基于卓越工程师计划的数学类课程教学改革

李石涛，滕 勇

（沈阳工业大学基础部，辽阳 111000）

基于卓越工程师计划的数学类课程教学改革

李石涛，滕 勇

（沈阳工业大学基础部，辽阳 111000）

数学类课程作为工科专业的重要基础课程，对学生工程应用能力的培养起着重要的作用。在实施“卓越工程师教育培养计划”的背景下，提出数学类课程的设置也要进行相应的调整。以提高学生的工程能力和创新为宗旨，实施新一轮的课程体系和教学模块的改革。

卓越计划;课程改革;工程能力

2010年6月，国家教育部启动了“卓越工程师培养计划”，要求高校转变办学理念、改革人才培养模式，培养出面向世界的优秀工程技术人才，以提升我国产业的国际竞争力。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措［1－3］。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。

“卓越工程师培养计划”对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。以实施卓越计划为突破口，促进工程教育改革和创新，全面提高我国工程教育人才培养质量［4－6］。卓越计划培养的人才应该具有较强的工程实践能力与创新能力，这就要求人才的培养方案进行相适应的制定工作。

一、在实施卓越计划背景下，调整数学类课程设置的必要性

“卓越计划”的重要特点是强化培养学生的工程能力和创新能力，大学数学类课程的教育功能也要从注重学生对基础知识、基础理论和基本技能的掌握，转变为全面提高学生的工程实践和应用的综合能力，提升学生的创新意识和创新能力。卓越计划培养的工程师必须具有很强的工程实践能力，而解决实践的工程问题往往需要大量的数学能力，因此提高运用工程数学解决实际问题的能力是卓越工程师培养的重要一环。大学数学类课程的设置应围绕如何提高卓越工程师教育的工程数学能力进行设置。“卓越计划”目标远大，振奋人心，但万丈高楼，起于累土，未来的优秀工程师也是从今天的一门门课程中汲取营养，逐渐成长起来的。因此如何围绕卓越计划的培养目标进行教学方式、方法的改革与实践，是摆在所有教学工作者面前的首要问题。随着卓越工程师教育培养计划的全面推广和深入，我国高等教育改革不断深化，高等工程教育质量全面提升，对人才的培养方案、课程体系设置以及课堂教学模式都提出了全新的挑战。

计划实施以来，很多高校都制定了培养计划，现有的各高校进行的卓越计划的制定，都过多注重于专业基础课与专业课的设置，很少注意数学类课程在实施卓越计划中的改革与实践，从截至到目前发表的论文来看，涉及卓越计划过程中如何调整和优化数学类课程的研究成果非常少。而学生的创新能力也不能仅仅在学习专业课的时候才加强，应该从基础教学就开始培养学生的创新意识，动手解决工程问题的能力。卓越工程师计划要求学生有工程实践能力，创新能力。这些能力的培养不能仅仅依赖于专业课，从基础课就应该打下良好的基础，特别是数学类课程的改革与实践，对培养卓越工程师动手解决问题的能力有着重要的作用。数学是从事基础研究和高科技研究的必备基础和有力工具，许多在工程实践中取得卓越成就的科学家，都有着深厚的数学基础，数学是攻破难题的有力工具，加强运用数学工具解决工程实践问题的能力的培养是值得研究的。基于卓越工程师教育的工程数学能力的培养是值得研究的问题，特别是在如何增强学生的动手解决实际工程问题的能力方面。

二、基于“卓越计划”优化数学类课程的设置

基于“卓越计划”中的培养目标，要对大学数学类课程进行优化整合，构建以增强学生工程数学能力培养为核心的大学数学类课程体系，探索与工程实际紧密联系的大学数学类课程的教学模式。本文从大学数学课程的模块组合、大学数学类课程理论基础课与实践课的融合，大学数学类课程与后续相关专业基础课的优化出发，探索大学数学类课程的优化整合，为实现卓越工程师培养计划提出的强化培养学生的工程能力和创新能力起到重要作用。

（一）根据卓越计划培养目标，调整数学类各课程的

教学模块组合

数学是培养高质量的工程创新型人才的基础，在实施卓越计划的同时，应十分重视学生的数学教学，采取各种措施，加强课程建设，积极进行大学数学类课程的教学改革，努力提高教学质量。

为卓越计划的学生除了开设必要的公共数学课外，还要适应各专业的不同需要，增加数学课的门类，特别是与工程实践紧密联系的数学类课程。例如：矩阵分析、计算方法、数理统计、优化方法、数学建模与数学实验等课程。这些课程对学生今后解决工程实际的问题有着重要的帮助，要想解决在实际工程中遇到的问题，往往需要经过将实际问题转化为数学问题、利用数学工具来解决问题，检验所得结果是否符合实际这样一个过程。而这个过程就是建立数学模型、求解数学模型的过程，这就需要数学建模的相关知识，工程问题经常利用优化方法、计算方法知识来求解。按照卓越计划的要求、社会的需求和学生毕业后从事的实际工作需要，有的放矢地选取适合的教学模块是提高学生学习兴趣和教学质量的重要前提和保证。

（二）围绕卓越计划的培养目标，积极进行数学类课程的教学内容改革

大学数学类课程是以经典的数学理论为基础，包括微分学、积分学、矩阵理论、概率论与数学统计等内容，其特点是高度的相关性和严密的逻辑性。作为所有理工科专业的数学基础课，按照卓越工程师教育培养计划的要求，大学数学课程的主要功能是为强化培养学生的工程能力和创新能力打下一定的科学基础。因此，按照科学的发展、社会的需求和学生毕业后从事的实际工作需要，有的放矢地选取适合的教学内容是提高学生学习兴趣和教学质量的重要前提和保证。根据卓越计划的要求，应精选教学内容，更新教学内容以及将计算机引入数学教学。概率论与数理统计课程除了讲解概率论的一些内容外，还要加强学生统计方法的教学，比如开展统计模型的有关内容的研究，可适当增加实验设计、多元统计分析、抽样调查和可靠性统计分析等内容。有一些课程名称尽管与以往的本科生课程相同，但在深度和广度上仍有所不同。根据现代技术的发展和各专业的具体要求，要不断更新教学内容，例如计算方法增加二元插值等内容教学，优化方法课程增加非线性规划的教学。线性代数课程除了讲解经典的矩阵理论、方程组理论外，可适当地介绍矩阵分析的一些内容。上面这些内容的调整，抓基础、抓能力是根本，对卓越计划的学生要求重方法、重应用和重能力的培养。教学中要注意讲清楚一些概念和原理的实际背景和一些方法、公式的应用，体现出理论从实际中来又回到实际中去，使难学的抽象数学内容变得较为具体而生动活泼，内容丰富多彩，教学效果将大为改观。如果仅仅将数学作为知识来学习，而忽略了数学思想对学生的熏陶以及学生数学素质的提高，就失去了数学课程最本质的特点和要求，失去了开设数学课程的意义。数学类课程的教学应该是以解决实际问题和培养学生应用数学的能力为目的的，它的教学内容和方式是多种多样的。强调数学方法，强调实际问题，强调分析解决问题的过程;从教学方式来看，以练为主，在数学中让学生探索，有的带领学生到企事业中去合作解决真正的实际问题。这就把传授知识、培养能力和提高素质有机结合在一起了。通过对教学内容的调整使数学课成为一门全新意义的课程，能培养学生的动手能力，将重点放在加强应用和实践上，而不是放在大量地训练运算和解题技巧上，这一点与卓越计划中对工程师的培养目标相符合，为适应卓越计划的发展要求，应该专门开展数学类课程各模块的教学内容在卓越工程师培养中作用的研究，并进行尝试。

（三）根据卓越工程师培养的过程，探索实际问题驱动的研究式教学方法

数学类课程的教学应该是以解决实际问题和培养学生应用数学的能力为目的的，它的教学内容和方式是多种多样的。鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，开拓知识面，培养创造精神及合作意识，推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革，激励学生学习数学的积极性，提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力。让学生带着问题去学习数学的知识，无疑对增强学生的学习兴趣，提高数学的应用能力，解决工程问题的创新能力有着重要的作用。

（四）基于卓越计划的人才培养目标，培养利用数学软件解决实际问题的能力

面向21世纪的工科数学教学内容和课程体系的改革重点应放在数学思想和方法的教育和启发上，放在加强应用和实践上，而不是放在大量地训练运算和解题技巧上。大量的数值计算，符号运算问题可以直接使用计算机数学软件或通过编程来实现，为了培养学生使用软件包和科学计算的能力，“应当逐步创造条件，开设数学实验课程。”开设大学数学实验课的目的是加强学生的创新能力，科学计算能力以及工程实践能力的培养，增加教学内容，加大课堂信息量，提高课堂教学效率。工科的基础课中大部分都有实验，只有数学课仅有习题课没有实验课。习题课当然重要，但它不能很好地解决跟计算机结合的问题，因此建议创造条件，逐步开设数学实验课，加强运用计算机进行运算和数据处理的训练。

总之，为实现卓越工程师教育培养计划中提出的强化培养学生的工程能力和创新能力的目标，大学数学类课程要以专业需要为导向进行模块组合，大学数学理论要以工程能力培养为宗旨，实现相互融合，大学数学类课程与相关专业基础课程要以工程应用为目标实施内容优化，进而达到大学数学类课程优化整合的目的。

［1］ 孙键．论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计［J］．高等理科教育，2012（1）：41－45．

［2］ 贡福海，范守信．论卓越人才教育培养计划与素质教育的契合［J］．中国农业教育，2010（6）：5－8．

［3］ 马寅秋，苏晓云．地方高校“卓越计划”人才培养方案研究［J］．石油教育，2011（5）：71－73．

［4］ 林健．面向卓越工程师培养的课程体系和教学内容改革［J］．高等工程教育研究，2011（5）：1－9．

［5］ 孔捷．从平等到卓越：德国大学卓越计划评析［J］．现代大学教育，2010（3）：52－57．

［6］ 王文忠，赵桂秋．应用型本科工程训练体系的构建［J］．长春工程学院学报：社会科学版，2011（2）：125－128．

The mathematics course teaching reformation for the excellent engineer program

LI Shi－ tao，et al．
（Dept．of Basic Courses，Shenyang University of Technology，Liaoyang111000，China）

Mathematics courses are an important foundation courses and play an important role in training engineering application capacity of the student．In the context of implementing Excellence Engineer Education and Training Program，proposing mathematics courses should be adjusted accordingly．The author has implemented a new round of reformation of course system and teaching model for the purpose of enhancing the engineering and innovation abilities of the student．

excellence program;reformation of course;engineering abilities

G642．3

A

1009-8976（2013）01-0120-03

10．3969/j．issn．1009-8976．2013．01．037

2012－07－15

辽宁省教育厅教改立项（项目编号：2012411）

李石涛（1978—），男（汉），辽宁辽阳，硕士，讲师主要研究课程教学论。