新工科背景下大学数学课程体系的模块化重构研究

前言

作为我国高等教育改革的重要战略方向，创新工程教育的新体系，旨在培养高素质、复合型的工程人才，以适应未来科技发展和产业变革的需要，在这样的背景下，作为工科专业的基础学科，大学数学面临着全面转型，从课程内容到教学方式，再到资源的调配，都是在这样地进行的。传统的数学课程体系偏重于理论讲授，内容较为抽象，脱离了工程实际，学生的综合能力培养和专业发展需要很难得到有效地支持，因此，构建灵活开放、面向应用的课程结构，成为高校数学教育改革的关键课题，探索适应新工程发展要求的数学课程体系模块化重构路径，基于当前大学数学教学的现实基础，以促进数学教育的深度融合为目标，结合新工科发展需求，提出模块化重构的战略和路径。

一、新工科背景下大学数学课程体系的现状分析

（一）当前大学数学课程结构概述

“高等数学-线性代数-概率统计”等线性递进的基础课程模式在目前我国高校的数学课程体系中普遍采用，课程设置偏重于数学知识的系统性和逻辑性，标准统一，但在专业适配性和应用导向上，这种“一刀切”的课程结构显然有局限性。课程内容一方面偏重理论推导和公式计算，在工程实务和实际问题的介绍上有所欠缺;另一方面，尽管目前课程难以提供个性化支持，也缺乏有针对性的模块设置，但不同专业的学生在知识需求、应用背景、发展方向等方面存在差异，另外，应用类和拓展类课程体系中设置较少，难以满足新工程培养创新能力融合能力的需要，未能形成多层次、多样化的教学结构。

（二）教学方法与资源配备现状

目前，大学数学教学在方法和资源配置上仍以传统课堂教学过程重知识传授，轻能力培养，以教师为主，学生被动接受的模式较为普遍，虽然一些高校尝试引入了 MOOC（慕课）、雨课堂、智慧教学平台等信息化手段进行辅助教学，但在缺乏系统整合和模块化资源支撑的情况下，整体应用深度和融合度仍然有限。另外，对于不同、不同学习基础，缺乏差异化的教学内容和实践资源配置仍偏向于统一标准教材和纸质教辅材料，特别是在新工科背景下，工程案例、数模练习、跨学科教学资料等资源的缺乏，导致学生的学习兴趣和数学应用意识难以有效激发，教学内容与工程实践脱节。

二、新工科背景下大学数学课程体系存在的问题

（一）数学知识与工程应用结合薄弱

数学知识的现行的大学数学课程体系中，还主要停留在与工程实际问题联系较弱的理论推导和公式计算层面，课程内容多以抽象的数学模型和严密的逻辑推理为核心，缺乏案例分析和应用训练结合工程背景，导致学生在专业领域的实际需求中很难迁移出数学知识。特别是传统教学模式未能充分体现数学在工程设计、建模分析、系统优化等方面的应用价值，制约了学生工程思维的培养和综合创新能力的提升，这是在新工程倡导跨学科融合与实践导向的产生的，这种“学用脱节”的现象，在降低数学课程实践性导向的同时，也影响了它在工科专业人才培养体系中的配套作用，“学用脱节”的现象在数学学科。

（二）缺少面向不同专业方向的课程模块

缺乏针对不同工科专业特点和发展需求的差异化课程模块设计，现有大学数学课程体系普遍采用统一设置、集中授课的模式，大部分课程未能按照专业所需的数学深度和应用方向进行精细化分类，导致有些专业的课程内容显得多余，而另一些专业的课程内容则显得捉襟见肘。这种“通用化”教学在数据处理、信号分析、优化算法等特定领域难以有效支持学生的知识拓展和能力训练，忽视了工程专业和专业能力导向，同时，课程体系缺乏灵活的模块组合机制，限制了课程的适应性和个性化发展空间，不能满足学生自主选择符合专业发展需求的学习路径，也不能满足个人兴趣。

三、模块化课程体系重构的策略与路径

（一）构建“基础 + 应用+拓展”三级模块体系

构建“基础 + 应用+拓展”三级模块化课程体系，形成层次分明、结构合理、可灵活选择的教学框架，以适应新工程背景下人才培养的多元需求。“基础模块”主要针对工科全体学生，强调高等数学、线性代数、概率统计等通识课程对数学基本概念、方法和逻辑思维的系统训练;“应用模块”则针对实际工程问题开设数值计算、最优化方法、信号处理数学建模等课程，针对不同专业的具体需求，强化数学工具的应用能力;“拓展型模块”面向的是涵盖数据科学基础数学基础、微分方程数值解法等前沿方向的有较高学术追求或科研兴趣的学生增强学生的数学创新意识和跨学科融合能力。

（二）推进跨学科融合课程模块开发

推进跨学科融合成为高校课程体系改革在新时下的重要方向，大学数学课程要突破学科边界，主动对接新兴的工科领域，开发具有交叉特点的融合课程模块，如人工智能、大数据、材料科学、智能制造等。通过与专业课程的协同设计，在具体的工程情境中嵌入数学理论，如设置“工程建模与优化”“数据分析中的数学方法”“控制系统中的线性代数应用”等模块，使学生在实际或拟真的项目实践中掌握数学工具和思维方式，并在实际操作中同时，鼓励数学教师联合授课，形成跨学科的教学团队，构建提升课程内容关联性和应用性的教学案例和资源体系。

结语

大学数学课程体系改革在新的工科背景下，成为工科人才培养质量提升的关键一环，需要通过模块化重构实现内容更新和结构优化，传统的课程结构和教学模式已经很难适应新工程对复合型和创新型人才的能力要求。提出构建“基础+应用+拓展”三级模块体系、推进跨学科融合课程开发、强化教学资源平台建设等策略，从课程体系存在的问题出发，为高校数学教育提供一条切实可行的改革路径，未来，数学课程在服务工科发展、支撑人才成长中的核心价值应进一步强化课程内容与工程实际的深度融合，提升个性化、智能化教学水平。

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