關于工科高等數學課程教學與深化改革的探索

李春泉 金檢華

摘 要：針對高等數學課程在工科院校高素質人才培養中的重要作用，對工科高等數學課程建設和深化改革進行探索，提出了以課堂教學平臺為主體、數學建模實驗教學平臺和精品課程網絡交流平臺為輔相互促進的工科高等數學課程教學改革模式，為推進工科本科生數學素質教育，實現適應社會經濟發展需要的應用型人才和創新型人才培養目標開拓了新思路。

關鍵詞：高等數學；教學改革；教學平臺；素質教育；創新型人才

隨著帶有“頭雁”效應的人工智能技術的迅速發展，全球科技競爭、社會經濟發展與國際政治經濟格局等方面逐漸面臨重大而深遠的挑戰。加快發展新一代人工智能是推動我國科技處于世界領先地位、產業優化發展及生產力水平整體騰飛的重要戰略資源。習近平主席指出，人工智能具有多學科綜合及高度復雜的特征[1]。新一代人工智能需要加強基礎理論研究，在短板上主攻關鍵核心技術，加強高校人才隊伍建設，為科技創新和產業發展提供更加充分的應用型人才和創新型人才支撐。眾所周知，高等數學課程是工科重要的基礎課程之一，它的教學質量將直接影響高素質人才培養的質量[2-6]。然而，高等教育大眾化及傳統人才培養模式造成高校畢業生就業難及自主創業障礙，這成為社會亟待解決的難題之一。與此同時，高等數學課程的課時量在構建具有一流特色專業的大學的改革大潮中普遍壓縮，這種狀況與高等數學教學的需求產生顯然的矛盾。況且，隨著計算機技術及人工智能的飛躍發展，高等數學的應用領域日益廣泛，傳統的教學模式難以在有限的教學課時內實現面面俱到。現有的教學模式往往注重于基礎知識的傳授[7]，強調學生對數學專業知識的理解、解題技巧及解題能力的培養，忽視了學生自學能力、適應社會發展需要的實踐應用能力及創新能力的培養，而這些能力往往是學生畢業后適應企業行業發展所必備的素質。因此，研究高等數學課程教學與深化改革方案勢在必行。

一、開展人才培養模式改革，提高學生數學應用素質

高等數學是工科院校工科專業重要的基礎課程之一。高等數學不僅為學生學習后繼課程提供必要的數學基礎和理論支撐，而且通過高等數學的學習來培養學生的邏輯思維能力、數值計算能力、提出問題與分析問題的能力、解決實際問題的能力和應用創新的能力，還可以提高學生的數學素質，為未來從事專業工作和專門的科學研究打下堅實的基礎。

高校數學教學面臨生源復雜、數學基礎知識和能力差異大等實際問題，基于培養適應社會經濟發展需要的應用型人才和創新型人才培養目標，研究高校各專業的人才培養方案，設置能夠達到培養應用型人才和創新型人才培養目標所需要的數學知識和能力的高等數學課程教學內容體系。此教學內容應該以課堂教學平臺為主、數學建模實驗教學平臺和精品課程網絡交流平臺為輔相互促進。課堂教學平臺注重介紹基本的知識及數學思想方法，滿足不同學科對數學的基本要求。精品課程網絡交流平臺重在拓寬學生的知識面，建立網上互動式作業布置、輔導答疑模式，滿足學生自我發展的需要。根據學生提出的普遍問題，教師在課堂教學平臺面向全班學生進行進一步交流，及時解決學生在高等數學學習中遇到的中堅問題，從而提高高校人才培養質量。數學建模實驗教學平臺主要介紹數學應用的成果，發布區域企業行業提出的實際問題，激勵學生參加數學建?；顒樱酶叩葦祵W相關知識分析問題及解決問題，從而提高學生學習數學的興趣，讓學生切實體會到數學的作用，不斷提高學生的數學應用素質。

根據教育部《非數學專業類數學基礎課程教學基本要求》和《數學一、二、三研究生入學考試大綱》，充分考慮各專業人才培養方案對數學知識、數學能力和數學素養要求的不同，以及研究生入學考試數學類別的要求，依據因材施教原則，對課堂教學平臺應施行分專業分級教學模式，制定分專業分級的教學大綱和教學計劃，選擇合適的教材和教輔材料。這種教學模式可以充分調動學生學習高等數學的積極性，提高學生學習高等數學的興趣，可以使不同層次的學生在學習高等數學時都能學有所得。分專業分級教學模式的正確運用，還可以使學生明確學習目的，培養學生的數學思想、數學素養及應用創新能力。

二、提高工科院校人才培養質量和社會服務水平

提高工科院校人才培養質量，堅持以專業培養方案和社會需求為導向，注重在高等數學課程的教學實踐中發現、培養及造就人才，因材施教，構建人人能成才、人人得到發展的人才培養開發機制。應實行高等數學拔尖式競賽，選拔出拔尖學生進行重點培養，實行特殊人才特殊培養制度。

定期開展教研室教研活動，研究一般工科院校培養我國社會經濟發展需要的應用型人才和創新型人才所需數學教師教學能力的先進教育理念、務實的創新精神和科學的職業規劃，強化教學學術觀，促進教師實施研究型教學。調研國內外適用于培養應用型人才和創新型人才的大學數學教學方法，對于不同專業不同層次的教學對象，探索并構建與培養應用型人才和創新型人才相適應的教學方法。對于低層次教學班，可以構建以講授式為基礎，以問題探究式為核心，以現代信息技術的教學手段為輔助的教學方法模式。對于中間層次教學班，可以實施基于發現的探究式教學方法，開設學生研討課的教學方法。對于高層次教學班，可實施以問題驅動、融數學建模思想于教學過程的教學方法，開展數學應用到工程實際的小論文研究模式。

改革課程考核評價制度，研究適合不同專業不同層次的數學教學方法相適應的學生學習方式和考試考核模式，尤其是重學習過程和能力的公正的成績評定方法，激發學生學習的自主性，從而提高人才培養質量。通過數學建模實驗教學平臺和精品課程網絡交流平臺，培育本科生的創新精神、國際視野和綜合應用能力，促進本科生全面發展，全面推進數學素質教育，努力造就世界一流科學家和科技領軍人才。

三、推進創新平臺建設，培養工科院校本科創新人才。

當今社會，科學技術突飛猛進，新知識與新理論日新月異，社會的職業技術含量和專業化程度要求越來越高，急需大批具有創新能力、創業能力和實踐能力的高層次專門人才。

高校數學建模實驗教學平臺應定期開展專題講座活動，讓學生深入了解高等數學的中堅作用、數學建模的思想方法及重要價值。高校數學建模實驗教學平臺應定期開展全校或全國數學建模競賽活動，激勵學生自主探索尋求知識的創新欲望，培養學生的現學現用能力、數學知識應用能力、思考問題的發散思維及解決問題的創新能力。對于成果突出的學生，應激勵學生組建團隊，申報重點實驗項目，在導師的引領下，結合科研院所和企業行業提供的大數據資源，繼續深入開展實際問題的研發活動。

充分發展產學研合作教育，高校利用數學建模實驗創新平臺，基于科研院所及企業提供大量的大數據資源，以實際問題驅動激勵學生大膽提出數學問題、分析問題及解決問題，鼓勵與支持學生申報項目課題，按社會行業標準和通用標準培養工程人才，培養本科生的工程應用能力和創新能力，在平臺實踐中集聚和培養本科創新人才。

總之，現有的高等數學教學模式已經成為工科高校高素質人才培養的障礙，這使得工科高等數學教學改革勢在必行。本文提出了以課堂教學平臺為主體、數學建模實驗教學平臺和精品課程網絡交流平臺為輔相互促進的工科高等數學課程教學改革模式，推進工科本科生數學素質教育，造就適應社會經濟發展需要的應用型人才和創新型人才。

參考文獻

[1] 習近平報道專集，《習近平在中共中央政治局第九次集體學習時強調 加強領導做好規劃明確任務夯實基礎 推動我國新一代人工智能健康發展》，人民日報，2018.10.

[2] 同濟大學數學系，高等數學（第七版上下冊），北京：高等教育出版社，2014.6.

[3] 涂道興，線性代數，北京：高等教育出版社，2013.4.

[4] 李春泉，金檢華，線性代數，天津：天津大學出版社，2012.9.

[5] 李小明，謝祥俊，劉建興，概率論與數理統計，北京：高等教育出版社，2004.11.

[6] 鐘儀華，謝祥俊主編，高等數學學習指南，北京：石油工業出版社，2017.8.

[7] 劉玉良、時立文.高校數學課程教學改革存在的問題與對策.中國成人教育，2007，7.

作者簡介：李春泉，男，1980年5月31日生，漢族，湖北黃岡人，西南石油大學理學院，博士，講師，研究領域：不確定系統，多目標規劃，神經網絡。

基金項目：四川省高等教育人才培養質量和教學改革項目（X15021301019）；西南石油大學教研教改重點項目（18YJZD08）.