為數(shù)學課注入“工程靈魂”！江蘇大學打造新工科大學數(shù)學教學新模式
來源： 紫牛新聞
2025-11-08 16:53:00
11月8日訊（通訊員 孫蕾 記者 萬凌云 姜天圣）江蘇大學大學數(shù)學教學團隊，扎根教學一線18年，從 “信息化”教學穩(wěn)步邁向“數(shù)智化”課程賦能，交出了一份扎實的教學改革答卷。從2006年國家十一五規(guī)劃到2015年的《中國制造2025》，中國工業(yè)智能經(jīng)歷了萌芽，起步到正式規(guī)劃。面對“大力推進農(nóng)業(yè)機械化、智能化”的新要求，大學數(shù)學教學團隊主動探索新工科大學數(shù)學教學模式重構(gòu)的創(chuàng)新路徑。
團隊重構(gòu)“數(shù)學-工程”雙向驅(qū)動課程體系，精準解決課程內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的老問題。借助知識圖譜技術(shù)，團隊系統(tǒng)梳理智能制造領(lǐng)域的核心數(shù)學需求，搭建起“大數(shù)基礎(chǔ)→工程數(shù)學→專業(yè)應(yīng)用”的三層遞進課程架構(gòu)。比如講結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，把傳統(tǒng)微積分里的極值問題，延伸到智能農(nóng)機結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計；用線性代數(shù)的特征值理論，破解機械振動分析難題，讓數(shù)學知識真正融入工程實際。團隊還以科研反哺教學，逐步開發(fā)出《工程數(shù)學案例集》等10個FastGPT工作流；針對機械、電氣、信息等 15 個主要工科專業(yè)，制定專屬課程標準，梳理出 830 個工程數(shù)學知識點與專業(yè)課程的對應(yīng)關(guān)系。對比實驗顯示，實驗班學生解決復(fù)雜工程問題的數(shù)學建模準確率，比對照班高出 43%，專業(yè)課程里的數(shù)學應(yīng)用能力明顯增強。
在教學模式上，團隊打造數(shù)字驅(qū)動的智慧數(shù)學新模式，直擊教學模式固化、數(shù)字化應(yīng)用不足的痛點?；凇爸悄苋诤稀崩砟?，他們探索出個性化、情境化、體驗式結(jié)合的混合教學模式。教學中依托千筆作業(yè)、云班課等平臺，AI 會智能分析學生學習數(shù)據(jù)，自動生成專屬錯題集和針對性訓練；教師根據(jù) AI 學習報告動態(tài)調(diào)整教學，形成“數(shù)據(jù)采集—診斷反饋—精準教學—效果評估” 的閉環(huán)流程。
同時，團隊搭建“知識樹+GeoGebra+AI”的數(shù)智化資源平臺，開發(fā)云教材和互動繪本，讓學習更直觀、更有沉浸感，推動課堂從 “板書+習題”轉(zhuǎn)向 “可視化 + 交互 + 智能” 的新型智慧環(huán)境。比如教微分方程時，用三維動態(tài)圖演示熱傳導過程，學生理解度比傳統(tǒng)教學提升 68%。他們還升級千筆作業(yè)系統(tǒng)的智能題庫，支持難度自適應(yīng)和錯因診斷，累計服務(wù) 16.6 萬人次學生，平均學習效率提高 35%，為教學質(zhì)量監(jiān)測和精準干預(yù)提供了有力支撐。
為打破評價體系單一、能力導向缺失的局限，團隊創(chuàng)新“認知+方法+工具+ 創(chuàng)新”四維評價體系。這一框架包含四部分：知識理解通過在線測試考查概念掌握（占 25%）；方法應(yīng)用通過建模任務(wù)評估問題解決能力（占 30%）；工具使用考查數(shù)學軟件操作（占 25%）；創(chuàng)新實踐結(jié)合課程設(shè)計和競賽表現(xiàn)評定（占 20%）。實施三年來，學生綜合應(yīng)用能力顯著提升，全國大學生數(shù)學建模競賽獲獎率從 18% 升至 29%，畢業(yè)設(shè)計中數(shù)學建模應(yīng)用的優(yōu)秀率提高 46%。
在能力培養(yǎng)上，團隊構(gòu)建“課內(nèi)項目+課外競賽+創(chuàng)新訓練”三級實踐體系，強化理論與實踐結(jié)合，彌補創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的短板。課內(nèi)項目依托校企合作實踐基地，以真實工程問題為載體，學生組隊完成 “智能溫室環(huán)境優(yōu)化”“農(nóng)機作業(yè)路徑規(guī)劃”等 135 個綜合項目；課外組織參加數(shù)學建模、數(shù)學競賽等 A 類賽事；創(chuàng)新訓練依托“數(shù)學建模與科學計算” 微專業(yè)，培養(yǎng)學生用數(shù)學方法解決復(fù)雜工程問題的能力。
團隊還打造“科研推動教學”的高水平隊伍，為改革提供組織保障。這支 “數(shù)學+工程”跨學科團隊，由數(shù)學、機械、信息等領(lǐng)域?qū)＜医M成，實現(xiàn)協(xié)同育人。團隊承擔15項國家自然科學基金項目（含5項重大、重點項目），將10多項省部級科研成果轉(zhuǎn)化為教學資源，開發(fā)智能優(yōu)化算法、機器學習建模等前沿案例 68 個。團隊還獲 3 項省級教學成果獎，發(fā)表 85 篇教研論文，形成可持續(xù)的教改支撐體系。
大學數(shù)學從“通識基礎(chǔ)課”到“專業(yè)核心技能課”的根本轉(zhuǎn)變，為新工科人才培養(yǎng)提供了有效路徑。18年深耕，團隊用“扎根需求、破壁創(chuàng)新”的堅持，把抽象的數(shù)學公式課，變成了能解決真問題的技能課，既守住了教學本質(zhì)，又跟上了時代步伐。