電子科技大學數(shù)學科學學院教授徐全智，在從教40多年退休之后，又被學校“挖”了回去，繼續(xù)參與工科數(shù)學教育模式改革。
“基礎(chǔ)不牢，地動山搖。”工科數(shù)學是針對工科專業(yè)學生開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程，對學生的課程學習和思維訓練有極其重要的作用，照徐全智的話說：“數(shù)學基礎(chǔ)可能影響工科學生的一輩子。”
作為以工科為主要特色的綜合性研究型大學，電子科大在電子信息技術(shù)教學研究領(lǐng)域享有盛名，這與學校長期重視本科教學質(zhì)量尤其是基礎(chǔ)性學科教學質(zhì)量緊密相關(guān)。
傳統(tǒng)教法問題出在哪里？
“從前有一棵樹（數(shù)），上面掛（掛科）了許多人。”這句流行于學生中間的玩笑話道出了學習工科數(shù)學的難度。不少學生因為它枯燥難懂，沒有打好工科數(shù)學的底子。
“徐老師，學數(shù)學有什么用啊？”徐全智是數(shù)學專業(yè)出身，到電子科大任教之初，沿用傳統(tǒng)的理科教學理念，重視知識傳授、定理證明及習題解答，學生的這個問題讓她陷入反思，覺察到需轉(zhuǎn)變教學理念，還應(yīng)讓工科學生了解“數(shù)學從哪里來”“數(shù)學是什么”“數(shù)學怎樣用”。
長期從事工科數(shù)學教育模式改革的電子科大教務(wù)處處長、國家級教學名師黃廷祝說，隨著知識經(jīng)濟時代和信息時代的到來，數(shù)學無處不在、無所不用，各領(lǐng)域許多研究對象的數(shù)量化趨勢愈發(fā)加強，在現(xiàn)代科學技術(shù)背后，數(shù)學扮演著十分重要的角色。一方面，對科學技術(shù)人才的數(shù)學素養(yǎng)要求越來越高；另一方面，傳統(tǒng)工科數(shù)學教育模式已不適應(yīng)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的要求。
數(shù)學理論學習與應(yīng)用實踐相融合，是破題的開端。1992年，徐全智赴上海參加全國數(shù)學建模競賽指導教師培訓，進入了數(shù)學的一片新天地，對數(shù)學的認識耳目一新——“人的指紋是唯一的嗎？諸如此類的數(shù)學應(yīng)用問題，沒有出現(xiàn)一個數(shù)值，和傳統(tǒng)的數(shù)學問題迥然不同！”
“傳統(tǒng)的數(shù)學教法是根據(jù)已知進行求證和計算，但是，在應(yīng)用數(shù)學解決工程問題時，已知什么不知道，求證什么也不知道，過程怎樣都不知道。”徐全智說，在現(xiàn)實沖擊下，她與團隊以競賽為載體，開始思考和探索工科數(shù)學教育理念、課程體系和教學手段的變革。
改革從何開始？電子科大教學督導組組長謝云蓀記得，1996年以后，學校建設(shè)“國家工科數(shù)學教學基地”期間便開始提出工科數(shù)學在教學內(nèi)容上，融入數(shù)學建模思想，開展工科數(shù)學實驗和實踐；在教學方法上，重視學生思辨和數(shù)學語言表達的能力培養(yǎng)，探索改革工科數(shù)學教育模式，培養(yǎng)學生實踐與創(chuàng)新能力的長效機制。
那時，徐全智擔任學生數(shù)學建模教練，她常常告誡自己：“車床工人車壞一個零件的損失有價可計，農(nóng)民誤了水肥也不過耽誤一季莊稼，當教師教不好學生，卻很可能毀掉一個孩子的一生、一個家庭的希望。”就在這種如履薄冰的探索中，電子科大工科數(shù)學教育模式改革的大幕徐徐拉開。
工科數(shù)學撬動教學改革
廖孜、李昀是電子科大微固學院和通信學院2010級學生，本科畢業(yè)后兩人同時拿到了谷歌公司總部的入職通知。學校ACM集訓隊教練楊鵬回憶，在面試中，面試官出了大量的算法題目，兩位“學霸”敲鍵如飛，一行行代碼同步顯示在面試官的電腦屏幕上，給對方留下了深刻印象，讓谷歌見識了電子科大本科生的才智和速度。
在電子科大，像廖孜、李昀這樣的優(yōu)秀本科畢業(yè)生不在少數(shù)，用人單位評價“不少學生本科學歷，在有的方面能力不亞于博士”。這樣的成績從何而來？
黃廷祝介紹，在工科數(shù)學教育模式改革中，學校堅持“知識、能力、素質(zhì)”融合、“數(shù)學理論學習與應(yīng)用實踐”融合的教育理念，通過強化“三基”課程，分層開設(shè)數(shù)學實踐類和科技競賽類課程，以“基礎(chǔ)—應(yīng)用—實踐—創(chuàng)新”為框架，將“教學、培訓、競賽”相融合，重構(gòu)工科數(shù)學課程體系，并從大一開始面向全體學生進行遞進式課程研究性教學和持續(xù)不間斷的課外科創(chuàng)活動，讓所有學生在工科數(shù)學課程學習中受益，讓盡可能多學生在課外科創(chuàng)活動中受到創(chuàng)新實踐鍛煉。
例如，每年約5500人次參加科技競賽課程學習、培訓及競賽，在美國大學生數(shù)學建模競賽中獲特等獎6次，2017年、2018年連續(xù)兩年獲特等獎；在全國大學生數(shù)學建模競賽中，2015年獲最高獎“高教社杯”，2014年、2015年、2017年和2018年4年都獲“滿貫”。
研究性學習要求學生不斷提高自學的能力，并花費更多的時間思考探索。一些學生表示“這樣的學習讓我們找到了當研究者的感覺”“讓我們把自己當作一個數(shù)學家，讓我們像數(shù)學家那樣去思考”。
黃廷祝說，為了滿足學生對研究性學習的需求，學校組織教師撰寫系統(tǒng)的討論性、研究性、綜合性、應(yīng)用性問題和案例，開設(shè)了數(shù)學與算法實驗實踐類課程8門，數(shù)學文化類通識課5門，應(yīng)用數(shù)學類4門，每年受益學生達6200人次。課堂結(jié)構(gòu)上，采用“大班授課+小班研討”“小班授課+小班研討”，努力實現(xiàn)“句號課堂”向“問號課堂”轉(zhuǎn)變。
“金課”上線惠及更多學子
“線性代數(shù)與信息科技”“隱身飛機與線性方程組”“人臉識別、圖像處理與線性代數(shù)”……在黃廷祝的視頻公開課中，他講述了數(shù)學與一系列高精尖科技之間的關(guān)系，成為深受學生喜愛的“金課”。
“為什么喜歡學習數(shù)學，因為解決了學生迷茫的問題。”黃廷祝說，學習數(shù)學之所以困難，原因之一就在于學生學習興趣沒有激發(fā)出來，學生不知道學來有什么用，也不知道自己處于學習中的哪個位置。“我們把教育教學與信息技術(shù)深度融合，建設(shè)了系統(tǒng)的工科數(shù)學優(yōu)質(zhì)教學資源，解決學生思想上的困惑、學習中的難題。”
“翻轉(zhuǎn)課堂讓處處都是課堂，時時都可學習。學生可以在線上進行基本概念和知識的學習，線下集中精力進行研究性學習。”黃廷祝說。現(xiàn)在，只要打開手機應(yīng)用超市，下載CDOJ（電子科技大學ACM在線評測平臺），便可以輕松使用手機或平板參與學習。學生可以直接在APP上編寫代碼，上傳云端即可編譯。
通過精品課程、精品資源共享課、精品視頻公開課、精品在線開放課等建設(shè)，電子科大形成了工科數(shù)學系列國家級和省級精品課程資源，通過系列高水平教材建設(shè)，形成了以國家級規(guī)劃教材（7部）為主的重要數(shù)學基礎(chǔ)課教材，設(shè)計并開發(fā)“數(shù)學實驗”和“算法與程序設(shè)計”實驗課程的“題庫系統(tǒng)”，建設(shè)了具有課堂“師—生”及“生—生”互動、課堂即時評測等功能的“數(shù)學建模”“數(shù)學實驗”和“算法與程序設(shè)計”三類開放式實驗在線測試軟件平臺，有效幫助學生自主學習、提高實踐能力。
