南京师范大学中北学院丁云昊 主持完成了2021年江苏省高校“大学生劳动教育”“基础课课程群”专项课题“新工科背景下大学数学教学改革与创新的研究与实践”（课题编号：2021JDKT079），课题组主要成员：黄伯强、杜其奎、黄辰、张家宝。

一、引言
      新工科专业，是相对于传统工科专业，主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科专业。2019年7月12日，四部委联合制定了《关于加强数学科学研究工作方案》，指出数学是自然科学的基础，也是重大技术创新发展的基础。数学实力往往影响着国家实力，几乎所有的重大发现都与数学的发展与进步相关，数学已成为航空航天、国防安全、生物医药、信息、能源、海洋、人工智能、先进制造等领域不可或缺的重要支撑。
本课题顺应新工科理念下教学改革的要求，适合地方应用型本科高校人才培养定位，研究新工科背景下大学数学课程的教学改革，主要围绕新工科背景下高等数学教材建设和课程教学改革两方面开展研究，提出具有参考价值的对策建议，切实提高新工科专业大学数学教学效果和人才培养成效。
二、新工科背景下大学数学的教学改革
     面对新时代、新理念、新发展，必须积极开展适应新工科背景的大学数学教学改革，快速适应新工科建设与实施对数学的要求。
（一）重构大学数学课程体系，紧跟新工科时代的发展。
      1.大学数学课程的重新优化设计。各专业教师和数学教师根据培养计划和培养目标共同探讨，并经过严格论证，确定各专业开设的数学课程。高等数学、线性代数、概率论与数理统计三门课程作为工科专业必修课程，同时可以根据各专业的特点，选择开设数学建模、离散数学、运筹学、最优化理论与方法、多元统计分析、复变函数与积分变换、数值分析、随机过程等课程。
     2.更新大学数学教学内容。优化现有的教学内容，极限的精确定义和一些性质证明可以做一些删减；线性代数中的行列式运算和矩阵的初等变换，可以降低对于运算的要求；概率论与数理统计部分对古典概率、大数定律、中心极限定律都可以做一些弱化。同时最优化理论与方法、数值分析、数据分析是新工科各专业迫切需要用到的各类知识，必须补充到日常教学过程中。
     3.数学教学与专业课程紧密联系，提升数学课程对专业的支撑度。在教授数学知识时，不能“就数学教数学”，应从学生的专业实际背景出发，因材施教，让学生真正掌握数学方法并能融合运用到相关专业知识中。数学中的许多概念的产生都是由实际问题引出来的，例如通过物理中的速度引出导数，通过图形的面积引出定积分；微分方程是数学联系实际，并应用于实际的重要途径和桥梁，是各个学科进行科学研究的强有力的工具；场论中的概念：梯度、散度、旋度在高等数学中也都有出现。任课教师必须充分挖掘这些元素，让学生认识到数学是一门具有广泛应用性的学科，而不是纯粹的理论课程。
       4.加大对数学软件教学的重视程度。新工科的学生必须具备扎实的理论水平和较强的动手能力。许多学生理论知识很好，习惯于应试教育，考试成绩很优秀，但软件运用能力，编程能力非常弱。现代科学的发展已经不能忽视软件的运用能力，许多问题需要用数值方法进行近似求解。如运用MATLAB或Mathematic进行微积分计算、矩阵运算、数值分析等，再例如，大数据、互联网背景下，熟练掌握处理数据的本领，运用SPSS或R语言进行统计分析。
       5.转变大学数学以考试为主的评价体系。通过布置开放性的数学题，尤其是和工科结合的实际问题，让学生查阅资料，最终以小论文的形式提交课程报告。这种考核方式可以锻炼和培养学生的综合素质，如应用数学的能力、查阅文献资料的能力、软件操作能力、撰写科技论文的能力等，为后续更好开展科学研究打下坚实的基础。
（二）通过各类竞赛提升大学数学教学成效，塑造工科学生坚毅品质。
       1.全国大学生数学竞赛。一方面，高等数学竞赛有利于激励大学生学习数学的兴趣，夯实学生的数学基础。通过竞赛调动学生的学习积极性，让学生在大一、大二的时候学起来、忙起来，使学生有目标的进行主动学习，提高数学成绩，也为后续的研究生入学考试做好必要的准备。另一方面，通过高水平、难度大、步骤长、灵活多变的竞赛试题，培养学生分析问题、解决问题的能力，这样也能塑造工科学生不畏艰辛、永攀高峰的坚毅品质。
       2.数学建模比赛。“新工科”的本质是培养具有分析能力、沟通能力、动手能力、创新能力的新型大学生，数学建模比赛完全契合“新工科”人才培养的现实要求。数学建模的题目具备开放性、实际性、应用性、挑战性，需要学生掌握扎实的数学应用能力、团队协作能力、收集查询资料的能力、编程求解能力、论文写作能力等。实践也表明，勇于参与到数学建模比赛并能获取奖项的学生在后续的科学研究中都有着出色的成绩，这对于我国培养创新性人才有着不可估量的作用。
（三）强调以学生为中心，适应高等教育未来发展方向。
       第一，了解当代大学生的特点，探索出适合他们特点的教学方式。当代大学生思维活跃，具备互联网思维，教师必须加强各种互联网教学平台的使用，充分利用互联网工具，探索行之有效的教学方法。
       第二，以专业需求为导向，强调学生在各自专业中需要掌握的数学知识。许多老师由于自身数学科研习惯，会在教学过程中过多强调理论的证明，造成许多工科学生对于数学产生畏惧心理，直至彻底失去信心，所以不能把对数学专业学生的培养理念用到对工科学生的培养上来。
       第三，转变教师角色，引导学生自主学习。受传统课堂教学课时的限制，目前各高校数学课时普遍比较紧张，老师在课堂上对教学内容不能完全展开拓展，所以老师可以充分利用网络上丰富的慕课资源，引导学生，启发学生去开展自主学习。
（四）创新大学数学教学模式，实现新工科的人才培养目标。
       1.科教融合的教学模式。教学和科研在高校中不是对立的，而是一个共同体，在教学中融入科学研究是每位高校教师必须具备的能力。很多数学知识在各行各业的科学研究中有着举足轻重的地位，如求最值，最小二乘法，特征值，数据的分析整理等。数学教师要结合学生的专业特点，充分挖掘科研元素，把科学研究的思维融入日常教学过程中，鼓励学生大胆开展科学研究，培养研究性思维。
      2.案例驱动的教学模式。大学数学有许多概念，公式都是在实际问题研究中发现或产生的，所以在教学中可以实际应用问题作为背景导入课程知识点，不仅可以培养学生对于概念的理解能力，还可以培养学生应用数学的能力，增强学生学习的趣味性。如高等数学中的导数、曲率、定积分、方向导数、梯度、微分方程、傅里叶级数等，概率论数理统计中的贝叶斯公式、正态分布、中心极限定理、参数估计等，线性代数中的行列式、矩阵乘法、特征值等。诸如这些知识点都可以通过具体的案例，开展合适的教学，从问题中来，到问题中去。
      3.成果导向教育（OBE）为理念的教学模式。根据中国工程教育专业认证协会的指导意见，工科专业有12项毕业能力要求。第一条，工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题；第二条，问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。这两条要求明确要求学生会运用数学分析并解决复杂工程问题，所以在平时的教学过程中要贯彻这种理念，并付诸实践。
在新工科背景下，大学数学课程改革是一个长期性、系统性、全局性的课题，需要学校的教学主管机构、工科专业教师、大学数学教师通力合作，协商讨论、齐心协力、深化改革，才能快速适应新时代对大学数学提出的要求，促进中国工程教育的改革和发展，为中国高等教育改革提供示范。
三、课题研究成果
1.《高等数学》（教材上、下册），上海交通大学出版社，2022年。
2.黄伯强,丁云昊.新工科背景下大学数学课程教学改革研究[J].科教导刊,2023(13):107-109.
3.丁云昊,黄伯强.慕课时代独立学院大学数学课程教学改革[J].才智,2023(08):105-108.
4.丁云昊,黄伯强.基于课程思政的高等数学课程教学改革探讨[J].教育教学论坛,2023(07):77-80.