关于工科高等数学课程教学与深化改革的探索

李春泉 金检华

摘 要：针对高等数学课程在工科院校高素质人才培养中的重要作用，对工科高等数学课程建设和深化改革进行探索，提出了以课堂教学平台为主体、数学建模实验教学平台和精品课程网络交流平台为辅相互促进的工科高等数学课程教学改革模式，为推进工科本科生数学素质教育，实现适应社会经济发展需要的应用型人才和创新型人才培养目标开拓了新思路。

关键词：高等数学；教学改革；教学平台；素质教育；创新型人才

随着带有“头雁”效应的人工智能技术的迅速发展，全球科技竞争、社会经济发展与国际政治经济格局等方面逐渐面临重大而深远的挑战。加快发展新一代人工智能是推动我国科技处于世界领先地位、产业优化发展及生产力水平整体腾飞的重要战略资源。习近平主席指出，人工智能具有多学科综合及高度复杂的特征[1]。新一代人工智能需要加强基础理论研究，在短板上主攻关键核心技术，加强高校人才队伍建设，为科技创新和产业发展提供更加充分的应用型人才和创新型人才支撑。众所周知，高等数学课程是工科重要的基础课程之一，它的教学质量将直接影响高素质人才培养的质量[2-6]。然而，高等教育大众化及传统人才培养模式造成高校毕业生就业难及自主创业障碍，这成为社会亟待解决的难题之一。与此同时，高等数学课程的课时量在构建具有一流特色专业的大学的改革大潮中普遍压缩，这种状况与高等数学教学的需求产生显然的矛盾。况且，随着计算机技术及人工智能的飞跃发展，高等数学的应用领域日益广泛，传统的教学模式难以在有限的教学课时内实现面面俱到。现有的教学模式往往注重于基础知识的传授[7]，强调学生对数学专业知识的理解、解题技巧及解题能力的培养，忽视了学生自学能力、适应社会发展需要的实践应用能力及创新能力的培养，而这些能力往往是学生毕业后适应企业行业发展所必备的素质。因此，研究高等数学课程教学与深化改革方案势在必行。

一、开展人才培养模式改革，提高学生数学应用素质

高等数学是工科院校工科专业重要的基础课程之一。高等数学不仅为学生学习后继课程提供必要的数学基础和理论支撑，而且通过高等数学的学习来培养学生的逻辑思维能力、数值计算能力、提出问题与分析问题的能力、解决实际问题的能力和应用创新的能力，还可以提高学生的数学素质，为未来从事专业工作和专门的科学研究打下坚实的基础。

高校数学教学面临生源复杂、数学基础知识和能力差异大等实际问题，基于培养适应社会经济发展需要的应用型人才和创新型人才培养目标，研究高校各专业的人才培养方案，设置能够达到培养应用型人才和创新型人才培养目标所需要的数学知识和能力的高等数学课程教学内容体系。此教学内容应该以课堂教学平台为主、数学建模实验教学平台和精品课程网络交流平台为辅相互促进。课堂教学平台注重介绍基本的知识及数学思想方法，满足不同学科对数学的基本要求。精品課程网络交流平台重在拓宽学生的知识面，建立网上互动式作业布置、辅导答疑模式，满足学生自我发展的需要。根据学生提出的普遍问题，教师在课堂教学平台面向全班学生进行进一步交流，及时解决学生在高等数学学习中遇到的中坚问题，从而提高高校人才培养质量。数学建模实验教学平台主要介绍数学应用的成果，发布区域企业行业提出的实际问题，激励学生参加数学建模活动，利用高等数学相关知识分析问题及解决问题，从而提高学生学习数学的兴趣，让学生切实体会到数学的作用，不断提高学生的数学应用素质。

根据教育部《非数学专业类数学基础课程教学基本要求》和《数学一、二、三研究生入学考试大纲》，充分考虑各专业人才培养方案对数学知识、数学能力和数学素养要求的不同，以及研究生入学考试数学类别的要求，依据因材施教原则，对课堂教学平台应施行分专业分级教学模式，制定分专业分级的教学大纲和教学计划，选择合适的教材和教辅材料。这种教学模式可以充分调动学生学习高等数学的积极性，提高学生学习高等数学的兴趣，可以使不同层次的学生在学习高等数学时都能学有所得。分专业分级教学模式的正确运用，还可以使学生明确学习目的，培养学生的数学思想、数学素养及应用创新能力。

二、提高工科院校人才培养质量和社会服务水平

提高工科院校人才培养质量，坚持以专业培养方案和社会需求为导向，注重在高等数学课程的教学实践中发现、培养及造就人才，因材施教，构建人人能成才、人人得到发展的人才培养开发机制。应实行高等数学拔尖式竞赛，选拔出拔尖学生进行重点培养，实行特殊人才特殊培养制度。

定期开展教研室教研活动，研究一般工科院校培养我国社会经济发展需要的应用型人才和创新型人才所需数学教师教学能力的先进教育理念、务实的创新精神和科学的职业规划，强化教学学术观，促进教师实施研究型教学。调研国内外适用于培养应用型人才和创新型人才的大学数学教学方法，对于不同专业不同层次的教学对象，探索并构建与培养应用型人才和创新型人才相适应的教学方法。对于低层次教学班，可以构建以讲授式为基础，以问题探究式为核心，以现代信息技术的教学手段为辅助的教学方法模式。对于中间层次教学班，可以实施基于发现的探究式教学方法，开设学生研讨课的教学方法。对于高层次教学班，可实施以问题驱动、融数学建模思想于教学过程的教学方法，开展数学应用到工程实际的小论文研究模式。

改革课程考核评价制度，研究适合不同专业不同层次的数学教学方法相适应的学生学习方式和考试考核模式，尤其是重学习过程和能力的公正的成绩评定方法，激发学生学习的自主性，从而提高人才培养质量。通过数学建模实验教学平台和精品课程网络交流平台，培育本科生的创新精神、国际视野和综合应用能力，促进本科生全面发展，全面推进数学素质教育，努力造就世界一流科学家和科技领军人才。

三、推进创新平台建设，培养工科院校本科创新人才。

当今社会，科学技术突飞猛进，新知识与新理论日新月异，社会的职业技术含量和专业化程度要求越来越高，急需大批具有创新能力、创业能力和实践能力的高层次专门人才。

高校数学建模实验教学平台应定期开展专题讲座活动，让学生深入了解高等数学的中坚作用、数学建模的思想方法及重要价值。高校数学建模实验教学平台应定期开展全校或全国数学建模竞赛活动，激励学生自主探索寻求知识的创新欲望，培养学生的现学现用能力、数学知识应用能力、思考問题的发散思维及解决问题的创新能力。对于成果突出的学生，应激励学生组建团队，申报重点实验项目，在导师的引领下，结合科研院所和企业行业提供的大数据资源，继续深入开展实际问题的研发活动。

充分发展产学研合作教育，高校利用数学建模实验创新平台，基于科研院所及企业提供大量的大数据资源，以实际问题驱动激励学生大胆提出数学问题、分析问题及解决问题，鼓励与支持学生申报项目课题，按社会行业标准和通用标准培养工程人才，培养本科生的工程应用能力和创新能力，在平台实践中集聚和培养本科创新人才。

总之，现有的高等数学教学模式已经成为工科高校高素质人才培养的障碍，这使得工科高等数学教学改革势在必行。本文提出了以课堂教学平台为主体、数学建模实验教学平台和精品课程网络交流平台为辅相互促进的工科高等数学课程教学改革模式，推进工科本科生数学素质教育，造就适应社会经济发展需要的应用型人才和创新型人才。

参考文献

[1] 习近平报道专集，《习近平在中共中央政治局第九次集体学习时强调 加强领导做好规划明确任务夯实基础 推动我国新一代人工智能健康发展》，人民日报，2018.10.

[2] 同济大学数学系，高等数学（第七版上下册），北京：高等教育出版社，2014.6.

[3] 涂道兴，线性代数，北京：高等教育出版社，2013.4.

[4] 李春泉，金检华，线性代数，天津：天津大学出版社，2012.9.

[5] 李小明，谢祥俊，刘建兴，概率论与数理统计，北京：高等教育出版社，2004.11.

[6] 钟仪华，谢祥俊主编，高等数学学习指南，北京：石油工业出版社，2017.8.

[7] 刘玉良、时立文.高校数学课程教学改革存在的问题与对策.中国成人教育，2007，7.

作者简介：李春泉，男，1980年5月31日生，汉族，湖北黄冈人，西南石油大学理学院，博士，讲师，研究领域：不确定系统，多目标规划，神经网络。

基金项目：四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目（X15021301019）；西南石油大学教研教改重点项目（18YJZD08）.