新工科背景下大学数学新形态教材建设的研究与实践
金陵科技学院魏广华、张国印 主持完成了2022年江苏省高校“高质量公共课教学改革研究”专项课题“新工科背景下大学数学新形态教材建设的研究与实践”(课题编号:2022JDKT064),课题组主要成员:刘平、陈静、杨晓梅、王月明、王忠伟、林洪伟、李德浩、李云霞。
大学数学是高校本科生重要的通识课程,课程重在培养学生的创新思维、逻辑推理、科学计算和空间想象能力,在高素质创新型人才培养中具有独特的、不可替代的重要作用。而教材是实现育人功能的关键载体,教材的编写与设计更需要强烈的责任心、使命感、正确的政治方向和价值取向。自2020年以来,我们以“新工科”视阈下提升大学数学教材质量为目标,持续推进打造新形态立体化系列教材、竭力提高团队业务能力以及学生实践应用能力等方面的工作。
一、新工科背景下持续改革大学数学教材体系,强调培养学生理论思维,突出创新应用能力培养的新形态立体化系列教材。
随着我国社会信息化、网络化、智能化的飞速发展,当代大学生的认知方式、心理特征和行为习惯的转变,强调学科内容的逻辑推理、弱化知识的实际应用、重知识传授轻价值引领的传统教材,已不能很好地体现社会新问题新需求。我们在总结自编教材在应用型本科教学改革和实践的基础上,结合同类教材的成功经验,以突出育人方向性、体系科学性、应用时代性和融合媒体性为目标,对5部(6本)校精品教材进行再版、修订工作,打造具有应用型、创新型、启发性、价值引领和产教融合的重点教材,形成以“课程思政”为引领,以“新思想、新理念、新应用、新形态”为特征的“四新一思政”立体化大学数学教材建设,更好地适应社会发展对人才培养的新需求。
再版、修订的新形态教材具有拓展阅读、思政案例、应用案例、以及典型例题的视频教学、配备二维码,扫码即可学习。丰富的数字资源,适合个性化学习,能够适应学生的阅读习惯,拓宽学生获取知识的渠道,新形态教材在理论知识所具有的严肃特性外增加了些许活泼因素。
二、新形态教材引入实践案例和项目,培养学生的实践能力和解决问题的能力
新工科背景下的大学数学教材需要更加注重实践应用导向。传统的数学教材往往侧重于理论推导和抽象概念的讲解,而缺乏实际应用场景的引入。在新工科背景下,我们编写新形态大学数学系列教材通过实际案例、实践项目等方式,将数学知识与实际问题相结合,培养学生的实践能力和解决问题的能力。选择的案例来自工程项目、交通、商业实践以及计算机科学等领域,涵盖不同的数学概念和方法。将实际应用领域的案例引入教学中,让学生通过分析和解决实际问题来学习数学知识。
三、新形态教材融入课程思政元素,激发学生的爱国情怀及责任和担当意识,实现价值引领
习近平总书记出席全国高校思想政治工作会议并发表重要讲话,强调高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面。同时,教育部党组印发《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》,从国家层面对高校的课程思政建设做出了总体的设计和全面的部署,提出要大力推动以“课程思政”为目标的思政课堂教学改革。
推进“课程思政”建设是高校育人的基本要求,但是目前大学数学课程教学中思政元素体现还远远不够。本课题依托课题组教材编写团队,以及与学生所在专业教师一起深入挖掘数学和专业相融合的课程思政元素,将课程思政元素融入教材,提升任课教师的思想认识,强化大学数学教材对学生的价值引领。同向同行,入脑入心,开展大学数学与“课程思政”隐性教育深度融合的研究,并在充分考虑育人元素的基础上,根据学生的心理特点、知识水平以及发展需求,将培养目标中的育人目标有机融入课程思政中。
新编大学数学系列教材从数学文化与家国情怀、应用导向与工程意识、科学伦理与社会责任、创新探索与工匠精神四个维度构建大学数学课程思政体系,通过纸质化、数字化的手段,以可视、可听等表现形式融入纸质与数字化教材建设中。培养学生勇攀高峰、敢为人先的创新精神和追求真理、严谨治学的求实精神。让学生认识到创新在我国现代化建设全局中的核心地位,理解科技作为国家发展战略支撑的重大意义,努力把科技自强信念自觉融入人生追求之中。
四、自编大学数学新形态系列教材主要特色与创新
大学数学新形态系列教材是编写团队在第一版的基础上,依据教育部高等学校大学数学课程教学指导委员会新编的《大学数学课程教学基本要求》,结合应用型高校人才的培养目标,面向新时代大学生,充分吸收课程思政、新工科建设、工程教育专业认证和线上线下教学等元素,并结合多年来在教学过程中的体会和使用本教材的同行们所提的宝贵意见修订而成的,此次调整和修改主要有以下几个方面特色和创新:
(一)强调以学生为本,注重非数学类专业学生的特点,语言通俗易懂。教材对部分内容在结构和文字叙述方面进行适度调整和优化,如较大幅度地增加了习题和例题,其中不少为近些年来出现的新题型,特别是一些实际应用中鲜活有趣的例子。把原书每章习题,调整为每节后有习题、每章后有综合习题。
(二)借助课程网上资源,融入数字化内容。本书采用新的教材形态,增加了数字资源,包括典型例题讲解视频、重难点分析视频、知识点诠释视频等,这些数字资源以核心知识点为基础,贯穿于全书中,丰富和拓展了纸质内容,读者可以通过扫描二维码获取。
(三)注重课程知识对新工科和工程教育专业认证的重要作用。此次修订将MATLAB内容附于每章之后,引进实际应用案例既有利于教师辅导学生理解数学的实用价值,强化培养学生应用数学解决实际问题的能力,支撑新工科和工程教育专业认证的需求,也有助于为进一步学习数学建模的学生打下坚实的基础。
(四)注重课程思政和文化素质教育。教材每章会介绍数学之星,体现数学家的学术贡献及人格魅力,传递了讲科学、追求真理、家国情怀的课程思政元素和文化素质教育元素,激发学生的爱国情怀。
(五)强化概念,淡化理论,加强计算,学以致用。教材内容力求深入浅出、理论推导简明直观,如一般n维向量组及线性关系、求正交基等抽象内容,通过平面或空间向量的几何直观引入,便于学习理解及公式记忆等。每章知识点的总结通过思维导图的形式呈现,有助于学生理解、掌握知识脉络