新农科背景下大学数学课程教学改革探索

李 朗，房少梅，张 昕

（华南农业大学数学与信息学院 广东 广州 510642）

在新一轮全球科技革命的引领下，中共中央、国务院在《乡村振兴战略规划（2018―2022 年）》中明确指出：大力发展数字农业，实施智慧农业工程和“互联网+”现代农业行动，鼓励农业生产数字化改造，加强农业遥感、物联网应用，提高农业精准化水平。为确保国家战略的顺利推进，众多高校积极响应，在农情信息、农产品溯源、农业大数据、智能感知等智慧农业领域汇聚力量，形成特色和优势，推动优质农科人才培养与乡村人才振兴的联动发展。

农业快速发展，乡村快速振兴，高等农业教育的人才支撑必不可少[1]。数学作为农业科学和农业工程技术的基础，其相关的改革和创新影响着农科教育变革和乡村人才振兴战略的实施。当前，农业高校的大学数学课程教学与实践主要存在以下问题：理论教学与实际专业相脱节，教学内容缺乏针对性；学生实践能力不强，创新能力比较薄弱；理论学时不断缩减，教学内容不断缩水；过于关注对学生数学计算能力的培养，缺少数学文化素养的培养等。面对这些问题，对于特色鲜明的农业高校来说，如何让教师在有限的课时内提高教学质量，保证教学效果，是一个值得关注的问题。

1 新农科背景下大学数学课程的教学改革与实践

加强新农科建设，大学数学基础课程建设也必须加强，课程建设水平将会直接影响到创新人才的培养。下面将具体介绍华南农业大学在大学（以下简称“我校”）数学课程建设方面所做的工作。

1.1 将数学建模、统计建模融入大学数学类基础课程

全国大学生数学建模竞赛以及最近几年时兴的统计建模竞赛对于传统的数学教学产生了巨大的冲击，不仅拓展了数学教学的思路，促进了数学教学的发展，同时也更好地回答了学生的疑惑：“为什么要学数学，数学有什么用？”增强了学生对于数学的认识和理解。

我校意识到数学建模对于数学教学以及培养学生创新能力等方面的益处，通过积极编写数学建模教材，组织学生参加数学建模培训，并参加各类数学建模竞赛，努力扩大学生的受益面。例如：出版关于数学建模的教材两本，一本是《数学建模竞赛优秀案例评析》，另一本是《数学建模——理论、方法及应用》。除此之外，间接在大学数学教材中每一章的后面编写一节《数学建模实例》，激发学生的学习兴趣，提高学生的数学建模能力。在数学建模培训方面，学校为全校本科生开设了“数学建模”选修课，集中了数学系的骨干教师，从数学知识的讲解，到如何分析问题、解决问题的思路讲解，再到如何撰写一篇像模像样的数学建模论文等，都进行了深入细致的讲解。通过实践反馈可知，参加数学建模竞赛的学生视野更加开阔，思维更加活跃，综合素质更高，更加受到社会欢迎。

1.2 编写农业版大学数学教材

对于农业高校，一本合适的教材不仅要体现教学内容的高质量和高水平，还要适合农业高校本科生的实际情况。教学内容要具有前瞻性，反映社会和科技发展的最新成果，除了注重概念、性质、方法的来源和发展变化的介绍，还要注重与生命科学、农学、农业工程以及计算机等的结合。

以华南农业大学为例，任课教师对“概率论与数理统计”课程教材进行了深入的探索和改革实践。从教材案例出发，为了凸显农业特色，任课教师选取了多年积累的生物数学案例，以实际问题为出发点，让学生感受到原来“概率论与数理统计”课程离我们如此之近，解释了“概率论与数理统计”将向哪里去的问题，进一步激发了学生的求知欲和创新潜力。另外，为了让学生更好地解决实际问题，任课教师在教材后面编写了“统计软件的使用”一章，统计软件从EXCEL、SPSS 到R 语言，任课教师进行了不断的尝试和修改，努力让学生获得最新和最方便的体验。《应用概率统计》教材在2018 年被评为全国高等农业院校优秀教材奖，这标志着农业高校大学数学课程教材的理念、做法及效果得到了众多专家的认可，为培养新一代农业人才，提高学农人才的数学素养奠定了基础。

1.3 加强数学文化的熏陶，培养人文素养

数学文化的传播，不仅可以让学生了解数学的概貌，还可以感受其魅力。数学文化不仅推动着学生的人文诉求，同时也培养了学生的科学素养。数学文化类课程深刻影响着学生的数学观，发挥着其他数学课程所不能替代的育人作用[2]。

随着大学数学课时的减少，任课教师需要以更为高效的课堂教学完成教学内容，精心设计教学方法，传授数学文化，实现培养学生人文素质和科学素质的目标。以我校为例，除开设“数学史”等数学文化类选修课之外，任课教师对部分教学内容进行了一定的拓展，从阿基米德到刘徽，从勾股定理到费马大定理，从有限到无限，从确定到随机等等，师生从数学人物、数学典故、数学思想中寻求智慧点，通过智慧点代替知识点，将数学课程知识与其他学科理论融会贯通，使学生主动适应新农科的新变化、新要求，不断培养其创新思维，以适应新农科教育对人才培养的要求。

1.4 以在线课程平台为基础推动混合式教学

目前，我国有关高校和自主机构已经建成10 余个慕课平台，上线慕课数量达到1 万余门[3]，这些课程对学生进行自主学习起到了重要作用，同时为教师改善教学方法、提高教学质量提供了有益的参考。

由于课时所限，我校以智慧树为平台，对“线性代数”课程进行了混合式教学改革。任课教师在上课之前精心准备材料录制视频，视频内容结合农科特色，里面穿插讲述了许多在农业工程、经济方面的例子，极大地吸引了学生的观看兴趣。通过课下看视频，线上做题目，结合课堂讲解，保证了学习的有效性。除此平台外，不少任课教师结合课程教学需求，自发建立了支持课堂教学互动的QQ群、微信群、B 站视频号等信息技术工具辅导教学。通过混合式教学的实践，学生的学习自主性得到显著加强，学生与教师的关系更为融洽和平等，教师在此过程中积累了更多的教学经验，提高了信息化教学水平，解决了大学数学课程学时偏少的难题。

2 针对大学数学课程教学改革的反思与建议

在立德树人、交叉融合、创新发展的培养目标下，许多农业院校结合自身优势和专业背景，围绕大学数学一流课程建设标准，进行了一系列改革，然而在改革的过程中，出现了一些促使人们反思的新问题。下面针对教学改革过程中遇到的痛点问题，探究一流课程建设、一流农科人才培养的必要路径。

2.1 制订科学的教师发展方案，点燃教师的教育教学热情

一流课程的建设关键在教师。不少数学教师从刚入职时的激情四射，到若干年后的冷漠安静，产生工作倦怠。具体表现为：越来越不愿与学生交流，上课匆匆而来，下课急急而去，PPT 数十年如一日。

为了保证正常教学效果，高校需要对部分教师进行干预和帮助，制订科学的发展方案，重燃教师教学热情。针对部分教师教学态度不良的情况，一方面要探讨其成因，努力解决其不当的教学行为。另一方面高校也应制订相关的政策法规，加大对高校教师教学技能、情绪管理、课堂信息化能力的培训，强调教学和科研的平等地位，增强教师和学生之间情感的交流，提高人工智能的利用率，优化作业布置、提交、批改等环节，提升教学效率，激发教师教学热情。

2.2 注重课堂教学创新，开展以学生为中心的教学模式

一流课程的建设，要注重课堂教学创新。课堂教学创新包括教学内容的创新和教学形式的创新，一方面要求教学内容有时代性、前沿性，教学结果具有探究性，另一方面要求教学形式有先进性和互动性[4]。

在教学内容上，高校数学教师除了应具有高水平的专业知识，对所讲的内容了然于胸，应对自如外，还需要适应时代的发展，积极探索大数据、人工智能、物联网等领域，并根据学生的专业需求，寻找可结合的切入点，从数学的角度分析处理具体问题，以此保证教学内容的时代性、前沿性。但多数教师在结果的探究性、培养学生的高阶性思维能力上做得还不够。

在教学形式上，相当多的教师选择PPT作为常规教学方式，但PPT教学无法确保每一个学生都能得到良好的教学体验，不利于学生的个性化发展。现在的大学生更习惯也更擅长通过互联网获取信息、学习知识，传统的课堂授课教学方式无法引领现在大学生的学习方式。

针对这些问题，教师应加强对信息化教学平台和技术的使用，不仅可以从中学习先进的教学理念、教学方法，反哺传统教学，实现课堂教学创新，还可以促进“互联网+教育”的发展，深入开展以学生为中心的新型教学形式。

2.3 增加应用统计类课程的开设，推进实践创新人才的培养

统计学作为大数据、人工智能最重要的理论基础之一，具有广泛的应用背景，例如，精准农业无人机作业关键装置研究、畜禽高效安全养殖信息化技术研发、基于深度学习的稻田杂草种类识别等，都需要统计学的支撑。虽然目前大部分农业高校都开设了“概率论与数理统计”作为公共数学基础课程，但随着人工智能的崛起，需要更多的应用统计类课程进入本科生的课堂，这些课程将对农业工程、农林经济管理等专业的改革创新产生积极的影响，也将促进农业高校的发展壮大。

增加应用统计类课程的开设，积极推进课程教学改革与实践，一要加快教学资源的建设进程，积极推进教学内容的重新整合和设计；二要在应用统计类课程中增加统计机器学习、统计计算等内容，增加农业背景的实践类课题；三要让不同专业的学生坐在一起，共同选修应用统计类课程，共同学习、共同探讨、共同研究，碰撞思维，促进学科的交叉融合，提升学生的创新意识、合作意识以及应用实践能力，助力新农科实践创新人才的培养。

3 结语

以大数据、物联网、人工智能等为代表的信息技术深刻影响着社会的经济、政治、文化、生态文明建设，人们的需求已从基本的物质文化需要转化为对美好生活的向往，农业高校传统的人才培养模式、课程建设等已经无法适应新时代新农科的发展要求[5]。本文以华南农业大学的教学研究和教学实践为例，探讨了新农科建设背景下农业高校的一些可为和应为之处。教学改革的过程是漫长而艰巨的，还有许多工作需要去做，比如，如何进行科学的教学评价？如何收集更多更好的教学案例？如何更好地促进多学科交叉融合发展？都是值得关注的问题，这需要我们坚持不懈，不断地实践探索，努力为乡村振兴战略服务，为新农科建设服务，为更多农业高校进入一流大学、一流学科、一流本科、一流专业服务。