实时补充，完善数学金课教学内容体系。其二，数学教师应打破固有思维模式，不再过度追求数学教学内容的连续性，对数学知识进行调整和优化，与新工科人才培养目标高度契合，继而形成对学生而言量身定做的数学知识内容。且教学内容应重点突出实用性、应用性，为新工科专业学生的深入学习奠定坚实基础。具体来说，高校数学教师可以重构数学知识模块，在现有教学内容基础上，增设数学实验模块，培养学生运用数学知识和软件，解决实际工程问题的能力。另外，在新工科数学教学全过程中，均应高度重视学生数学建模能力培养，应结合新工科专业实际问题设置建模案例，在解决问题的同时学习工科专业知识，推动二者的深度融合，在学科知识交叉中激发学生数学学习兴趣和动力。(三)创新数学教学方法新工科背景下，高校数学金课建设需改变现有教学方法，围绕新工科人才培养目标和数学需求，推进教学方法的改革与创新，具体从以下四个维度着手:第一，强调学的重要性，转变传统的教学思维模式，从教过渡为学。高校数学教师应加强数学学科金课建设的研究，重新进行课堂教学角色定位，在导师的位置上引领学生探究数学知识，掌握数学解决问题能力，推动数学学科高质量金课建设。同时，加强学生的主动学习意识引导，让学生从被动接受数学知识，转变为主动探究、主动解决问题，凸显学生的数学学习主体性、积极性，使学生面对各类实际问题时，能养成主动思考意识。第二，依托现代信息技术手段推进金课建设。现代网络信息技术的高速发展，改变了传统工科数学教育模式，各类新颖的教学思维、教学技术、教学模式和教学方法应运而生，且微课、慕课等网络学习平台，打破了常规数学教学的局限性。当前信息技术在高等教育领域广泛运用，但如何依托现代信息技术推动数学学科教学改革，打造高质量的数学金课，仍有待深入探索和研究。在数学课堂教学过程中，教师应巧用信息技术创设教学情境，设置问题引导，激发学生的好奇心和探究欲，继而积极参与和融入课堂，养成良好的数学抽象化思维。另外，数学教师应积极拓展线上教学平台，实施线上线下混合式教学模式，为学生提供灵活、多样化的数学学习渠道，培养学生主动学习能力，使金课建设更高效、更高质量。第三，基于问题导向调整数学学习模式。面对新工科理念对数学教学的新要求，课堂知识教学应转变为问题导向，通过教师巧妙设计数学问题，学生积极踊跃回答，形成良好的课堂教学氛围，在师生交流互动中，增强学生数学学习兴趣和动力，巩固数学知识的掌握度。另外，数学教师亦可以围绕新工科实际问题，运用探究式学习法，通过教师提出相关问题后，由自主探究解决问题，厘清数学理论的规律，为学生新工科领域的发展奠定坚实基础。第四，注重学生综合能力培养，发挥协同育人功效。新工科背景下，高校数学教学不仅要传授基础理论知识，更要注重综合能力培养，包括抽象思维能力、逻辑推理能力、分析建模能力、数据处理能力，继而在面对复杂的工科问题时，能利用所学数学知识予以解决。在数学金课建设的过程中，应加强数学学科与新工科专业的联系与融通，减少过量的数学运算推理等内容。数学教师应秉持因材施教、因专业施教的基本原则，立足于新工科人才培养实际，通过数学知识整合、数学实践锻炼等，让数学与专业教学之间优势互补，切实培养学生的综合能力，为新工科专业人才的职业发展奠定坚实基础。另外，高校数学教师可以利用网络平台，为新工科专981第 36 卷第 8 期总第 342 期2023 年 4 月(下)湖 北 开 放 职 业 学 院 学 报Journal of HUBEI Open Vocational CollegeVol36No8(GenNo342)Apr(last half)2023业学生搭建课外学习社区，使学生自主学习和探究，实现对数学课堂教学的进一步拓展延伸，提升学生数学学习效率和质量。(四)重塑考核评价体系新工科背景下要求高校数学金课建设，重塑考核评价体系，运用新颖的考核观念、方式和内容，获取客观准确的教学评价结果，为金课建设提供反馈信息和改进依据。首先，重塑考核观念，改变考核评价的侧重点，主要围绕学生的数学思维能力、创新能力、实践能力等进行考核。数学教师应明确数学金课建设的要求，以创新的考核评价体系，弥补传统考核的弊端和问题，发挥考核评价对金课建设的积极作用。其次，优化考核评价方式，摒弃开卷、闭卷的知识考核方式。基于新工科背景下，对人才的综合素质和能力提出更高要求，数学学科考核评价应通过闭卷考试、在线测试、面试、研究报告等多样化形式，全方位了解学生的数学学习情况。对于数学竞赛、数学研究中取得优异成绩的学生，可以在考核评价时适当加分