新工科背景下大学数学类课程的改革与实践

课题负责人：鲁炎夏

课题批号：CMAS180506

审批单位：中国管理科学研究院教育创新研究所 

教研情况：推进中

近年来，迅猛发展的新工业、新经济、不断深化的全球化进程对我国的教育提出了新的要求，“新工科”的教育理念被提出。根据教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发的《制造业人才发展规划指南》统计的数据显示，到2020年，新一代信息技术产业、电力装备、高档数控机床和机器人、新材料将成为人才缺口最大的几个专业。现在仅大数据、人工智能、云计算这些学科为代表的新一代信息技术产业，人才缺口就有150万。到2050年，人才缺口会达到950万人。培养“新工科”是大学教育的当务之急。在“新工科”的培养方案中，数学是基础必修课程，在“新工科”学生的核心能力中，数学又是知识能力的核心。能应用数学、科学和工程的知识来解决问题是新工科学生的关键技能。但大学数学的改革发展存在诸多困难因素，如教学思想观念老旧，仅重视基础教学、缺少数学实践与应用；教学内容晦涩难懂，教学中更重视计算的结果，轻了数学思维的培养；数学的体系结构一成不变，与专业内容结合甚少；师资工程实践能力弱化，数学教师缺少专业背景。因此，在信息化、数字化、智能化新形势和建设“新工科”的背景下，大学数学作为工科教育的基础学科也必须做出及时的改变来满足专业的需求与人才的培养。及时、深入的研究大学本科生在数学知识和能力方面应有的变化，探索大学数学课程体系的重构和教学内容的改革，成为了“新工科”人才培养的基石。从而大学数学类课程的改革与实践研究势在必行。本课题的研究主旨在于培养学生的数学能力，为“新工科”人才的培养奠定基础；有利于教师进一步探索大学数学的体系结构、教学内容及教学方法，进而总结出一套行之有效的教学策略；有利于教师的专业成长，以及大学数学教学品牌的打造。

本课题以“‘新工科’人才的培养需求紧迫”、“‘新工科’人才的培养需要提高大学生的数学能力”、“大学数学类课程改革的理论依据”为研究基础，主要研究以下几个问题：“新工科”内涵、外延、其研究的主要内容、涉及的主要专业及发展的状况；“新工科”对大学本科生数学知识和能力要求的新变化；根据“新工科”对大学数学教学提出的新要求，调整大学数学的体系结构，增减、删补各数学学科的教学内容，改革、优化教学模式，改变传统式的教学方法；研究数学实践的形式与内容；适应新形势，提出符合本校特色的具体改革方案并进行试点实施；分析项目研究与改革试点过程中取得的经验、成果。分析并总结项目研究中存在的问题。

本课题的研究前期主要采用文献资料研究法，密切关注“新工科”及大学数学教改动态，积极搜集整理相关的教学理论和实践研究成果。在研究过程中，主要采用调查法，先对学生对大学数学认知、学习的的现状、专业中使用数学的程度、学生中大学数学实践开展情况及需求度等兴等进行调查。在研究中期，采用行动研究法：重视实践和探索，积极开展课题研究实践活动，在教学实践中注意观察和总结，加强对教学实践过程的反思，在实践中不断优化大学数学的体系结构、教学内容及教学方法；采用个案研究法，通过改革试点分析来探讨如何提学生数学的学习能力与应用能力，大学数学的教学如何能行之有效的为“新工科”人才的培养服务。 在研究的中后期采用经验总结法，撰写教学论文、科研论文、课题研究总结，不断提炼经验，探索规律。

本课题的研究力求取得以下几方面的突破：形成“新工科”背景下大学数学的新体系。根据专业调整大学数学教学的科目，重视数学在专业中的实践应用，既实现数学、专业、实践三者紧密结合的体系结构；形成“新工科”背景下大学数学教学的新内容以及有效教学策略的理论体系与方法；建立更加便于操作的大学数学教学的评价指标体系；帮助教师的专业成长，打造“新工科”特长的品牌大学数学教师团队。