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新工科背景下基于专业需求的新时代大学数学教学改革研究

来源:金陵科技学院作者:魏广华、王丙均发布:2025-11-25 14:21分享:

金陵科技学院魏广华、王丙均主持完成了2024年江苏本科高校“理工类公共基础课程教学改革研究”专项课题“新工科背景下基于专业需求的新时代大学数学教学改革研究”(课题编号:2024LGJK009),课题组主要成员:刘平、王忠伟、林洪伟、李德浩、王月明、李勤丰、刘欢、钱欣洁、石海华

  大学数学是理工科人才培养体系中的基石,其教学质量直接关乎学生逻辑思维、科学素养及解决复杂工程问题能力的塑造。面对新工科建设对人才知识结构、能力素质提出的全新要求,传统上偏重理论、与专业实践脱节的大学数学教学模式已显露出明显的不适应性。本课题以“服务专业需求、赋能学生未来”为核心理念,对大学数学的教学内容体系、资源载体形式、教学方法模式进行了系统性、一体化的改革与创新实践。

一、 坚持需求导向,重构教学内容体系
  本课题研究打破了公共基础课“一套大纲管全部,一本教材用多年”的路径
依赖。项目组深入各主流工科专业教学一线,开展了系统性的需求溯源工作,通过量化与质性相结合的研究方法,分析了不同工程领域对数学工具、数学思维的需求。在此基础上,对经典教学内容进行了大刀阔斧的“加减法”:做“减法”,果断删减了部分陈旧过时、过于抽象的纯理论推导内容,为应用腾出空间;做“加法”,大幅增加了与专业结合紧密的应用模块和建模训练。出版的《线性代数与空间解析几何》新教材和修订的《概率论与数理统计》教材,正是这一理念的物化成果。尤为关键的是,项目组基于真实工程背景和科研项目,开发了多个教学案例。这些案例将抽象的数学概念转化为解决专业领域实际问题的钥匙。例如,在电子信息类专业中,用概率模型分析信号传输的误码率;在机械工程专业中,用统计方法处理产品质量控制数据。这使得数学课不再是孤立的理论传授,而是与专业学习紧密相连的“赋能”课程,数学课堂不再是公式与定理的枯燥推演,显著提升了学生的学习获得感与目标驱动力。

二、 推动数字赋能,建设立体化教学资源

   为保障新的教学内容体系能够高效落地,项目着力打造了以“新形态教材”为入口、以“数字化资源平台”为支撑的立体化教学资源生态。学生通过扫描教材中随处可见的二维码,即可一键直达相应的微课视频(攻克重点难点)、案例详解(拓展应用视野)、软件操作演示(掌握计算工具)、科学史话(感悟数学精神)。同时,项目构建的线上案例库、习题库、试题库等,与教材内容紧密咬合、分层设计,为学生提供了个性化、自主化的学习路径选择与巩固提升的无限空间。这种“轻量化纸质载体+海量数字资源”的深度融合模式,极大地拓展了教学的边界,适应了数字原住民一代的学习习惯,实现了从“教材”到“学材”的根本性转变,为混合式教学的实施奠定了坚实基础。

三、 创新教学模式,促进能力内生增长
  在教学模式层面,项目推动从“教师中心、课堂中心、教材中心”向“学生中心、学习中心、能力中心”的转变。依托建设的丰富案例库和线上平台,广泛采用“案例驱动”和“项目引领”式教学。在课堂上,教师角色从知识的传授者转变为学习的引导者和设计的教练,引导学生围绕一个具体的、有挑战性的工程问题,分组协作,运用所学数学知识进行分析、假设、建模、求解与评价,从而在解决真实问题的过程中主动建构知识、锤炼能力。线上平台则有效支撑了课前知识传递、课中互动测验、课后协作研讨与个性化辅导,实现了线上线下的无缝衔接与优势互补。这种教学模式不仅显著提升了课堂的吸引力、互动性和挑战度,更重要的是,它有效地培养了学生面对不确定性问题时的数学思维习惯和“想到用数学、会用数学”的关键能力,实现了知识向能力与素养的内化。

  实践证明,本改革路径成效较为显著,具有推广价值。学生在全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛等多项高水平学科竞赛中屡创佳绩,是其应用数学解决跨学科复杂问题能力得到实质性提升的最有力证明。本项目所形成的需求精准分析-内容系统重构-资源立体建设-教学模式创新-评价反馈优化一体化改革方案,逻辑闭环,实践路径清晰,资源成果丰硕,具有扎实的实践基础和广泛的适应性,为同类高校在新工科背景下推进公共基础课,特别是大学数学课程的改革,提供了一套行之有效、可借鉴、的参考方案。未来的工作将聚焦于资源的持续迭代、跨学科机制的深化以及成果的更广泛辐射,以期在更大范围内推动工程人才培养质量的提升。
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