詹耀辉

摘  要：基于工程教育更加重视数学和科学教育的“新工科”理念，系统思考了新时期工程数学课程的教学定位、教学问题和教学策略。从一线教学实践的角度出发，文章指出了工程数学教学的若干问题，即课程应用目标不明确、课程内容艰涩抽象和课时压缩等现实问题。针对上述典型问题，分别提出了目标导向式教学方法、数学软件可视化教学方法、线上和线下课堂混合式教学模式等解决方案。研究结果有助于光电类专业教师更好地开展工程数学等大类基础课程，亦有助于大类基础课程在专业交叉的复合型人才培养中发挥重要作用。

关键词：基础课程;工程数学;教学问题;教学模式;教学策略

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）29-0080-05

Abstract： Based on the "new engineering" concept that engineering education attaches more importance to mathematics and science education， the teaching orientation， teaching problems and teaching strategies of engineering mathematics in the new era are systematically considered. From the perspective of front-line teaching practice， this paper points out practical problems in engineering mathematics teaching， such as unclear application objectives， obscure and abstract contents， and compressed class hours. Aiming at the typical problems mentioned above， this paper puts forward some solutions， such as goal-oriented teaching method， mathematical-software-visualization teaching method， online and offline mixed teaching mode. The results of this study are helpful for the teachers of photoelectric majors to carry out the teaching of engineering mathematics and other basic courses better， and also help the basic courses play an important role in the training of interdisciplinary talents.

Keywords： basic courses; engineering mathematics; teaching problems; teaching modes; teaching strategies

随着新一轮产业升级和科技发展的日益蓬勃，“新工科”肩负着孕育和推动第四次工业革命的使命，逐渐步入国家教育体系改革的战略规划。“新工科”主要是指由新兴产业形成的专业门类，其中以工业智能和互联网为核心，包括人工智能、大數据、虚拟现实、智能科学与技术等相关专业，也包括对传统工科的升级改造[1]。“新工科”的教育目标是培养新兴产业所需要的具有过硬实践能力和创新能力的复合型高级专业人才。然而，所谓的复合型人才绝不是不同专业的简单叠加，而是综合思维能力的复合加成。因此，“新工科”教育改革过程中更加注重夯实基础理论知识和思维训练。麻省理工学院G.Brown教授在关于未来工程教育改革报告中提出了科学主导工程的重要倡议，强调了教学中数学和科学的首要地位，并认为现代工程师应该按照科学家的模式来培养[2]。在“新工科”的背景下，各类工科课程体系都将数学放在了重要地位;以某高校光电专业课程框架构成为例，除了公共课程中开设的微积分、线性代数、概率论之外，课程体系又在大类基础课程中增设了工程数学（主要包括复变函数和积分变换）和数学物理方法。大类基础课程中的数学课程不仅具有公共课程中数学课程的本质特征，而且与专业主干课程有着直接的、千丝万缕的联系。特别是对于新时期工程数学而言，如何将数学、专业课和“新工科”揉为一体自然地成为了教学设计中的重中之重。基于此，本文重新审视工程数学的教学过程，总结了工程数学常见的教学问题，并针对问题提出一系列教学策略和具体方案。

一、工程数学课程特点及教学问题

（一）课程特点

1. 工程数学知识与专业主干课程关联度高

广义的工程数学包括线性代数、概率论、微积分、复变函数和积分变换等高等数学内容。针对光电类专业而言，狭义的工程数学主要特指复变函数和积分变换两大块内容。虽然工程数学属于大类基础课程，但是其与光电类专业的专业课程紧密相连，甚至在关联度上可以上升为专业基础课程的等同地位。换言之，工程数学的数学方法直接关系到光电类专业主干课程中重要工程问题的求解。例如复变函数是表达和求解电磁场和电磁波问题的利器，共形变换是光学超材料等效介电常数求解的基本方法，傅里叶变换和拉普拉斯变换是光学和电学信号处理的重要手段。因此，夯实的工程数学基础是电动力学、电磁场与电磁波、信息光学和电路理论等主干课程顺利开展教学的重要保障。