新工科高数课程教学改革实践研究

新工科高数课程教学改革实践研究

欧阳培昌  施业琼

（广西科技大学 理学院，广西 柳州 541006 ）

摘要:本文研究新工科教育背景下高等数学课程的改革与实践。首先文章介绍新工科背景下传统高数课程在变革、实践、评估等方面存在的问题，然后讨论提升学习效率的高等数学课程改革策略，最后总结新工科高数学课程的作用和意义。

关键词：新工科；高等数学；教学实践；课程改革

分类号：G642.0(高等教育)

一、新工科高数课程教改困难重重

高等数学课程的改革与实践研究需要面对传统教育观念、教材资源、教师培训、评价体系和学生动力等多方面的挑战。只有通过综合性的改革和创新，才能更好地满足现代社会对数学教育的需求，培养出具备实际应用能力的数学人才。然而，新工科背景下的高等数学改革与实践面临体系变革难度大、实践难度高、学生 基础差异大以及适应期长等特点，分析如下。

高等数学课程改革不仅仅是教材或教学方法的调整，更是对整个教育体系的挑战。改革可能会受到学校管理、教师素质、学生背景等多方面因素的制约。首先，教育体系一直采用传统的教学方法和评估标准，这些观念已经深入人心，改变它们需要克服人们的固有抵触情绪和保守思维。其次，教育体系中涉及多方利益，包括学校、教师、学生、家长、政府等各方面。改革可能会对这些利益格局产生影响，因此在改革过程中需要平衡各方的利益，避免引发冲突和抵制。再次，教育体系变革需要大量的资源，包括资金、教育设施、教材、培训等。这对于一些资源匮乏的地区或国家来说可能是一个严重的挑战。最后，改革涉及师资、吻合、社会和政策法规等因素，是的整个局面更加复杂。

高等数学课程的改革改革实践需要尝试新方法，而这需要大量的时间和资源，具体表现为以下方面。第一，为了成功实施课程改革，教师需要接受培训，了解新的教材和教学工具，以及如何将它们应用于实际教学中。这需要时间和资源，并且可能需要教师克服自己的学习曲线。第二，课程改革通常需要新教材、新设施和新技术资源，它们的获取和配置需要经费和管理的支持。第三， 针对新工科的要求，高等数学课程的设计和内容可能需要重新审查和更新。第四，新的教育方法可能需要新的评估方法来衡量学生的学习成果，要求教师和学校重新设计考核方式，确保评估方法与课程目标一致。第五， 学生需要一定时间来适应新的教学方法和课程设计。他们可能会面临学习习惯的改变和新挑战的应对，这需要教师和学校提供支持和引导。

新的教学方法不易用传统的考核体系来评估，因此需要建立新的评估体系，这面临多方面的挑战。首先，现有的评估体系可能没有覆盖机械类专业学生在高等数学课程中所需培养的各方面能力，忽略了实际应用能力、团队协作能力等与新工科背景相适应的技能。其次，评估体系可能过于依赖传统的考试和测验，而忽略了更多样化的评估方法，因此，评估方法应该包括项目作业、实践性考核等，以更全面地了解学生的能力水平。再次，评估体系可能缺乏真实的工程应用情境，无法有效地反映学生将数学知识应用于实际问题的能力。在新工科的背景下，更强调理论与实践的结合，评估体系应该更注重培养学生在实际工程中解决问题的能力。最后，学生在评估过程中可能缺乏有效的反馈，无法及时了解自己的不足之处。一个健全的评估体系应该包括及时的反馈机制，帮助学生更好地调整学习方法和提升能力。

学生在高等数学课程的基础知识和数学能力上存在差异，使得改革面临如何在不同学科基础上进行教学的问题。学生在进入高等数学课程之前，受到不同学校和地区的学前教育水平的影响，这种差异会在高等数学课程中表现出来，导致一些学生更容易掌握课程内容，而其他学生可能需要更多的支持。学生的兴趣和动机对于学习高等数学课程至关重要，这种差异可能导致学业表现的不均匀。学生的学习风格和能力水平也会因个体差异而异，教育体系需要灵活地适应不同学生的学习需求，提供多样化的教学方法和支持措施。学生的教育背景和社会经济地位也会影响他们的学科基础，而社会经济地位较低的学生可能面临教育资源不足的问题。

由上可见，高数教学改革实践需要采取一系列措施。首先，在课程开始前进行学生的诊断性评估，以确定他们的数学基础水平，然后根据评估结果提供个性化的学习计划和支持。其次，教师应采用多样化的教学方法，以满足不同学生的学习需求，包括实际问题解决、小组合作和技术辅助教学等。再次， 学校应提供额外的学术支持和资源，以帮助那些学科基础较差的学生，包括辅导服务、补习课程和在线学习资源。教育机构可以通过激发学生的兴趣和动机来提高他们的学科基础，例如提供实际应用案例，展示数学在实际工程中的重要性。

二、新工科高数课程教学改革意义重大

新工科高等数学课程教学实践改革能更好地满足工科专业的需求，提高学生的学习积极性和兴趣，培养学生的综合素质，提升教育质量，为培养适应现代工程领域需求的工程人才打下坚实基础。该工作不仅有助于满足现代工科专业对数学知识和技能的需求，还为学生提供了更全面的教育体验，满足工科专业的实际需求，提高学生的学习积极性和兴趣，激发了学习兴趣，提升他们具备团队协作、沟通能力等实际应用技能，这有助于培养更全面的工程人才。具体表现如下。

 传统的高等数学课程可能过于理论化，与机械工程实际需求脱节。通过研究改革，可以确保数学课程更加贴近机械工程领域的实际应用，帮助学生掌握更具实用性的数学技能。通过优化数学课程，使其更具挑战性和启发性，可以激发学生的兴趣，提高他们的学术表现。改革可以允许个性化学习，满足学生不同需求。 新工科背景下，机械工程师需要具备解决实际问题的能力。改革后的数学课程可能强调应用数学，帮助学生培养出更强的问题解决和工程分析能力，并促进机械工程与数学学科之间的融合，培养出更具综合能力的工程师，确保教师能够更有效地监测学习进展，并为他们提供及时的反馈和支持，以帮助他们克服困难。

通过研究机械类专业中的高等数学课程改革，可以为其他学科提供改革的借鉴和经验，促进整个教育体系的改进和创新。该研究将数学课程与机械工程领域相结合，鼓励跨学科的教育方法。这种融合有助于打破传统学科之间的界限，鼓励学生综合运用知识解决实际问题，促进了综合性教育的发展，为其他工科专业提供经验和借鉴，推动更广泛的工科教育改革。 研究中的实践经验和教育方法有望鼓励教育机构和教师尝试新的教学策略和技术。该研究通过将数学与实际机械工程问题相结合，强调了实际应用的重要性。这有助于教育改革将焦点从纯理论转向实际问题的解决，培养出更具实践能力的学生，有助于确保学生获得更高水平的数学教育，提高他们的综合素质，满足社会对于工程和技术领域人才的需求。

此外，改革能促进机械工程领域与数学学科之间的紧密合作，推动跨学科研究和知识交流，促进综合性人才的培养。具体表现为，将高等数学课程与机械类专业融合，鼓励教育界跨足学科领域。这种跨学科合作可以打破传统学科壁垒，促进知识的交叉传播和整合，有助于培养出更具综合素养的学生。数学课程的跨学科改革鼓励教育机构采用综合性的教学方法，从而为全面教育改革提供了创新思路。 跨学科合作可以帮助学生将数学知识应用于解决实际机械工程问题。这不仅提高了数学课程的实用性，还培养了学生的问题解决和工程分析能力。教师和研究人员之间的跨学科合作也受益匪浅，共同开展研究项目，探索新的教育方法和教材，推动教育研究领域的创新和进步，培养出具备综合性工程知识的工程师，他们能够在多学科团队中协作，解决复杂的工程问题。毕业生在求职过程中，能够展示跨学科合作经验，通常更受雇主欢迎。他们能够在不同领域的团队中协作，更好地应对变化多端的工作环境。

通过针对机械工程实际需求的数学课程改革，可以培养出更适应工程实践的工程师，有助于解决实际工程问题。通过具体实例展示数学在工程实践中的应用，使学生更直观地理解数学知识在工程领域的实际运用，满足工程实践需求。强调数学课程的实用性，通过具体工程案例展示其实用性，满足学生对实际应用的需求。通过将数学知识与工程实践结合，鼓励学生掌握数学解决实际工程问题的能力。提出创新的教学方法，如结合现代数学软件进行实践模拟和实验。 通过将数学课程与机械工程实践相结合，培养适应现代工程行业需求的人才。通过与工程企业紧密合作，可以更好地了解实际工程领域的需求，并相应地调整数学课程内容，以满足工程实践的需求。

在研究高等数学课程的改革中，常常涉及到不同学科的交叉。这有助于促进不同学科之间的合作，拓宽知识领域，培养学生的综合能力。该研究明确将数学与机械工程进行整合，强调跨学科教育。这种整合促使学生不仅仅看到数学的理论层面，还能够将其应用于机械工程的实际问题，推动了学科之间的交叉与融合，不仅关注数学知识的传授，还强调培养学生的综合素养，包括跨学科思维、解决实际问题的能力等，这有助于学生在不同学科领域中具备更全面的能力。通过将数学知识与机械工程案例结合，培养了学生的创新思维，这种思维方式在学科交叉中尤为重要，使学生不仅仅学习数学的抽象概念，还能够将其应用于解决实际的跨学科问题，促进了学科之间的交叉。数学课程改革与工程企业的合作，使学生能够接触实际工程问题，与工程领域的专业人士互动，学生接受了更为综合性的教育

上述工作研究可以为今后的教育提供经验和教训，为教育的未来发展提供参考，促使教育体系更好地适应社会发展的需求，它强调了实际应用与工程实践的重要性，将数学课程与机械工程案例相结合。这一经验表明未来教育应更加注重将理论知识与实际应用相结合，使学生能够在真实世界中运用所学知识。数学课程改革的跨学科融合经验表明，未来教育需要打破学科壁垒，鼓励不同学科之间的交叉合作。这有助于培养具备综合素养的学生，他们能够在多领域中灵活应对问题。通过培养创新思维，鼓励学生思考不同的解决方案，该研究为未来教育提供了关键经验。未来教育应重视培养学生的创新能力，以应对不断变化的社会和工作环境。未来教育可以借鉴这一经验，提供更多的实践机会，让学生亲身体验理论知识的应用。与工程企业的合作经验表明，未来教育需要与产业界建立更紧密的联系。这可以通过实习、项目合作等方式实现，为学生提供与实际工作相关的经验。未来教育应更加注重培养学生的综合素养，使他们能够在多样化的任务和场景中胜任。

三、结语

新工科背景下高等数学课程的改革与实践研究，为未来教育提供经验的关键见解，包括实际应用导向、跨学科融合、创新思维培养、实践模拟与实验、产学合作和综合性教育。这些经验对于塑造未来教育模式，培养适应快速变化社会需求的学生具有指导意义。

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基金项目：本文系2021年广西高等教育本科教学改革项目“‘新工科’背景下高等数学课程的改革与实践研究——— 以机械类专业为例” （项目编号： 2021JGA224 ）和“以价值引领为导向的‘线性代数’课程思政教学模式构建研究与实践”（项目编号： 2021JGB241 ）研究成果。

作者简介：欧阳培昌（ 1980 —），男，博士，广西科技大学理学院教授，研究方向：数学教育与可视化。施业琼（1970-），女，广西科技大学副教授，研究方向：非线性偏微分方程求解及动力学研究。