楊立敏，陳 文，于 靜，馬 鵬

（中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū) 文理學院，新疆 克拉瑪依 834000）

當前，工科專業(yè)畢業(yè)生不能完全滿足社會及用人單位的需求，在綜合、創(chuàng)新能力方面尤其弱一些[1-4]。綜合運用數學、科學和工程知識解決復雜問題是專業(yè)技術與工程科技人才的關鍵技能，是新工科人才培養(yǎng)的基本目標。同時非常規(guī)石油與天然氣的勘探開發(fā)亟需復合型油氣人工智能方面的人才，這些對數學教育提出更高的要求。

一、大學數學教學現狀問題分析

（一）大學數學教學中普遍存在的問題

1.教學內容上，注重數學理論的系統(tǒng)性，對專業(yè)人才培養(yǎng)目標中應用數學能力支撐不足

（1）“缺少實例”。大學數學課程教材涉及工程應用的實例很少。我國從精英教育到大眾教育，數學教材內容改變不大。大學數學教材的編者大多是數學專業(yè)出身，對工程背景不太熟悉，難以編寫出適合教學應用的數學在工程應用中的實例。另外工科專業(yè)各不相同，適合石油工程專業(yè)的實例未必適合自動化專業(yè)，就算編寫出來應用范圍也窄，不適合放到教科書中。

（2）“缺少課時”。工科研究生入學考試需要扎實數學理論基礎，缺少實踐應用性的課時。研究生入學考試數學學科考試大綱涵蓋數學理論內容全面，數學考研大綱是一個指揮棒，雖然不是每個學生都要參加研究生入學考試，但是，在大一、大二數學學習過程中，為研究生入學考試做好準備還是必要的。各高校工科專業(yè)數學教學大綱基本都涵蓋了本專業(yè)考研大綱要求的內容?，F有傳統(tǒng)教學法下數學課課時學習數學理論都是不太夠的。難以較多涉及數學的實踐練習和應用實例。

2.教學手段上，信息技術應用較少，數學的應用能力無法得到充分鍛煉

（1）“缺少練習”。數學課程缺少實踐練習環(huán)節(jié)。數學課的一般教學方法就是老師講，學生聽，形式單一，就像很多理論課一樣。有些教育工作者認為邏輯性強的課程不適合用多媒體技術，只適合板書授課，教學信息技術應用較少?，F有數學課課時不夠學生在教師指導下的實踐練習，學生的能動性和主體地位難以調動與體現。

（2）“缺少熱情”。數學課程成為學生在大學期間覺得枯燥、較難通過的課程之一。大學數學課程一般是大班授課（100～200 人），學生差距較大，教師難以帶動到每位學生。學生往往處于被動學習狀態(tài)，學習效果不佳，常常感覺數學很難、枯燥。相關方面對數學重要性認識、宣傳不到位，部分學生認識不到數學對專業(yè)課及自身素質、能力的作用，部分學生用功程度不夠，數學課成為學生在大學期間最難通過的課程之一。學習后續(xù)專業(yè)課程時數學已經忘記了不少，再到工程中的應用確實較困難了。

3.教學思想上，數學課程沒有能夠應用好課程思政提高學生應用數學解決實際問題的能力

（1）“缺少思政”。教師缺少強烈思政意識。數學課程沒有充分全面認識到數學課課程思政的方法和意義，對于課程思政存在著兩方面的誤區(qū)：一方面認為邏輯性強的課程較難進行課程思政；另一方面認為課程思政僅僅是對學生進行政治思想教育，對知識的傳授沒有什么較大幫助，對隱性培育理解不夠。

（2）“缺少引導”。學生需要任課教師學業(yè)、未來職業(yè)方面的引導。有些學生進入大學前為了考入理想大學一路低頭學習課本知識，缺少發(fā)現問題、分析問題及解決問題的實踐能力和方法。也缺少關注社會、關注更遠未來的經驗。不在少數的學生有不同程度的厭學情緒，上了大學，沒了目標，少了動力，六十分萬歲，沉迷游戲。上課收手機、統(tǒng)計學生抬頭率是治標不治本的辦法。學生的世界觀、人生觀和價值觀非常需要大學全員引導和教育。各高校也采取了不少措施來幫助學生明確目標，比如設置班主任、進行校園文化建設、設置創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)課程等，但沒有能夠全面解決問題。

（二）“缺少積累”。本校區(qū)大學數學教學存在的特殊性：新校區(qū)，師資緊缺；新學生，教風、學風建設零起點

隨著“一帶一路”倡議的提出及國家能源安全保障的需要，新疆的核心區(qū)地位凸顯，急需大批適用新疆建設需求的高層次、應用型、國際化人才。2015 年教育部同意設立中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū)。新建校區(qū)，師資規(guī)模擴大速度趕不上學生規(guī)模擴大速度。大學數學是本校機械設計制造、石油工程、自動化和油氣儲運工程等12 個工科專業(yè)和經濟、金融等4 個商科專業(yè)的重要基礎課程。大學數學課程作為重要基礎課，影響面廣，授課學生占全校區(qū)的85%，后續(xù)涉及到專業(yè)課的學習、研究生入學考試，影響程度深。

作為影響時間早、影響程度深、影響面廣和影響時間長的大學數學教學，如何凝聚學生的學習動力，培養(yǎng)學生扎根西部的理想，填補“實例、課時、練習、激情、思政、積累”的不足，提升學生應用數學解決問題的能力？以“以學生為中心，以產出為導向”理念為指導，構建“三融三新”協(xié)同推進立體化教學策略，教學手段上應用現代教育技術線上線下融合的新模式、教學內容上數學基礎與數學建模、數學應用案例融合的新內容，教學思想上通過自然融入的課程思政強調學以致用的創(chuàng)新能力，有效解決了當前大學數學教學面臨的問題及本校區(qū)的問題，有效增強了學生應用數學解決問題的能力，支撐了專業(yè)培養(yǎng)目標，建立起優(yōu)良教風、學風。

二、“三融三新”策略強化學生數學基礎，增強應用數學的能力

（一）優(yōu)化教學過程，線上與線下互通融合，加強學生實踐練習環(huán)節(jié)和應用數學的能力

在信息時代，學生學習動力變得更重要，要全面落實以學生為中心。

1.搭建線上教學資源三平臺，省出時間，增加實踐練習、應用實例講解

（1）制作雨課堂課件。為了解決課堂人數較多，教師難以帶動每位學生的問題。早在2017 年我們就開始建立“雨課堂”課件。包括預習、課上練習、作業(yè)、課后思考題及以章節(jié)為單元的過程性評價檢測5 套課件與相應試題庫。預習課件中設置預習視頻和3 道與預備知識相關的題目，視頻精選自中國大學MOOC。課上練習課件由5 道圍繞當次課所講內容的重、難點設計而成的題目構成。思考題課件一般設計1 道或2 道題目，供學生進一步拓展思維，不是每次課都有，可根據內容安排。作業(yè)課件是教師從眾多參考書中選出的題目，10 道題左右，是對當次課內容的練習與鞏固。單元檢測課件是為了章節(jié)測驗時使用的，以及時提醒督促學生查缺補漏。

（2）建立嗶哩嗶哩（簡稱B 站）“CUPK 講數學”。建成B 站數學知識點視頻分享平臺“CUPK 講數學”，針對每個知識點的3 到5 分鐘短視頻，供學生課后根據自己學習情況選擇不同視頻觀看。重、難點一一攻克。學生可以反復觀看。

（3）開設“數學小油滴”微信公眾號。建立數學知識分享平臺“數學小油滴”微信公眾號，內容從課本知識到數學史、數學家、研究生入學考試題目評講、數學前沿進展、數學建模方法和數學的典型應用案例等。形式有文字、音頻和視頻等，為學生拓展學習空間，進一步提高知識水平，開闊眼界提供豐富學習資源。

2.利用自建線上資源，通過大數據統(tǒng)計分析，“五維一體”強基礎、重應用

五維是以課堂、課后、過程性考試、分類教學和數學建模思想早引入這5 個維度為抓手，強化基礎，厚植應用，一體是指始終以學生為主體。課堂教學主渠道，線上為輔，線下為主；個性化課后學習，線上為主，線下為輔。

（1）精準互動實現重應用的課堂教學。運用建構主義教學理念，以學生為中心。數學公共課大班授課，教師不易帶動到每位學生，學生容易注意力不集中、走神，為調動起每一位學生的積極性，增加較多實踐練習機會，提升學生應用數學的能力。利用自己搭建的雨課堂平臺資源，強化預習環(huán)節(jié)，在學生預習的基礎上教學，不僅提高了教學效果，還節(jié)省出約四分之一的課上寶貴時間。用這時間通過專門制作的練習課件進行較大量的實踐練習和課堂研討，實踐練習主要是帶動學生練習知識點的重點、難點的理解與應用。課堂研討是學習討論與當次課內容有關的應用案例。應用案例是教師聯合專業(yè)課教師依據相關專業(yè)知識編寫的數學應用案例，針對性強，增強數學應用能力。運用雨課堂的數據分析功能，老師與學生即時獲得每位學生的學習與練習成績，學生積極性很高。不僅加強了學生應用數學的能力，也提高了學生學習數學的興趣。

（2）豐富線上資源助力課下個性化學習。為了滿足不同層次學生需求，我們開設了微信公眾號“數學小油滴”和B 站“CUPK 講數學”。需要進一步鞏固理論知識的學生可以在B 站觀看視頻，需要進一步提升數學理論與應用的學生可以在“數學小油滴”上瀏覽相關欄目學習。自己選擇內容、時間學習。實現個性化學習。拓展了學習空間，開闊了數學學習視野。為應用數學解決復雜問題營造氛圍，提升數學素質。2 個平臺因針對性強，對學生幫助很大，尤其是“數學小油滴”中的數學典型應用案例吸引了很多學生反復閱讀。學生非常喜歡這2 個平臺，2 個平臺合計訪問量已超10 萬次以上。另外每個班級都設有自己的QQ 答疑群（平均每位教師400 人次/每學期），答疑常態(tài)化，全天候線上答疑，重難點線下定時面對面答疑。

（3）加速教風、學風積累。過程性考核調動學生積極性，持續(xù)改進教學。新校區(qū)師資明顯不足，師資身份多樣，有校區(qū)招聘教師、校本部派遣教師、來自16 所高校的援建教師和面向全國招聘的退休教師。占多數的校區(qū)招聘師資呈年輕化，教學經驗略有欠缺。學生沒有學長帶動。通過以章節(jié)為單元的線上過程性考試，來檢測、督促學生和教師，使學生鞏固、拓展課上學習內容，教師也能及時檢測教學得失，及時提高教學水平，微調教學內容與方向。過程性評價有助于學生認識自我，建立信心，積極主動建立自我數學知識脈絡，從而促進學生應用數學能力的提升。

（4）分類教學、因需施教。結合本校行業(yè)特色，優(yōu)化教學內容，構建適應不同專業(yè)應用需求的大學數學分層教學課程體系。對數學要求較多的專業(yè)，課時較多，內容較深入。教師的應用案例與本專業(yè)內容相關。

（5）應用數學的建模思想及早引入。數學建模思想是首先根據問題建立數學模型，然后求解該數學模型，最后根據求解結果來解決問題。數學建模課程為應用數學解決工程問題較直接地提供思路和方法的課程。在高等數學、概率論與數理統(tǒng)計、線性代數中盡早融入數學建模思想，為應用數學解決問題打好基礎，同時借助matlab、mathmatic 軟件，增加計算能力，初步了解大數據下的數據挖掘的意義，了解人工智能的發(fā)展、應用。

3.線上學習過程成績納入課程考核與評價

將線上的預習、實踐練習、復習、作業(yè)、思考題和過程性考試的線上成績納入課程總評成績。線上成績占總評成績的20%～30%。學生在教師引導下充分發(fā)揮主體作用，實現高效實踐學習。

（二）實現價值引領，知識與思政潤物無聲融合，激發(fā)學生內在學習動力，學以致用

2020 年5 月，教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》（以下簡稱《綱要》），《綱要》中指出必須將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體。

1.全國樣板支部推進課程思政建設

依托數學系所在黨支部“數學物理系聯合黨支部”的“全國黨建工作樣板支部”培育創(chuàng)建歷程，積極開展數學課程思政教學工作。

（1）課程思政作為支部學習會的一部分，形成教師自覺思政的氛圍。數學物理系聯合黨支部嚴格“三會一課”制度，帶領教師認真學習中央文件精神，“一人導讀，大家討論，不懂之處查閱資料、請教專家”，切實提高教師的理論水平和思想覺悟。支部學習會的最后一項工作是討論課程思政內容與方法，趁熱打鐵，把思想政治理論學習的心得準確應用到課程知識內容中去。

（2）形成“四維一體”思政方案。數學系每周一次集體備課，組織開展課程思政方法總結、討論。用好課堂教學“主渠道”。四維是指思政接合點、方法、素材和原則4 個方面，一體是指思政與知識要融為一體。

（3）思政教育系統(tǒng)化、理論化，組織編寫思政案例與教材。編寫了課程思政成熟案例50 多個，涉及數學家、數學精神、邏輯思維和辯證思考、青年人時代責任感及使命感等多個方面。編寫了具有思政素材的適應本校培養(yǎng)目標的大學數學教材《大學數學基礎概論》。

2.課程思政提升數學應用能力和信心

課程思政啟發(fā)學生心智，學生受到人文、理想的引領和教育，清晰地明白了自己的人生階段、歷史使命、努力方向和興趣所在，學生經常得到啟發(fā)，能夠不斷地修正自己，在德、智、美發(fā)展方面得到長足的進步，激發(fā)了學生科技報國、扎根西部的家國情懷。學生學習動力得到提升，學習目標更加明確，思政促進知識掌握，使得應用數學的能力得到加強。

數學老師們在課程思政中也提升了思想覺悟。在中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū)第一屆微黨課大賽中獲得優(yōu)秀獎；在新疆維吾爾自治區(qū)高校課程思政大賽中獲得二等獎。

（三）強化創(chuàng)新應用，基礎與應用無縫融合，四措并舉，有效支撐專業(yè)培養(yǎng)目標

堅持“以產出為導向”的教學理念，解決應用數學解決問題能力欠缺的問題。

1.以課程群促應用能力培養(yǎng)

大范圍開設面向全校學生的數學實驗、數學建模、全國大學生數學建模競賽輔導和美國大學生建模競賽輔導（美國大學生建模競賽完全對應本校區(qū)的人才培養(yǎng)目標“高層次、應用型、國際化”）4 門課程，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和能力，快速獲取信息和資料的能力，快速學習新知識的能力，團隊合作意識。為后續(xù)工程應用做好充足準備。課程群助力學生在數學學科競賽、后續(xù)專業(yè)課、專業(yè)課相關大賽及研究生入學考試中取得好成績。

2.以競賽促應用數學能力培養(yǎng)

組建“數學競賽指導團隊”和“數學建模指導團隊”組織并指導三大賽事：全國大學生數學競賽、全國大學生數學建模競賽、美國大學生數學建模競賽等各類數學建模比賽。學生的積極性很高，成績優(yōu)異。我們已經取得了國家級獎勵31 項，其中全國大學生數學建模競賽國家一等獎2項，省級獎勵338 項的成績。數學學科競賽已經形成了品牌效應。極大促進了學生應用數學的熱情和能力。

3.以專業(yè)應用案例促應用數學能力培養(yǎng)

數學無縫對接專業(yè)應用，收集編寫石油石化行業(yè)及計算類應用性案例。根據教師科研實踐并與石油相關專業(yè)教師合作，精選與石油石化行業(yè)相關的教學案例，增強學生解決問題的能力。已經編寫成熟應用案例50 多個，以石油工程、勘查資源、油氣儲運和金融工程等專業(yè)領域為背景。應用案例在課堂上相關數學知識所在一節(jié)進行講解，從數學理論直通數學實踐，受到了學生的熱烈歡迎。

4.以社團促應用能力培養(yǎng)

指導學生成立數學社，引導學生自主學數學、用數學，促優(yōu)良學風。指導社團搭建課外輔導學習社區(qū)，“數學社”（社團公眾號：CUPK 數學社，主要組織學生進行各種校內外數學類競賽、數學建模競賽、數學科普和期末考前復習指導等活動）成為課外老師與學生之間溝通的重要紐帶，形成先進帶后進，老生帶新生聯動效應，學生在各種需要的場合自覺應用數學，極大促進了學生的學習效果，促進了優(yōu)良學風建設。組建學生社團是體現OBE 理念的非常典型的方法?！叭谌隆苯虒W策略如圖1 所示。

圖1 “三融三新”教學策略

在OBE 理念指導下的“三融三新”教學策略有效提高了學生應用數學的能力，支撐專業(yè)培養(yǎng)目標。近三年畢業(yè)生就業(yè)率在97%以上，畢業(yè)生得到用人單位好評。高等數學課程入選新疆維吾爾自治區(qū)一流課程。獲得新疆維吾爾自治區(qū)教學成果三等獎。建立起動態(tài)優(yōu)秀教學團隊，形成數學課程的優(yōu)良教風與學風。