“雙一流”高校數(shù)學學科競賽實踐教學模式及管理的探索與研究*

潘志剛 王璐

（西南交通大學 數(shù)學學院 四川成都 611756）

一、“雙一流”高校數(shù)學人才培養(yǎng)模式改革的時代要求

2017年9月，教育部印發(fā)了《關(guān)于公布世界一流大學和一流學科建設(shè)高校及建設(shè)學科名單的通知》[1]，以進一步開放競爭激發(fā)高等教育建設(shè)活力，建設(shè)長效的動態(tài)調(diào)整機制。全國各高校經(jīng)過第一輪的建設(shè)發(fā)展，2022年2月14日，教育部公布第二輪“雙一流”名單。較第一輪而言：新增7所高校，共計新增專業(yè)8個。與此同時，給予公開警示（含撤銷）的首輪高校共15所，其中涉及的建設(shè)學科共計16個。另外，一流大學與一流學科并沒有像第一輪那般予以公布，說明國家旨在淡化一流大學與一流學科大學之間的區(qū)分，而是更加專注于具體學科的建設(shè)。作為基礎(chǔ)學科的數(shù)學學科，特別是進入21世紀以來，從未有哪門學科能像數(shù)學一樣，成為所有學科的基礎(chǔ)。正如費茵曼曾說：“如果沒有數(shù)學語言，宇宙似乎是不可描述的。”當今高校的數(shù)學教育，不僅需要選拔性地培養(yǎng)數(shù)學家，更需要培養(yǎng)具有寬厚基礎(chǔ)與良好數(shù)學素養(yǎng)的公民，以便將其所學的數(shù)學理論、思維等應(yīng)用于其日后所從事的行業(yè)，做到將數(shù)學的內(nèi)涵與其他學科緊密結(jié)合，相得益彰。美國科學基金會數(shù)學部主任Eisenstenin認為：“很多項目的創(chuàng)新背后的推動力其實就是一切科學和工程的數(shù)學化。”數(shù)學學科競賽是與課堂教學或其他學科交叉的新技術(shù)應(yīng)用緊密相連的課外科技活動，旨在完成以解決實際問題為導向的競賽項目，提升大學生團隊合作、思維與創(chuàng)新、多學科交叉等能力。學校通過“以賽促教、以賽促學、以賽促改”，促進教學改革，提升課堂教學質(zhì)量；學生通過數(shù)學學科競賽可極大激發(fā)學習數(shù)學的熱情，拓展知識視野，改善面對困難的態(tài)度。學校通過數(shù)學學科競賽涌現(xiàn)出一批批優(yōu)秀的數(shù)學青年學者，為國家的建設(shè)尤其是高精尖技術(shù)領(lǐng)域提供高素養(yǎng)、精尖對口的科技人才。西南交通大學作為教育部直屬重點高校，近年明確提出“工科登峰、理科振興、文科繁榮、生命跨越”四大學科行動計劃，以“雙一流”成果建設(shè)為導向。其中，理科振興對于工科登峰、生命跨越具有先導性作用與基礎(chǔ)性地位。我校數(shù)學學科于2018年順利通過教育部一級博士點評估，當下正處于積極建設(shè)的發(fā)展階段。

二、數(shù)學學科競賽實踐教學模式的新內(nèi)容

實驗教學及競賽是一流本科教育的重要組成部分，是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。自2005年起，教育部啟動了國家級高等學校實驗教學示范中心評選和建設(shè)，各省份和高校也投入大量經(jīng)費用于本科教學實驗室建設(shè)，其目的是提高本科實驗教學質(zhì)量，提升本科生創(chuàng)新實踐能力。以實驗教學平臺建設(shè)為支撐，本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和能力訓練也得到了長足發(fā)展。西南交通大學依托數(shù)學學院實驗中心、數(shù)學學習中心、大學生公共數(shù)學學習基地在數(shù)學學科競賽的實踐教學方面進行了前期的實踐與探索。

1.課程思政融入數(shù)學類學科競賽

用好學科競賽實踐教學這個主渠道，將思想政治教育貫穿學科競賽實踐教學體系中，建立課程思政及專業(yè)競賽教學有機融合、相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展的實踐育人模式，見圖1。

圖1 課程思政融入數(shù)學類學科競賽流程圖

同時，充分利用當前在線教育優(yōu)勢，已建立課程思政案例庫及課程思政類MOOC。同時，開展來自真實世界的數(shù)學問題的分析并求解，努力將思想政治元滲入實踐教學的考核中。比如，在“數(shù)學分析”這門專業(yè)課里，首先就會講到研究變量數(shù)學的有力工具——“極限”這個概念，我們可以注意到，該思想孕育于古希臘時期，而我國也早在魏晉時期劉徽的割圓術(shù)“割之彌細，所失彌少，割之又割，以至于不可割，則與圓合體，而無所失矣”正體現(xiàn)了極限的思想，接著南北朝的祖沖之利用劉徽的割圓術(shù)計算11次，分割圓得到12288邊形，得到了圓周率π≈ 3.1415929。教師讓同學們在學習“極限”這一概念之前了解其發(fā)展歷程，既提升了課堂氣氛，又增加了文化自信。

2.多維度、多層次開展數(shù)學學科競賽的實踐教學

開設(shè)了“數(shù)學建模競賽訓練”及“市場調(diào)查分析競賽訓練”兩門低年級通識式教育，同時形成了高年級學生參加SRTP、個性化實驗等研究性學習等特色教學模式。重新建立以數(shù)字化資源為代表的新型競賽及教學資源，與校外企業(yè)聯(lián)合開展在線網(wǎng)絡(luò)教學，并順利通過教育部產(chǎn)學研協(xié)同育人項目。

（1）新增兩門通識課程

校內(nèi)開設(shè)兩門通識課程即“數(shù)學建模競賽訓練”及“市場調(diào)查分析競賽訓練”，實現(xiàn)教學與競賽的互通式學習。

（2）在線課程資源開發(fā)

依托教育部高等教育司產(chǎn)學研協(xié)同育人項目“數(shù)學建模在線課程資源建設(shè)及開發(fā)”，同時借助于某網(wǎng)絡(luò)科技平臺，開設(shè)了《數(shù)學建模方法及競賽精講》在線SPOC課程。截止到課程結(jié)束，課程打開次數(shù)317292次，全國共有28個單位選課。上述內(nèi)容作為某網(wǎng)絡(luò)科技平臺優(yōu)秀案例進行了官網(wǎng)報道。

3.學科競賽實踐教學有機融入交大“五課堂”

構(gòu)建并實施交大“五課堂”融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)及實踐模式，具體包括傳統(tǒng)教室內(nèi)課堂、課外社團活動、校外各類社會實踐、參加國際競賽及e-learning學習平臺，實現(xiàn)學生的全過程學習。依托上述“五個課堂”，項目構(gòu)建了“泛在”學科競賽實踐教學課堂的新型學習模式，見圖2。

圖2 “泛在”學科競賽實踐教學課堂的新型學習模式

4.堅持育人為本，構(gòu)建三級能力培養(yǎng)體系[1]

學院以“堅持發(fā)展基礎(chǔ)數(shù)學，建設(shè)以應(yīng)用、計算與數(shù)據(jù)科學為特色的西南交通大學數(shù)學學院”為發(fā)展目標。堅持育人為本，構(gòu)建“基礎(chǔ)-實踐-創(chuàng)新拔尖”的多級能力培養(yǎng)體系，要求數(shù)學學科專業(yè)學生筑牢基礎(chǔ)、勤于實踐、勇于創(chuàng)新。強調(diào)學生學好數(shù)學專業(yè)課，掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識為基礎(chǔ)；積極參加導師、校企合作項目等教學科研實踐，將課堂上的專業(yè)知識跨學科交叉[2]運用到實際問題中，在實踐中檢驗學習成效、鍛煉實踐能力；借助學校組建的茅以升學院、拔尖班等小班教學模式，鼓勵師生在教學科研中勇于創(chuàng)新。

三、數(shù)學學科競賽實踐教學的管理模式

1.構(gòu)建“國賽-省賽-校賽”的梯級競賽組織體系

為了更好地管理數(shù)學學科競賽（主要以全國大學生數(shù)學建模競賽、全國大學生數(shù)學競賽及全國大學生市場調(diào)查與分析大賽等為主），往往根據(jù)比賽層次的不同，參賽名額會有一定限制，采取校級比賽由學生社團自行組織、班級組委會協(xié)辦；國家、省級比賽則由學校教務(wù)處、資實處等部門牽頭，學院負責協(xié)調(diào)落實相關(guān)競賽環(huán)節(jié)，層層選拔學生參加省賽-國賽。這樣既有利于保障意向參與學生的覆蓋面，又能通過不同層次的實踐提升參賽學生的數(shù)學學科的競賽水平。

2.精準優(yōu)化管理策略

（1）學科競賽宣傳

良好的學科競賽氛圍與鼓舞人心的宣傳緊密結(jié)合。學校教務(wù)處、資實處實踐教學科、學院實驗中心等部門高效組織相關(guān)學科競賽工作，在每年相應(yīng)的時間節(jié)點通過多媒介加大宣傳力度，烘托競賽氛圍，提升學生參賽的積極性。落實制定校內(nèi)競賽方案、賽前培訓、場地網(wǎng)絡(luò)等后勤保障工作[3]。

（2）競賽團隊管理與獎勵制度[4]

教務(wù)處、資實處實驗教學科、學院實驗中心等職能部門協(xié)同管理，聯(lián)合形成一套完整的制度，包括“學科競賽輔導費用核算辦法、獎勵規(guī)定”等并對其保有最終的解釋權(quán)。學院組建了數(shù)學建模教師團隊和數(shù)學競賽教師團隊，該團隊職稱結(jié)構(gòu)合理，參賽經(jīng)驗豐富，并鼓勵年輕教師積極參與，不時吸收新鮮血液，保證團隊的活力。學院實驗中心與競賽團隊將學科競賽以項目形式立項管理，細化競賽規(guī)則，突出院級數(shù)學學科競賽專業(yè)特色。數(shù)學學科競賽團隊突出團隊負責人在競賽教學實踐過程中的核心領(lǐng)導地位，全面負責學科競賽教學實踐活動的開展，打造團隊文化和價值引領(lǐng)，充分調(diào)動團隊成員的積極性，保持團隊成員個體專業(yè)差異優(yōu)勢的同時，促進團隊心理默契和能力集約，負責學生競賽培訓、選拔、比賽指導等環(huán)節(jié)。獎勵包括三個層面：教師、學生、學科競賽管理者。指導教師年底核算一定的工作量及相應(yīng)獎勵，實行多勞多得的原則；學生在國家級、省級、校級競賽獲獎可獲得保研加分、評獎評優(yōu)、獎金、創(chuàng)新學分等；對學科競賽管理者核算一定的教學科研服務(wù)分，納入年底核算全年工作量。

3.組建學生科研社團及近年成果

成立數(shù)學建模協(xié)會等團隊，依托學生社團進行第二課堂下的合作學習，以學生為中心，組織學生參加全國大學生數(shù)學建模競賽，積極調(diào)動學生的主觀能動性與團隊合作。競賽成績在全國范圍有較強影響力：2015-2019年共獲得國家一等獎22隊，國家二等獎26隊，四川省一等獎192隊，省二等獎156隊，省三等獎132隊；全國大學生數(shù)學建模競賽2016、2017年均獲得了國家獎項全滿貫成績；2016年學校獲美國大學生數(shù)學建模競賽最高獎項（SIAM獎），2020年學校獲美國大學生數(shù)學建模競賽Outstanding獎；2021年4月17日，第11屆全國大學生數(shù)學競賽決賽在武漢大學舉行，我校學子獲得國家一、二、三等獎各一項，其中，茅以升學院交通運輸專業(yè)周明璽同學榮獲非數(shù)學專業(yè)組一等獎，數(shù)學學院數(shù)學與應(yīng)用數(shù)學專業(yè)汪立言、茅以升學院數(shù)學與應(yīng)用數(shù)學專業(yè)苗浩冉同學分別榮獲數(shù)學專業(yè)組二、三等獎。據(jù)悉，第11屆全國大學生數(shù)學競賽分為預賽和決賽，初賽報名人數(shù)170787人，參賽高校849所。參加本次決賽的有來自全國31個賽區(qū)204所高校的605名學生。此次決賽分為數(shù)學類高年級組、數(shù)學類低年級組和非數(shù)學類三個組別進行，最終共產(chǎn)生一等獎120名、二等獎187名、三等獎241名。作為衡量高校基礎(chǔ)教學水平和數(shù)學課程建設(shè)的全國統(tǒng)一賽事，全國大學生數(shù)學競賽目前已成為全國影響最大、參加人數(shù)最多的高水平學科競賽。2020、2021連續(xù)兩年榮獲全國大學生市場調(diào)查與分析大賽中獲得5項全國一等獎，獲獎數(shù)量及質(zhì)量位列全國第一[5-6]。

結(jié)語

“雙一流”學科建設(shè)的背景下，數(shù)學已成為基礎(chǔ)學科王冠上那顆最璀璨的寶石。數(shù)學學科競賽是促進數(shù)學創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效手段，也是高校數(shù)學學科教學質(zhì)量評估的重要內(nèi)容。加強數(shù)學學科競賽實踐教學模式及管理的多元探索永遠在路上。