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河海大学:看数学如何成为新工科育人的“创新引擎”

来源:光明网-《光明日报》2025-08-01 05:10

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  光明日报记者 苏雁 光明日报通讯员 张春平

  “没想到,这个水利工程里的边坡稳定性计算,用的是我们曾学过的矩阵特征值啊!”河海大学2022级水利水电工程专业学生王子健翻开大一学过的《线性代数》课本,兴奋地说。曾经让他头疼的数学符号,如今成了破解专业难题的“敲门砖”。

  转变背后,是河海大学数学学院一场持续10余年的教学改革——为破解工科生数学知识“学不会、用不上”的困局,该校打造了以“数学课程超市”为核心的创新体系,通过分层教学扫除学习障碍、专业融合打通应用脉络、竞赛实战锤炼创新能力,让数学成为新工科育人的“创新引擎”。

  从“一刀切”到“精准滴灌”

  在河海大学“高等数学”的课堂上,曾经困扰教师的教学难题正在发生转变。在这里,学生可以根据自身水平和专业需求,在“数学课程超市”中自由选择学习路径。仅“高等数学”一门课就设有基础班、A+、A、B、C等9种“菜单”,然后嵌入动态分层机制,在入学后根据专业和成绩“看单做菜”。

  为保障分层效果,“超市”里的“菜单”还配套了强大的线上资源库,供学生随时回看查漏补缺,累计服务超30万人次。但是“看人做菜”不是毫无原则的降维妥协,学校严格实行“同卷同标”考核,确保不同层次学生评价公平,杜绝“分层歧视”和“标准注水”。

  数据显示,实施分层教学后,学生们不仅“听得进去”,还“提得上来”。2022级水利水电工程专业学生蔡宇晖在基础班通过针对性训练,期末成绩跃升37分并获第二届江苏省高等学校高等数学竞赛一等奖。他在结课笔记中写道:“分层教学让我不再畏惧数学,重新找回了学习的节奏。”像蔡宇晖这样受益的学生还有很多,近3年,百余名学生凭借扎实的数学基础进入顶尖学府深造,深造率显著提升。

  从“纸上谈兵”到“实战攻坚”

  在河海大学,数学不再是抽象的符号堆砌,而是直面工程挑战的利器。老师在讲解偏微分方程时,不局限于理论推导,而是通过乌东德水电站的案例,向学生展示如何用数学模型计算混凝土温控。当学生看到动画中微分方程如何预测大坝应力时,立即理解了数学原理的奥妙所在。

  丰富的案例让老师讲得“有理”,学生听得“有味”。这种把数学课程与专业需求、工程实践、科学精神紧密结合的“耦合”方式大受欢迎。河海大学一方面柔性组建跨学科教学团队,邀请土木、水利等专业教师参与数学课程设计;另一方面深度开发“数学+”实践平台,将三峡工程、南水北调等重大工程案例转化为教学素材。例如,“概率论”课程引入贝叶斯算法预测洪水概率,“线性代数”课用矩阵分析桥梁结构,物理专业则通过傅里叶变换处理声呐信号。

  与此同时,河海大学还巧妙融入课程思政专业场景,“概率论”课通过北宋狄青“百钱定军心”的典故,引导学生计算小概率事件后,阐释“借势而为的创新智慧”;“统计与生活”课程则生动展示北斗导航定位中的核心数学算法,点燃学生科技报国的热情。

  这种“带着现实问题学数学”的模式,让学生看到了更广阔的世界,提高了他们的专业认同感,学生的数学建模能力显著增强。

  从“赛场夺冠”到“创新突围”

  在河海大学,数学竞赛不仅是荣誉的象征,更是创新能力的试金石。在学校“竞赛—课程—科研”的联动机制下,竞赛获奖案例反哺课堂教学,形成“真题真做”的教学资源库。优秀竞赛团队可直接参与教师科研项目,近3年孵化出12项国家级大创项目。

  机械工程专业周若愚团队用拓扑优化算法改进钢桥设计,其方案正是数学建模课的期末作业,最终该方案助力他们勇夺美国大学生土木工程竞赛冠军。周若愚展示着布满数学符号的手稿感慨:“没有系统的建模训练,团队的创意不可能变成获奖方案。”

  学生从竞赛中锤炼出的创新思维,成为破解难题的“秘方”。近5年,河海学子在全国大学生数学建模竞赛中斩获25项全国一等奖,2021年江苏赛区获奖286项位居榜首。

  这场以“数学课程超市”为核心的教学改革,其影响已超越竞赛场,正成为支撑学校水利、土木等12个王牌专业通过国家工程教育认证的核心力量。河海大学成功探索出一条“以需求为导向、以学生为中心、以实践为根本”的新工科数学人才培养路径,推动数学从“工具学科”质变为“创新引擎”。

  《光明日报》(2025年08月01日 07版)

[ 责编:姜姝琪 ]
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