前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的工科數學教師教學能力提升探究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：新工科建設是以培養工程創新型人才為目標的我國高等工程教育改革的新方向。工科數學教師的教學能力水平直接關系著新工科人才培養的質量。課程思政教學能力、學科交叉融合能力、混合式教學能力和研究性教學能力是工科數學教師在新工科建設進程中所要重點關注的教學能力要素。文章通過加強教師教學發展中心內涵建設、打造新工科數學教學學術共同體、完善教學評價和激勵制度等構想的提出，以期為工科數學教師教學能力提升提供切實保障。
關鍵詞：新工科建設；教師教學能力；教師發展；工科數學；工程教育
新工科建設是基于世界科技革命新進展、國際競爭新形勢、國家產業變革和經濟發展新需求、人才培養新要求而提出的我國高等工程教育改革新方向，其人才培養目標是“培養能主動適應新技術、新產業、新經濟發展的工程創新型人才”[1]。數學在新工科創新型人才培養中發揮著不可或缺的基礎性支撐作用，工科數學教師的教學能力水平直接關系著新工科人才培養的質量。下面我們就工科數學教師教學能力對新工科建設的意義、新工科建設視域下的工科數學教師教學能力要素和提升保障措施進行探討。
一、工科數學教師教學能力對新工科建設的意義
數學是新工科建設視域下所要重點關注的學科之一。首先，從新工科的定義可以看出數學在新工科中所占有的基礎性重要地位。“新工科”中的“工科”指的是工程學科。而工程學科（工科）是指運用數學、自然科學、經濟、社會學和實踐經驗等知識，發明、創新、設計、建造、維護、研究和改進結構、機器、工具、系統、組件、材料、過程、解決方案和制作結構的學科[2]。“新工科”中的“新”指的是工科與其他學科的交叉復合、應用理科向工科的延伸等方式產生的新型學科，這其中都離不開數學的身影。其次，數學是新工科人才所要掌握的更先進的知識之一。事實上，數學在包括大數據、人工智能、云計算、量子通信、5G通信、物聯網、虛擬現實等在內的新技術中都扮演著舉足輕重的角色。再次，數學可以為新工科人才解決復雜工程問題和進行原發性的工程創新工作，提供創新思維能力的培養依托。數學是人類對未知世界的好奇心和執著探求而形成并不斷發展的一門學科，只有用創新思維才能透過紛繁的各種表象獲得帶有預見性和真理性的數學創新結果。而這種結果往往是人類未來科技突破的基石。例如，麥克斯韋在1865年給出了由20個變量、20個方程構成的麥克斯韋方程組。憑借著這個復雜的數學方程組，他預見了與可見光的波長和頻率不同的其他電磁波的存在。隨后，這一偉大預見被德國物理學家赫茲的實驗所證實，并被馬可尼等人加以技術應用開發，成為人類電氣時代的重要基石。教師是新工科建設中至關重要的一環?！蛾P于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》要求，要引導高校教師潛心教書育人。在“新時代全國高等學校本科教育工作會”上，教育部部長陳寶生指出：教師素質是新工科建設下一步所要著力解決好的問題之一。工科數學教學是新工科育人體系的關鍵環節，工科數學教師的教學能力直接關系到新工科人才培養的質量，關系到工程教育的水平。在新工科建設由理念到行動探索深化的關鍵階段，工科數學教師教學能力發展問題無疑對新工科建設具有重要的現實意義。
二、新工科建設視域下的工科數學教師教學能力要素
基于新工科人才培養的要求和高等教育發展的態勢，我們對新工科建設視域下的工科數學教師的能力要素進行分析探討。
（一）課程思政教學能力。新時代的中國高等教育要回答好培養什么人、怎樣培養人以及為誰培養人的問題。要求“堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，要用好課堂教學這個主渠道”[3]。歸根結底，新工科建設所要培養的仍然是“又紅又專、德才兼備、全面發展的中國特色社會主義合格建設者和可靠接班人”。新工科人才要具有家國情懷、要具有社會責任感、要“工具理性和價值理性兼備”[4]。因此，承擔新工科育人任務的工科數學教師必須把立德樹人擺在教育教學工作的首位，不斷提升課程思政教學能力。對照上述新工科人才培養要求，工科數學教師要從多方面提升自己的課程思政教學能力：要加強思想政治學習，提升準確理解和把握社會主義核心價值觀深刻內涵的能力；要提升課程思政教學設計能力，能夠挖掘數學課程與新工科思想政治教育的契合點；要提升課程思政教學組織能力，能做到潛移默化、春風化雨、潤物無聲；通過教學能力的提升，做好數學能力培養與價值引導有機結合的工作：發揮數學在唯物主義和自然辯證法思政教育方面的優勢來提升學生的馬克思主義世界觀和方法論素養，從國家意志、社會需求、工程本質屬性、個體發展等維度對學生進行思想、態度和價值觀正面引導，引導學生把個人的理想追求和實現“中國夢”、中華民族的偉大復興統一起來，引導學生樹立以知識、能力和技術報國的奮斗目標，把家國情懷、社會責任感、工具理性和價值理性基因式地沁入學生的心田。
（二）學科交叉融合能力。當前，科學技術正在從高度分化走向交叉融合，新學科的產生和科技的重大突破常常是在學科交叉和相互滲透的過程中形成的。在1981年到2011年間的諾貝爾自然科學獎的111項獲獎成果中，屬于交叉成果的共76項，比例高達69%。而且，新一輪科技革命和產業變革不會僅僅局限于一個學科，而是多學科、多技術領域的高度交叉與深度融合。例如，近幾年來發展起來的多傳感器數據融合技術是由多學科交叉融合發展起來的一種應用技術，涉及到模糊數學、概率統計、信號處理、模式識別、人工智能和信息論等理論。因此，新工科建設要“主動布局、設置和建設服務國家戰略、滿足產業需求、面向未來發展的工程學科與專業，培養造就一批具有創新創業能力、跨界整合能力、高素質的各類交叉復合型卓越工程科技人才”[5]，要大力促進現有工科的交叉復合、工科與其他學科的交叉復合以及應用理科向工科的延伸?；诳茖W技術發展的趨勢和新工科的生成特點，學科交叉是新工科教育范式下所要關注的新工科人才培養的重要路徑之一。數學在工程學科研究和應用中發揮著重要作用，所以說數學是新工科學科交叉教育路徑下所要重點關注的學科之一。從事新工科教學和人才培養的數學教師要充分發揮數學作為眾多工程學科專業底層核心工具的地位，破除數學與工程學科之間的知識壁壘，拓寬知識和思維的學科視野，提升多學科交叉融合的數學教學設計能力，把數學理論放在多學科交叉的問題情境中，強化數學知識與多學科問題解決的聯系，幫助學生學會如何用數學的科學理論和方法來解決工程領域的關鍵性問題，為學生未來解決復雜工程問題和從事工程創新奠定數學知識和能力基礎。
（三）混合式教學能力。未來工程活動將由傳統的集約化、規?；蚍稚⒒?、個性化和定制化方向轉變。在這樣的背景下，新工科教育要立足于促進人的全面發展，樹立“以學生為中心”的教育理念，要以學生發展為中心和本位，以便為學生應對未來工程新業態的重大挑戰做好準備。從某種意義上來說，以教師為中心、單純依賴課堂教學、把學生當作知識灌輸對象的傳統教學已經無法滿足新工科的個性化、定制化人才培養需求。而且，現代教育技術的飛速發展也為混合式教學的開展創造了越來越好的條件。2019年地平線報告預計在未來1到2年內加速高等教育技術應用的關鍵趨勢是：重設學習空間與混合式學習設計。同時，報告預測了高等教育技術未來的重要進展：移動學習和分析技術會在未來1年甚至更短的時間內得到應用；混合現實和人工智能會在2到3年內得到應用；區塊鏈和虛擬助手會在未來4到5年得到應用。因此，作為新工科教育的重要執行者，工科數學教師目前亟需提升綜合運用MOOC、SPOC、PBL和OBE等教學方式和方法開展混合式教學的能力，將“以教師為中心”的傳統課堂教學結構轉變為“教師為主導、學生為主體、以學為中心”的線上和線下有機結合的課堂教學結構，提升工科數學課程教學的廣度、深度和創新性，發揮學生學習的積極性、主動性和創造性。這幾種方法有一個共同點，都是以學生為中心，強調學生的主體地位，契合了新工科教育以學生成長和能力達成為中心和本位的要求。從事新工科教學和人才培養的數學教師要掌握在線課程網絡平臺、教學APP、大數據、人工智能、混合現實、區塊鏈等現代信息技術教學手段，提升課程在線資源開放能力、學情分析追蹤能力、線上和線下結合教學的把控能力以及考核評價反思能力。工科數學教師可以針對不同工程學科和專業學生培養的多元化需求，采用OBE的理念進行課程的整體設計，進行MOOC的模塊化資源建設，開設不同模塊化組合的SPOC；采用課堂線下教學+模塊化的線上教學相結合的方式改變教與學的方式，拓展教學的空間和時間；基于PBL進行整個教學過程的問題驅動鏈設計，推動學生通過自主探究、團隊合作進行深度學習。通過混合式教學的開展，把對數學知識的淺層理解引向對數學原理和方法的更深層次理解，幫學生形成牢固的深度學習與終身學習能力。
（四）研究性教學能力。在未來二十年里，工程技術人才將面臨著工程新業態帶來的各種復雜工程問題的挑戰，對工程技術人才解決復雜問題能力的需求將超過對認知能力的需求。中國工程院院士李培根指出：對于一個優秀的工程師或工程技術研究者而言，“問題視野”比“知識視野”更重要[6]。而在美國教育心理學家加涅（R.M.Gagne，1916—2002年）的學習分類中，問題解決是學生學習能力的最高形式。而數學在工程問題解決中發揮著重要作用。在《華盛頓協議》規定的畢業生素質中，就明確了數學對解決復雜工程問題的地位。因此，工科數學教師要高度重視新工科人才問題解決能力的培養。而可行的途徑是開展研究性教學，發揮數學教學提升邏輯推理、分析、綜合和批判性思維等核心素養培養方面的先天優勢，提升學生的研究性學習能力。因為，從本質上來說，研究性學習就是基于問題解決的學習[7]。在研究性教學過程中，教師要進行角色的轉變，要由傳統的知識傳授者變成問題、教學場景和情境的設計者以及教學過程的組織者、調控者和學生的指導者，提升開展研究性教學的教學認知能力、教學組織能力和教學監控能力。工科數學教師要關注新經濟、新產業和新工科對數學理論和方法的支撐需求，發掘數學理論和工程應用問題的契合點，并在它們之間搭建橋梁，精心還原和設計數學理論的工程問題情境，精心營造研究性的教學場景，培養學生的問題意識和主動發現問題的能力，激發學生的探究動機，引導其經歷發現問題、進行問題的分類和表征與確定問題的解決策略、執行策略以及評價問題解決的結果這樣一個過程，幫助學生習得突破現有思路和方法的限制，尋求解決問題的創新性思路和方法的認知策略和能力，以提升新工科人才所必需的批判性思維、創新性思維以及宏觀思維的能力?？偠灾?，課程思政教學能力、學科交叉融合能力、混合式教學能力和研究性教學能力是工科數學教師在新工科建設進程中所要重點關注的教學能力要素。
三、工科數學教師教學能力提升保障措施
教師教學能力的發展和提升是一個持之以恒的長期過程，不可能一蹴而就。在新工科建設的過程中，工科數學教師教學能力的提升要堅持長期性和發展性的原則，并通過多種保障措施確保教師教學能力不斷提升。
（一）加強教師教學發展中心內涵建設，為教師的能力發展助力賦能。我國高校從2012年起陸續建立了以促進教師發展、提升教師教學能力的服務型教學組織機構———教師教學發展中心。目前，高校教師教學發展中心已經從規模擴張向內涵建設邁進。面對新工科人才培養提出的新挑戰，教師教學發展中心要依托自身優勢，通過多種途徑為工科數學教師的能力提升助力賦能：要在工科數學教師與工科教師之間牽線搭橋，搭建跨學科的教學能力發展交流平臺；要組織多樣化的新工科教學能力提升培訓研修活動，推動教師教育教學理念的更新、教學方法的改革與教育信息技術能力的提升；要組建跨學科的教師能力發展專家團隊，為工科數學教師在新工科教學和能力提升中遇到的問題答疑解惑，并提供專業化的咨詢診斷。
（二）打造新工科數學教學學術共同體，搭建新工科教學能力發展的朋友圈。在新工科教育背景下，從教學目標的設定、教學內容的選取、教學資源的構建、教學方法的選擇、教學組織的設計以及教學效果的評價等多個維度來看，新工科數學教學都需要創新性的思路和方法來解決各種相關問題，這屬于教學學術的范疇。將教學上升到教學學術，打造由工科數學教師與工科專業教師構成的新工科數學教學學術共同體是打破學科壁壘、提高新工科數學教學質量、提升工科數學教師能力的現實選擇。通過不同學科專業教師間思維認知的碰撞、專業知識的互為補充以及教學經驗的取長補短，教學學術共同體的教師一同致力于在工科數學教學瓶頸問題的反思與研究，這將為教學能力的共同提升提供切實的保障。
（三）完善教學評價、激勵制度，激發教師教學能力。發展的內生動力一方面，要堅持發展性和指導性原則，完善教學評價制度。要著眼于教師的教學改進和能力提高，對工科數學教師的教學工作“量”和“質”進行多維度、全方位評價，及時發現教師教學能力的不足，并及時向教師反饋提升建議。另一方面，要完善職稱評聘、崗位考核、績效分配等激勵制度。要用好教學評價與激勵制度這根對教師發展方向起引導作用的指揮棒，扭轉職稱評聘舍教學而就科研的失衡局面，改變青年教師偏重教學就是自毀前程的現實狀況，增加中青年教學型教師的職稱晉升指標，加大教學學術成果的認定比重和獎勵力度，激發教師教學能力發展的內生動力，引導更多的教師潛心教學、樂于教學。
作者:孫和軍 單位:南京理工大學
