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164 才智 2023.03 中人才培养理论与实践Ability And Wisdom新工科背景下基于 OBE 的软件工程专业高等数学教学改革与实践以河北工程技术学院软件工程专业为例李小敏 张柯 赵晓辉 黄振华课题项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目（项目编号：2020GJJG461）。摘要：高等数学是工科学生的一门必修课，是提高学生数理运算能力、逻辑思维能力、创新思维能力的重要课程。为满足我校软件工程专业进行工程认证的建设要求，传统的高等数学教学已不能满足新工科人才培养的需要。本文在新工科背景下，基于 OBE 教育理念、学习通教学平台，通过重设教学目标、优化教学内容、采用 BOPPPS 教学模式开展课堂教学以及构建多元考核评价方式，对高等数学进行了线上线下混合式教学模式改革，切实提高了我校软件工程专业高等数学的教学效果。关键词：新工科；高等数学；线上线下；教学改革作者简介：李小敏（1981），女，土家族，湖南慈利人，硕士研究生，副教授，研究方向：大学数学教学、一般拓扑学和数学优化理论研究，作者单位：河北工程技术学院；张柯（1983），男，汉族，河南温县人，硕士研究生，经济师，研究方向：大学数学教学、拓扑学及其应用，作者单位：河北工程技术学院；赵晓辉（1982），女，汉族，河北省保定市顺平县人，本科，讲师，研究方向：偏微分方程的函数论方法和教材教法研究，作者单位：河北工程技术学院；黄振华（1974），男，汉族，湖南醴陵人，本科，高级工程师，研究方向：软件工程、渗透测试，作者单位：河北工程技术学院。引言新工科建设坚持问题导向，以学生为中心，以面向未来和国际先进水平为目标，通过工程项目和多学科交叉融合，培养学生的实践能力和创新能力。当前，新工科建设已进入新阶段。大学数学作为新工科建设非常重要的基础课程，必须在新理念、新行动引领下开展理性自觉的教学改革，以适应新时代提出的新要求。一、高等数学教学现状高等数学是河北工程技术学院（以下简称我校）工程认证各专业的一门专业基础课，也是非工程认证专业的一门公共基础课。目前大部分高校各专业普遍选用同济大学编写的高等数学统编教材，其内容丰富，知识点系统全面，但教学内容与专业特点结合甚少，教学内容未能体现不同专业的异同点。我校也是选用同济大学第七版的教材。具体到我校教学现状，有以下几个主要的情形：一是我校教师现有的教学模式单一，主要是以教师讲授为主，较少使用教学平台及相关的信息技术，学生的结构化思维能力、数学知识的应用能力等没有达到相应的培养要求。二是我校学生的学情，学生数学基础参差不齐，学习能力差别较大，学习习惯、学习态度也各不相同，因材施教的难度很大。三是我校高等数学师资力量较弱，学校近两年开始实行工程认证人才培养。新工科是新生事物，现任的高数教师在工程人才培养过程中的经验不足。四是高等数学课程教学内容与专业课程衔接不够。二、基于 OBE 理念下的教学改革与实践OBE 简称为成果导向教育，还可称之为能力、目标和需求导向教育。从 2021 年 1 月开始，在新工科的才智 2023.03 中 165 人才培养理论与实践Ability And Wisdom要求下，我们以软件工程专业为试点专业，以 OBE 教育理念为指导，对高等数学课程进行教学改革与实践，以求高等数学课程建设能满足我校软件工程专业人才培养目标。（一）新工科背景下教学大纲的编制基于成果导向的能力目标要求，我们根据软件工程专业人才培养方案中毕业生能力需求及毕业 5 年左右达成的预期目标，重新编制高等数学教学大纲，教学大纲分为高等数学（上）和高等数学（下）两部分。在教学大纲修订的基本内容为，一是设置满足专业需求的课程教学目标，二是基于课程教学目标合理选取教学内容，三是选择合适的教学方法与手段，四是确定多元考核评价方式。以课程教学目标为例。高等数学的教学目标首先要求教学内容满足专业的需求，教学内容要为学生的专业学习提供必要的数学基础与方法；其次要求基于高等数学教学内容及其授课过程，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融合。首先，我们学习软件工程专业的人才培养方案。我校软件工程专业人才培养方案中要求毕业生：能够融会贯通工程数理基本知识和软件工程专业知识，能够胜任软件与信息技术服务行业相关岗位工作；能够运用软件工程的思想、方法和技术来分析、设计和解决软件工程技术领域复杂工程问题；具备创新精神和国际化视野，具备有效的表达和沟通能力，具备一定的协调、管理与组织、竞争与合作的能力；能够运用现代信息技术工具获取所需的知识和信息，具有自主学习和终身学习的能力。人才培养方案中毕业生的毕业要求有 12 个，具体到 34 个指标点。其次，确定学生毕业要求中与高等数学课程相关的指标点有 3 个。再次，根据毕业生的毕业要求对应的指标点，教学团队共同研讨，制定出高等数学课程教学大纲的课程目标。具体内容如下：软件工程专业学生毕业要求指标点高等数学课程目标毕业要求 1：工程知识应用能力。1.1掌握数学与自然科学的概念，具有将其运用到工程基础和软件工程专业知识的能力。课程目标 1：能够获得高等数学的基本理论和基本计算方法，具备抽象思维和严谨的逻辑推理能力，并将高等数学中的相关理论知识运用到工程基础和软件工程专业知识的能力。毕业要求 2：问题分析能力。2.1能够应用数学、自然科学和软件工程的基础理论和基本原理，分析和表达软件工程问题的可行性，并能对软件特性进行相关测评，获得有效结论。课程目标 2：能够从实际生活中发现问题，通过分析，能将实际问题转化为相应的数学问题，运用数学原理和方法，能够提出并得到解决实际问题的方案。毕业要求 12：自主学习、终身学习能力。12.2具有自主学习和终身学习的意识，养成自主学习和终生学习的习惯，能够通过不断学习提升专业能力和技术水平。课程目标 3：具有自我学习的数学基础，具备终身学习的意识和能力。（二）新工科背景下教学内容的改革1.基于软件工程专业需求，设置教学内容高等数学授课内容主要是极限、一元函数微积分、微分方程、多元函数微积分及无穷级数。教学内容选取的原则：淡化课程的理论证明，根据不同的内容补充应用案例，强调数学思想方法及应用。教学过程中重点突出导数、定积分及二重积分的概念教学，通过案例，清晰展现实际问题的解决过程以及相应的数学方法。例如，导数的概念这一节的教学过程中，着重强调变化率是导数的本质特征，并具体说明导数的几何意义及其应用、导数的物理意义及其应用以及导数在经济学上的具体含义；微分的概念这一节的教学过程中重点强调在局部以直代曲的思想；泰勒公式这一节的教学过程中，重点突出不断逼近的过程与思想；函数的极值问题教学中强调最优化思想。另外，在习题课中，增加少量的考研内容。增强学生对所学内容的认知，并为学生的进一步的发展提供必备的学习指导。2.基于软件工程专业人才培养目标，教学过程强化数学思想，突出知识应用首先，依据软件工程专业的需求，在教学过程中，重点训练学生的数理思维和方法。例如在讲导数和积分的概念时，不仅要教会学生怎么计算这些积分，更多地从实际问题解决的过程和方法方面讲解这些内容。突出由已知内容（平均变化率、矩形面积、圆柱体体积）借166 才智 2023.03 中人才培养理论与实践Ability And Wisdom助于极限工具得到未知内容（瞬时变化率、曲边梯形的面积、曲顶柱体体积）的过程，突出构造算法的思维过程和整体结构。在课程教学中，这样做起到了画龙点睛的作用，这个过程不仅能激发学生的求知欲，提高学生的学习兴趣，更重要的是能让学生在学习之后能够真正理解化整为零、局部线性化、积零为整及量变到质变等高等数学的基本思想，从而培养让学生把这些思想运用于现实生活及实际应用中。其次，加强学生课后数学实践的教学活动，培养学生应用数学知识和方法解决实际问题的能力，同时提高学生软件应用及编程能力。2021年、2022 年带领学生参加全国大学生数学建模竞赛，获得省级一等奖、二等奖的好成绩。3.基于高等数学教学内容，挖掘课程思政元素高等数学课程不仅要完成知识内容的传授，更应该通过课堂主渠道，进行课程思政教育。在教学设计中，充分地将课程思政内容与高等数学内容相融合，具体表现为以下六个方面：一是在授课中适当介绍数学概念的实际背景和应用前景，唤起学生的求知欲，激发学生的学习热情。二是渗透数学文化教育，将相关的数学史、数学家故事放入到课件中，适时地引入课堂，以数学家的精神品质感染学生。三是培养学生数学建模的能力，在概念教学过程中，通过实际案例的解决过程给学生展现利用数学知识解决实际问题的完整过程，从而达到启发、引导、培养学生的分析能力、概括能力及其抽象思维能力，激发学生追求科学真理的精神。四是通过微积分的教学过程，揭示微积分的辩证法原理，注重科学思维方法的训练。五是介绍我国数学成就，如刘徽的割圆术等，增强学生的民族自信心与自豪感。六是在微积分的教学过程中，引导学生发现并学会欣赏数学符号的简洁美、图形的对称美、公式的和谐美及概念的意境美。（三）新工科背景下实施线上线下混合式教学模式新工程教育变革核心思想，其中之一是更加有效的学习，通过人工智能、互联网、慕课等手段，改革学习方式方法，为大学生提供更加便捷的学习条件。近段时间以来，我们利用学习通平台，课前发布学习任务、课中进行重点讲授和探讨、课后布置作业，实施线上线下混合式教学。线上线下混合式教学模式是一种以引导学生思考为主，教师讲授为辅，强调师生线上线下充分互动，使学生具有一定独立思考能力和思考空间的教学模式。高等数学具体的教育教学过程如下：建课：在学习通平台新建课程，软件工程专业 3 名高等数学授课教师组成教学团队。然后根据教学大纲，建好课程章节内容。每位教师按要求，建立相应章节的课程资源（课件、视频、章节测试试题等）。课前：借助于学习通平台，发布预习任务，引导学生自主预习、思考。课中：对授课内容进行梳理，突出重点、突破难点。在教学过程中，突出学生中心，主要采用 BOPPPS 教学模式进行课堂教学。在课程导入和教学目标呈现后，充分使用学习通平台进行前测，前测的数据能及时反馈学生的知识掌握情况，教师根据学习通平台的可视化数据，能充分了解全体学生的预习情况。参与式学习过程，课堂上教师针对不同内容的实际掌握情况，进行教师设计。对于学生有基础、预习较好的知识点可以通过课堂测试、投票及提问方式进行教学；对于重难点内容通过启发式、案例讲授等教学方法进行精讲、练习，尽量淡化数学理论的复杂证明，做到深入浅出。后测过程，也在学习通平台完成，通过学生完成情况，教师能准确了解本次课的教学效果。在总结环节，进一步阐述相应的内容，并为课后作业的布置什么样的内容提供了合理的依据。课后：通过作业、章节测试等环节，督促学生巩固所学的知识。线上作业完成后系统自动评分，学生立即就能了解自己的学习情况。线下作业为纸质作业，作业为章节知识的思维导图、计算题、解答题、证明题和应用题等。线下作业要求学生使用专用作业纸书写，做题过程详细、书写规范；通过线下作业的批阅，老师不仅能准确了解学生的学习态度和学习状态，更能准备掌握学生对内容的学习情况等。这样对于章节习题课的教学就会有的放矢，重难点突出。成绩评价：高等数学课程考核由过程考核和期末考核相结合的方式进行综合评定。过程考核，总分 100分，占总成绩的 40。考核内容包括：考勤，作业、小测、回答问题、讨论及其他。过程考核主要包括两个部分，一是课堂外，强调学生的课后学习时间、学习态度及学习的效果，通过平台发布任务和章节测试来进行考核，培养学生自主学习的习惯和自主学习的能力；二是课堂上，通过发布主题讨论、课堂测试等考察学生课上学习效果，同时对于课上积极互动、勇于表达、分享的学生给予鼓励，有意识培养学生的沟通表达等能力。期末考核，总分 100 分，占总成绩的 60，纸质试卷，规定时间内笔试。期末考试根据课程教学目标，重点考核学生对基础理论、基本概念的掌握程度，学生逻辑推理能力、计算能力和一元函数微积分的应用情况，能反才智 2023.03 中 167 人才培养理论与实践Ability And Wisdom映学生分析问题、解决问题及自主学习等能力。考试主要题型为：选择题、填空题、判断题、计算题、解答题、证明题和应用题等。线上、线性混合式教学模式下，过程考核数据在学习通平台进行记录，按照课上、课下各占 50%的比例进行设置。课下章节任务、章节测试、课后作业分别占 10%、10%、30%；课上出勤、课程积分别占 20%、30%。其中课程积分按参与课堂活动（投票、问卷、抢答、选人、主题讨论、随堂练习等）进行积分累积，课程积分达到 300 分（课程积分可根据实际教学活动进行调整）以上的学生，课堂表现记为满分。近一年来，学生的高等数学成绩呈良好发展，学生的满意度越来越高。（四）加强教学团队建设1.定期开展教研会议，进行主题磨课；并多次组织教师进行教学观摩同时根据教学需求，会召开专题教研会议，例如修订教学大纲等专题教研会议教学团队会邀请专业课教师参加，一起研讨。另外，组织年轻教师参加专项教学技能培训，提高教学水平。2.青年教师的培养首先，执行导师制，给青年教师安排导师，通过“传帮带”提高青年教师的教学水平；其次，学院每年举办青年教师的说课比赛、教师技能比赛，青年教师通过参赛能快速提高自己的教学能力；再次，学校每年的校级教学改革项目，鼓励青年教师积极申报；从而逐步提高青年教师的教学水平和科研能力。三、结束语在学校新建智慧教室的基础上，基于新工科背景下我校软件工程专业建设的需求，我们以软件工程专业为试点专业进行了教学改革。改革后，笔者明显感受到我校软件工程专业学生的学习兴趣、课堂参与度都有明显的提高，课堂氛围更加活泼。2021 级、2022 级软件工程专业学生的高等数学的教学效果显著提升。因此，以OBE 教育教学理念为指导，实施线上线下混合式教学及 BOPPPS 课堂教学是适合应用型本科学校高等数学的教学理念与教学方法。参考文献1 黄云清.基于新工科理念推进大学数学教学改革J.中国大学教学,2020(Z1):28-31.2 林建伟,林美琳.应用转型背景下高等数学教学改革和创新 J.创新创业理论研究与实践,2020,3(21):64-66.3 李春梅.面向新工科的高等数学教学改以培养学生创新能力为核心J.教育教学论坛,2022(8):57-60.42015 培养计划-百度文库-互联网文档资源(https:/wenku.baidu).5 吴爱华,杨秋波,郝杰.以“新工科”建设引领高等教育创新变革 J.高等工程教育,2019(1):1-7.6 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