基于新工科背景下應用型人才培養的高等數學教學改革

黃立壯 李甲聰 孫鳳芝 賴福芳

摘 要：針對新工科背景下應用型人才培養的高等數學教學存在問題：傳統教學方法陳舊、教學理念滯后、人文情懷關注不夠、課程考核評價單一、過度強調媒體教學、教師運用新媒體技術準備不足。根據這些存在問題，提出如下解決措施：對傳統教學進行升級、教學理念與時俱進、加強學生人文情懷教育、課程考核多元化、熟悉媒體技術，強化現代媒體教學與傳統教學的有機統一，根據這些措施，跟教學改革前相比較，教學效果顯著提升，為實際教學提供參考價值。

關鍵詞：新工科;應用型;高等數學;教學改革

中華民族要實現全面復興，人才培養是至關重要。有關統計表明，我國擁有世界上最大規模的工程教育。據媒體報道，2020年高校畢業生預計874萬人，工科類畢業生將近三分之一。但是，部分高校人才培養地位不是清晰，常常存在工科教育與理科教育等同化，兩者之間認知存在模糊認識，導致工科培養存在知識結構體系方面的缺陷。基于此，高等數學教學改革勢在必行。

一、高等數學教改革的必要性

首先，從國家層面來看，我國經濟發展進入新的發展臺階，經濟結構多元，傳統的高等數學教學難以適應新工科學生培養需求。新工科人才培養必須是適應經濟發展需要的復合型人才。因此，只有實行新工科教育才能更多地輸送現代化合格人才。其次，從地方本科高校人才轉型培養需要來看，隨著國家“一帶一路”戰略的實施，經濟社會需要各種應用型人才，新經濟的發展對高校專業人才培養提出了新的挑戰，現有的教學模式基本是傳統教學模式，不適應教學的需要。新工科的建設不能坐而論道，要與時代、社會發展相結合，要體現到人才培養的實踐之中。也就是應用型本科高校培養的新工科生相對傳統工科生來說結構復雜，培養的人才是多學科交叉的復合型人才。

二、高等數學教學改革的現狀

（一）傳統教學存在的問題

1.傳統教學方法陳舊

傳統教學，基本一個教室，一個黑板，一支粉筆就可以上課，使用廣泛，影響深遠。高等數學教學還沒有與現代科學技術有效地結合[1]。在實際教學中，受困于現有的條件，教學依然遵循過去的教學模式，這與現代培養的模式有點脫節，教學落后，課堂氣氛難生動活躍，這導致了學生對高等數學學習的興趣，筆者每次上重修班，都做一項調查，結果顯示：80%重修的學生對高等數學沒有興趣，原因之一是教學出了問題。

2.教學理念滯后

教學理念是教學的關鍵部分，不同的教師，教學理念領悟參差不齊，這也導致了相同的學習和相同職稱，實際教學差別大。以前高等數學教學時，老師總是向學生介紹數學的解題方法，方便通過考試，卻不怎么講解和將來發展緊密聯系的數學觀念，因此，學生畢業后不可能通過高等數學理論真正地解決問題[2]。有些教師教學為了學生學習通過就行，有些也不考慮學生的需求，一味的講解知識，不管學生是否聽懂，強行灌輸知識，導致高等數學課堂氣氛低沉，學生無法理解，這也是教師教學理念不清楚，目標不明確導致。

3.人文情懷關注不夠

高等數學教學不僅僅是教學生知識，通常而言高等數學是非數學專業的理工學生的必須課，但也有文科類學生也要學習高等數學，高等數學的確是一門難學的學科，不同學科對高等數學學習的需求不同，同一個老師上課，只關注教學，教學之外一概不管，以為教育管理學生是學校學工處，班主任，輔導員的職責，跟任課教師無關。這無形中給本來對高等數學沒有信心的同學，更加難學，如此下去，學生得不到人文關懷，對高等數學失去應用的信心。據筆者上的高等數學課調查統計數據顯示，60%重修學生認為任課教師對學生人文關注不夠。

4.課程考核評價單一

傳統的教學考核方式評價單元化，對于教師而言，解放一部分精力，但對學生而言，難以反映出學生真實的學習能力。考核方式也局限于傳統的試卷測試考核，以分數定檔次，缺乏對學生實際應用能力的考查，不利于學生對所學知識的運用和實踐[3]。

（二）新興媒體技術教學存在的問題

1.過度強調媒體教學

隨著物聯網技術和人工智能的興起，教學方式多樣化發展，現在網課教學、ppt教學、微信平臺等傳媒教學大受到教師熱衷。高等數學由于是一門注重實際操作教學，全部采用媒體教學，盡管教學直觀形象生動，能極大提高課堂教學積極性，但也忽略了高等數學也有它教學特殊的一面。因為高等數學教學例子多，公式符號復雜，有時候事先安排的例子隨課堂深入或許不適合，需要教師即時舉例，這個時候黑板的作用優勢就體現出來。教師教學要看到不同學科教學的特殊性，不能盲目追求新興媒體教學。

2.教師運用新媒體技術準備不足

高等數學結合媒體教學，形式多樣，多媒體將圖、文、動畫等合理的結合成一體，能夠更直觀、清晰的展示教學內容[4]，極大激發課堂教學氣氛，直觀形象傳授教學知識。但是面對物聯網技術準備不充分，不熟練物聯網技術，運用不充分，在實際教學中出現技術問題，一旦沒準備多種預案，可能會出現課堂教學不可控現象。

三、新工科背景下人才培養的高等數學教學改革的若干思考

（一）對傳統教學進行升級

面對行業的需求，傳統的教學并不能培養復合型新工科人才，從教學實踐的角度，對“新工科”理念下大學數學公共基礎課程的教學模式需要轉變，在教學中要根據實際需要提出不同的教學方法，千萬不能面對不同學科的需求采用相同的方法教學。筆者結合自己的教學實踐，采用不同的教學方法。例如上非重修班的教學，首先根據學生實際情況分成幾個興趣探索組，每組有組長，組員若干，不同學科的同學一起，針對學科不一樣，給予不同的數學題目，讓他們意思討論思考。除了基本的日常教學之外，有時候布置教學任務，對某節課內容讓學生自主探索，最后每組抽出代表上黑板演示。最后教師總結，盡量動員每位學生參與，提高學生教學參與。面對重修的同學，教學根據學生基礎，教學重在講解，更多采用討論、合作、啟發等方式教學，豐富課堂氣氛。提高學習熱情。也可以采用案例式教學，總之教學手段必須多元化，面對不同學科對象的學生采用不同的方法教學，這是新工科教學的要求。跟傳統課堂教學相比，在注重課堂教學質量之外，也要充分務實課堂之外的教學需求.例如建立討論組、qq群、微信平臺。學生有問必答，同一個問題，根據學生專業的特點，給出不同的解答。總之根據新工科的特點，教師知識儲備多樣，解答才能靈活，學生的能力才會多樣化。或者根據學生特點，組織幾次數學開放性探索活動，通過活動提高學習興趣。

（二）教學理念與時俱進

教師接受教育層次高低、教師認知視野、愛好專業程度直接或間接影響教師教學理念的更新，因此教師的數學教育觀念要及時更新。首先，教師必須加強教學探索，不斷探索出自己特色的教學理念，在教學實施中，通過教學總結上升到教學科研層面，再反哺教學，如此循壞，教學才能取得長久的進步;其次，教師不能一味專注教學，也要加強走出去，及時進行選擇對教學有提升的講座或培訓，通過這些活動促進教學理念的及時更新，有助于教學的進步，更好適應新工科的教學需要。最后，教師要定期開高等數學數學教研活動，定期分析教學的現狀以及當前高等數學先進的教學理念，及時分析整理，以備更好地服務教學需要。地方性本科高等教育，通常而言，走的是是應用型人才培養之路，培養目標是培養大批具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才。因此，教師的教學理念要注重理論教學與培養技能能力相結合，在講授理論知識必須實用、夠用為原則，注重學生實踐能力和應用能力有機結合，面對多種學科交叉融合，教師必須具有較好的數學功底和相關的學科背景，有限的教學資源在不同專業背景下，高等數學教學要結合學科特點實施相應的教學，只有教師具備這樣的教學理念才能及時更新教學理念，更好服務好教學。

（三）加強學生人文情懷教育

教師既要理論扎實，豐富的情感投入。課堂融入情感教育，對學生成長是很重要，你投入多少，學生真真實實感受到。因此在教育面對全體，設計教學目標要有針對性，注重情感投入和人文素養，科學倫理的取舍，這對培養學生復合型創新能力有極大的幫助。課堂教學，要及時穿插社會主義核心教育觀，健全大學生人格教育，例如，講授拉格朗日中值定理，要講授趣味的科學家成長歷史，如何為科學獻身的高尚情操，激發學生對科學興趣。同樣，教師不能注重知識的講解，要注意學生個性差別，面對不同的學生要實施個性人文關懷，關心學生，注重學生人文情懷投入，培養正確的知識價值取向，才能培養出復合型人才，服務社會經濟的發展。

（四）課程考核多元化

學習完課程，考核就是對學習評價的一種方式，評價單一不能反映學生真實水平。因此，課程考核要多元化。有些同學可能平時上課睡覺玩手機，但是考前突擊，應付式考試。針對這種形象。筆者針對高等數數學考核，設計如下：平時成績占10%，具體包括課堂表現、課堂考勤、平時筆記、作業、分組探索等。每一個小項實行扣分制，一般平時分不及格，那么學生的總評均不及格;期中成績占30%，具體包括期中考試卷面成績以及平時測試成績，每次測試均設一定的權重，統計期中測試不及格者，期末總評均不及格;期末考試成績占30%，卷面不及格者，總評均不及格。總評不及格均需要補考，補考不通過者要再次重修。與單元化考核相比，多元化考核，更能全面考核學生綜合能力，學生學習能力才能最大限度激發出來，增強學生的學習信心，鍛煉學生復合型能力，從而達到高等數學教學的目的。

（五）熟悉媒體技術，強化現代媒體教學與傳統教學的有機統一

現代人工智能的發展，傳統的教學模式不能適應新工科培養人才的需要，教師教學要跟傳統教學有機結合統一，作為一名教師既要熟練掌握傳統的教學技能，也要掌握現代媒體技術。例如數學方面SPSS、matlab、maple等軟件，幾何畫板軟件，GGB軟件，Office辦公軟件等。高等數學教學即有傳統教學又有媒體技術輔助，課堂教學才能最大限度提高課堂教學，這是新工科教學的目的。

四、課程教學改革的效果

筆者從事高等數學教學將近五年，第三年開始，采用新的教學方法。每個學期均上高等數學重修課，筆者根據自己的教學總結出一套教學方法，如前面所述，克服傳統教學的一些弊端。筆者嚴格按照這些教學改革的措施，成效比較明顯，學生考勤率幾乎100%，學生積極性提高，總評成績均有一定提高，學生不及格率比較少。通過教學改革，教師的教學以及科研水平均有一定的提高，邊教學邊發現問題，及時總結改進，因材施教，提高教學質量，更好地培養復合型新工科人才。

參考文獻：

[1]李關民.基于應用型人才培養模式的高等數學課程教學改革的實踐與探索[J].校企合作，2016（30）：138-139.

[2]張黎黎.應用型人才培養中高等數學的教學改革策略[J].中小企業管理與科技，2019（11）：146-147.

[3]田潔.高等數學課程教學改革與應用型人才培養探討[J].銅仁學院學報，2014，16（4）：181-183.

[4]李朗，石啊蓮.應用型人才培養模式下高等數學教學改革探索.淮陰師范學院學報（自然科學版），2015，14（3）：72-74.