■聚焦国家级教学成果奖系列报道

    获奖项目：改革工科数学教育模式，全过程培养学生实践与创新能力

    获奖等级：一等奖

    电子科技大学数学科学学院教授徐全智，在从教40多年退休之后，又被学校“挖”了回去，继续参与工科数学教育模式改革。

    “基础不牢，地动山摇。”工科数学是针对工科专业学生开设的公共基础课程，对学生的课程学习和思维训练有极其重要的作用，照徐全智的话说：“数学基础可能影响工科学生的一辈子。”

    作为以工科为主要特色的综合性研究型大学，电子科大在电子信息技术教学研究领域享有盛名，这与学校长期重视本科教学质量尤其是基础性学科教学质量紧密相关。

    传统教法问题出在哪里？

    “从前有一棵树（数），上面挂（挂科）了许多人。”这句流行于学生中间的玩笑话道出了学习工科数学的难度。不少学生因为它枯燥难懂，没有打好工科数学的底子。

    “徐老师，学数学有什么用啊？”徐全智是数学专业出身，到电子科大任教之初，沿用传统的理科教学理念，重视知识传授、定理证明及习题解答，学生的这个问题让她陷入反思，觉察到需转变教学理念，还应让工科学生了解“数学从哪里来”“数学是什么”“数学怎样用”。

    长期从事工科数学教育模式改革的电子科大教务处处长、国家级教学名师黄廷祝说，随着知识经济时代和信息时代的到来，数学无处不在、无所不用，各领域许多研究对象的数量化趋势愈发加强，在现代科学技术背后，数学扮演着十分重要的角色。一方面，对科学技术人才的数学素养要求越来越高；另一方面，传统工科数学教育模式已不适应培养高素质创新人才的要求。

    数学理论学习与应用实践相融合，是破题的开端。1992年，徐全智赴上海参加全国数学建模竞赛指导教师培训，进入了数学的一片新天地，对数学的认识耳目一新——“人的指纹是唯一的吗？诸如此类的数学应用问题，没有出现一个数值，和传统的数学问题迥然不同！”

    “传统的数学教法是根据已知进行求证和计算，但是，在应用数学解决工程问题时，已知什么不知道，求证什么也不知道，过程怎样都不知道。”徐全智说，在现实冲击下，她与团队以竞赛为载体，开始思考和探索工科数学教育理念、课程体系和教学手段的变革。

    改革从何开始？电子科大教学督导组组长谢云荪记得，1996年以后，学校建设“国家工科数学教学基地”期间便开始提出工科数学在教学内容上，融入数学建模思想，开展工科数学实验和实践；在教学方法上，重视学生思辨和数学语言表达的能力培养，探索改革工科数学教育模式，培养学生实践与创新能力的长效机制。

    那时，徐全智担任学生数学建模教练，她常常告诫自己：“车床工人车坏一个零件的损失有价可计，农民误了水肥也不过耽误一季庄稼，当教师教不好学生，却很可能毁掉一个孩子的一生、一个家庭的希望。”就在这种如履薄冰的探索中，电子科大工科数学教育模式改革的大幕徐徐拉开。

    工科数学撬动教学改革

    廖孜、李昀是电子科大微固学院和通信学院2010级学生，本科毕业后两人同时拿到了谷歌公司总部的入职通知。学校ACM集训队教练杨鹏回忆，在面试中，面试官出了大量的算法题目，两位“学霸”敲键如飞，一行行代码同步显示在面试官的电脑屏幕上，给对方留下了深刻印象，让谷歌见识了电子科大本科生的才智和速度。

    在电子科大，像廖孜、李昀这样的优秀本科毕业生不在少数，用人单位评价“不少学生本科学历，在有的方面能力不亚于博士”。这样的成绩从何而来？

    黄廷祝介绍，在工科数学教育模式改革中，学校坚持“知识、能力、素质”融合、“数学理论学习与应用实践”融合的教育理念，通过强化“三基”课程，分层开设数学实践类和科技竞赛类课程，以“基础—应用—实践—创新”为框架，将“教学、培训、竞赛”相融合，重构工科数学课程体系，并从大一开始面向全体学生进行递进式课程研究性教学和持续不间断的课外科创活动，让所有学生在工科数学课程学习中受益，让尽可能多的学生在课外科创活动中受到创新实践锻炼。

    例如，每年约5500人次参加科技竞赛课程学习、培训及竞赛，在美国大学生数学建模竞赛中获特等奖6次，2017年、2018年连续两年获特等奖；在全国大学生数学建模竞赛中，2015年获最高奖“高教社杯”，2014年、2015年、2017年和2018年4年都获“满贯”。

    研究性学习要求学生不断提高自学的能力，并花费更多的时间思考探索。一些学生表示“这样的学习让我们找到了当研究者的感觉”“让我们把自己当作一个数学家，让我们像数学家那样去思考”。

    黄廷祝说，为了满足学生对研究性学习的需求，学校组织教师撰写系统的讨论性、研究性、综合性、应用性问题和案例，开设了数学与算法实验实践类课程8门，数学文化类通识课5门，应用数学类4门，每年受益学生达6200人次。课堂结构上，采用“大班授课+小班研讨”“小班授课+小班研讨”，努力实现“句号课堂”向“问号课堂”转变。

    “金课”上线惠及更多学子

    “线性代数与信息科技”“隐身飞机与线性方程组”“人脸识别、图像处理与线性代数”……在黄廷祝的视频公开课中，他深入浅出地讲述了数学与一系列高精尖科技之间的关系，成为深受学生喜爱的“金课”。

    “为什么喜欢学习数学，因为解决了学生迷茫的问题。”黄廷祝说，学习数学之所以困难，原因之一就在于学生学习兴趣没有激发出来，学生不知道学来有什么用，也不知道自己处于学习中的哪个位置。“我们把教育教学与信息技术深度融合，建设了系统的工科数学优质教学资源，解决学生思想上的困惑、学习中的难题。”

    “翻转课堂让处处都是课堂，时时都可学习。学生可以在线上进行基本概念和知识的学习，线下集中精力进行研究性学习。”黄廷祝说。现在，只要打开手机应用超市，下载CDOJ（电子科技大学ACM在线评测平台），便可以轻松使用手机或平板参与学习。学生可以直接在APP上编写代码，上传云端即可编译。

    通过精品课程、精品资源共享课、精品视频公开课、精品在线开放课等建设，电子科大形成了工科数学系列国家级和省级精品课程资源，通过系列高水平教材建设，形成了以国家级规划教材（7部）为主的重要数学基础课教材，设计并开发“数学实验”和“算法与程序设计”实验课程的“题库系统”，建设了具有课堂“师—生”及“生—生”互动、课堂即时评测等功能的“数学建模”“数学实验”和“算法与程序设计”三类开放式实验在线测试软件平台，有效帮助学生自主学习、提高实践能力。