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摘要：新工科建設(shè)是以培養(yǎng)工程創(chuàng)新型人才為目標(biāo)的我國高等工程教育改革的新方向。工科數(shù)學(xué)教師的教學(xué)能力水平直接關(guān)系著新工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。課程思政教學(xué)能力、學(xué)科交叉融合能力、混合式教學(xué)能力和研究性教學(xué)能力是工科數(shù)學(xué)教師在新工科建設(shè)進(jìn)程中所要重點(diǎn)關(guān)注的教學(xué)能力要素。文章通過加強(qiáng)教師教學(xué)發(fā)展中心內(nèi)涵建設(shè)、打造新工科數(shù)學(xué)教學(xué)學(xué)術(shù)共同體、完善教學(xué)評(píng)價(jià)和激勵(lì)制度等構(gòu)想的提出，以期為工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力提升提供切實(shí)保障。

關(guān)鍵詞：新工科建設(shè)；教師教學(xué)能力；教師發(fā)展；工科數(shù)學(xué)；工程教育

新工科建設(shè)是基于世界科技革命新進(jìn)展、國際競爭新形勢、國家產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新需求、人才培養(yǎng)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(yǎng)目標(biāo)是“培養(yǎng)能主動(dòng)適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的工程創(chuàng)新型人才”[1]。數(shù)學(xué)在新工科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中發(fā)揮著不可或缺的基礎(chǔ)性支撐作用，工科數(shù)學(xué)教師的教學(xué)能力水平直接關(guān)系著新工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。下面我們就工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力對(duì)新工科建設(shè)的意義、新工科建設(shè)視域下的工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力要素和提升保障措施進(jìn)行探討。

一、工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力對(duì)新工科建設(shè)的意義

數(shù)學(xué)是新工科建設(shè)視域下所要重點(diǎn)關(guān)注的學(xué)科之一。首先，從新工科的定義可以看出數(shù)學(xué)在新工科中所占有的基礎(chǔ)性重要地位。“新工科”中的“工科”指的是工程學(xué)科。而工程學(xué)科（工科）是指運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)，發(fā)明、創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)、研究和改進(jìn)結(jié)構(gòu)、機(jī)器、工具、系統(tǒng)、組件、材料、過程、解決方案和制作結(jié)構(gòu)的學(xué)科[2]。“新工科”中的“新”指的是工科與其他學(xué)科的交叉復(fù)合、應(yīng)用理科向工科的延伸等方式產(chǎn)生的新型學(xué)科，這其中都離不開數(shù)學(xué)的身影。其次，數(shù)學(xué)是新工科人才所要掌握的更先進(jìn)的知識(shí)之一。事實(shí)上，數(shù)學(xué)在包括大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、量子通信、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等在內(nèi)的新技術(shù)中都扮演著舉足輕重的角色。再次，數(shù)學(xué)可以為新工科人才解決復(fù)雜工程問題和進(jìn)行原發(fā)性的工程創(chuàng)新工作，提供創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)依托。數(shù)學(xué)是人類對(duì)未知世界的好奇心和執(zhí)著探求而形成并不斷發(fā)展的一門學(xué)科，只有用創(chuàng)新思維才能透過紛繁的各種表象獲得帶有預(yù)見性和真理性的數(shù)學(xué)創(chuàng)新結(jié)果。而這種結(jié)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(gè)變量、20個(gè)方程構(gòu)成的麥克斯韋方程組。憑借著這個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程組，他預(yù)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(yù)見被德國物理學(xué)家赫茲的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，并被馬可尼等人加以技術(shù)應(yīng)用開發(fā)，成為人類電氣時(shí)代的重要基石。教師是新工科建設(shè)中至關(guān)重要的一環(huán)。《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》要求，要引導(dǎo)高校教師潛心教書育人。在“新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)”上，教育部部長陳寶生指出：教師素質(zhì)是新工科建設(shè)下一步所要著力解決好的問題之一。工科數(shù)學(xué)教學(xué)是新工科育人體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工科數(shù)學(xué)教師的教學(xué)能力直接關(guān)系到新工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量，關(guān)系到工程教育的水平。在新工科建設(shè)由理念到行動(dòng)探索深化的關(guān)鍵階段，工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力發(fā)展問題無疑對(duì)新工科建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、新工科建設(shè)視域下的工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力要素

基于新工科人才培養(yǎng)的要求和高等教育發(fā)展的態(tài)勢，我們對(duì)新工科建設(shè)視域下的工科數(shù)學(xué)教師的能力要素進(jìn)行分析探討。

（一）課程思政教學(xué)能力。新時(shí)代的中國高等教育要回答好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人的問題。要求“堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道”[3]。歸根結(jié)底，新工科建設(shè)所要培養(yǎng)的仍然是“又紅又專、德才兼?zhèn)洹⑷姘l(fā)展的中國特色社會(huì)主義合格建設(shè)者和可靠接班人”。新工科人才要具有家國情懷、要具有社會(huì)責(zé)任感、要“工具理性和價(jià)值理性兼?zhèn)?rdquo;[4]。因此，承擔(dān)新工科育人任務(wù)的工科數(shù)學(xué)教師必須把立德樹人擺在教育教學(xué)工作的首位，不斷提升課程思政教學(xué)能力。對(duì)照上述新工科人才培養(yǎng)要求，工科數(shù)學(xué)教師要從多方面提升自己的課程思政教學(xué)能力：要加強(qiáng)思想政治學(xué)習(xí)，提升準(zhǔn)確理解和把握社會(huì)主義核心價(jià)值觀深刻內(nèi)涵的能力；要提升課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)能力，能夠挖掘數(shù)學(xué)課程與新工科思想政治教育的契合點(diǎn)；要提升課程思政教學(xué)組織能力，能做到潛移默化、春風(fēng)化雨、潤物無聲；通過教學(xué)能力的提升，做好數(shù)學(xué)能力培養(yǎng)與價(jià)值引導(dǎo)有機(jī)結(jié)合的工作：發(fā)揮數(shù)學(xué)在唯物主義和自然辯證法思政教育方面的優(yōu)勢來提升學(xué)生的馬克思主義世界觀和方法論素養(yǎng)，從國家意志、社會(huì)需求、工程本質(zhì)屬性、個(gè)體發(fā)展等維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想、態(tài)度和價(jià)值觀正面引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生把個(gè)人的理想追求和實(shí)現(xiàn)“中國夢”、中華民族的偉大復(fù)興統(tǒng)一起來，引導(dǎo)學(xué)生樹立以知識(shí)、能力和技術(shù)報(bào)國的奮斗目標(biāo)，把家國情懷、社會(huì)責(zé)任感、工具理性和價(jià)值理性基因式地沁入學(xué)生的心田。

（二）學(xué)科交叉融合能力。當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)正在從高度分化走向交叉融合，新學(xué)科的產(chǎn)生和科技的重大突破常常是在學(xué)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(xué)獎(jiǎng)的111項(xiàng)獲獎(jiǎng)成果中，屬于交叉成果的共76項(xiàng)，比例高達(dá)69%。而且，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革不會(huì)僅僅局限于一個(gè)學(xué)科，而是多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域的高度交叉與深度融合。例如，近幾年來發(fā)展起來的多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)是由多學(xué)科交叉融合發(fā)展起來的一種應(yīng)用技術(shù)，涉及到模糊數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理、模式識(shí)別、人工智能和信息論等理論。因此，新工科建設(shè)要“主動(dòng)布局、設(shè)置和建設(shè)服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求、面向未來發(fā)展的工程學(xué)科與專業(yè)，培養(yǎng)造就一批具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型卓越工程科技人才”[5]，要大力促進(jìn)現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉復(fù)合以及應(yīng)用理科向工科的延伸。基于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢和新工科的生成特點(diǎn)，學(xué)科交叉是新工科教育范式下所要關(guān)注的新工科人才培養(yǎng)的重要路徑之一。數(shù)學(xué)在工程學(xué)科研究和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，所以說數(shù)學(xué)是新工科學(xué)科交叉教育路徑下所要重點(diǎn)關(guān)注的學(xué)科之一。從事新工科教學(xué)和人才培養(yǎng)的數(shù)學(xué)教師要充分發(fā)揮數(shù)學(xué)作為眾多工程學(xué)科專業(yè)底層核心工具的地位，破除數(shù)學(xué)與工程學(xué)科之間的知識(shí)壁壘，拓寬知識(shí)和思維的學(xué)科視野，提升多學(xué)科交叉融合的數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)能力，把數(shù)學(xué)理論放在多學(xué)科交叉的問題情境中，強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識(shí)與多學(xué)科問題解決的聯(lián)系，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)如何用數(shù)學(xué)的科學(xué)理論和方法來解決工程領(lǐng)域的關(guān)鍵性問題，為學(xué)生未來解決復(fù)雜工程問題和從事工程創(chuàng)新奠定數(shù)學(xué)知識(shí)和能力基礎(chǔ)。

（三）混合式教學(xué)能力。未來工程活動(dòng)將由傳統(tǒng)的集約化、規(guī)模化向分散化、個(gè)性化和定制化方向轉(zhuǎn)變。在這樣的背景下，新工科教育要立足于促進(jìn)人的全面發(fā)展，樹立“以學(xué)生為中心”的教育理念，要以學(xué)生發(fā)展為中心和本位，以便為學(xué)生應(yīng)對(duì)未來工程新業(yè)態(tài)的重大挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。從某種意義上來說，以教師為中心、單純依賴課堂教學(xué)、把學(xué)生當(dāng)作知識(shí)灌輸對(duì)象的傳統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)無法滿足新工科的個(gè)性化、定制化人才培養(yǎng)需求。而且，現(xiàn)代教育技術(shù)的飛速發(fā)展也為混合式教學(xué)的開展創(chuàng)造了越來越好的條件。2019年地平線報(bào)告預(yù)計(jì)在未來1到2年內(nèi)加速高等教育技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵趨勢是：重設(shè)學(xué)習(xí)空間與混合式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。同時(shí)，報(bào)告預(yù)測了高等教育技術(shù)未來的重要進(jìn)展：移動(dòng)學(xué)習(xí)和分析技術(shù)會(huì)在未來1年甚至更短的時(shí)間內(nèi)得到應(yīng)用；混合現(xiàn)實(shí)和人工智能會(huì)在2到3年內(nèi)得到應(yīng)用；區(qū)塊鏈和虛擬助手會(huì)在未來4到5年得到應(yīng)用。因此，作為新工科教育的重要執(zhí)行者，工科數(shù)學(xué)教師目前亟需提升綜合運(yùn)用MOOC、SPOC、PBL和OBE等教學(xué)方式和方法開展混合式教學(xué)的能力，將“以教師為中心”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、以學(xué)為中心”的線上和線下有機(jī)結(jié)合的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，提升工科數(shù)學(xué)課程教學(xué)的廣度、深度和創(chuàng)新性，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。這幾種方法有一個(gè)共同點(diǎn)，都是以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，契合了新工科教育以學(xué)生成長和能力達(dá)成為中心和本位的要求。從事新工科教學(xué)和人才培養(yǎng)的數(shù)學(xué)教師要掌握在線課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、教學(xué)APP、大數(shù)據(jù)、人工智能、混合現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)手段，提升課程在線資源開放能力、學(xué)情分析追蹤能力、線上和線下結(jié)合教學(xué)的把控能力以及考核評(píng)價(jià)反思能力。工科數(shù)學(xué)教師可以針對(duì)不同工程學(xué)科和專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的多元化需求，采用OBE的理念進(jìn)行課程的整體設(shè)計(jì)，進(jìn)行MOOC的模塊化資源建設(shè)，開設(shè)不同模塊化組合的SPOC；采用課堂線下教學(xué)+模塊化的線上教學(xué)相結(jié)合的方式改變教與學(xué)的方式，拓展教學(xué)的空間和時(shí)間；基于PBL進(jìn)行整個(gè)教學(xué)過程的問題驅(qū)動(dòng)鏈設(shè)計(jì)，推動(dòng)學(xué)生通過自主探究、團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。通過混合式教學(xué)的開展，把對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的淺層理解引向?qū)?shù)學(xué)原理和方法的更深層次理解，幫學(xué)生形成牢固的深度學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)能力。

（四）研究性教學(xué)能力。在未來二十年里，工程技術(shù)人才將面臨著工程新業(yè)態(tài)帶來的各種復(fù)雜工程問題的挑戰(zhàn)，對(duì)工程技術(shù)人才解決復(fù)雜問題能力的需求將超過對(duì)認(rèn)知能力的需求。中國工程院院士李培根指出：對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的工程師或工程技術(shù)研究者而言，“問題視野”比“知識(shí)視野”更重要[6]。而在美國教育心理學(xué)家加涅（R.M.Gagne，1916—2002年）的學(xué)習(xí)分類中，問題解決是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的最高形式。而數(shù)學(xué)在工程問題解決中發(fā)揮著重要作用。在《華盛頓協(xié)議》規(guī)定的畢業(yè)生素質(zhì)中，就明確了數(shù)學(xué)對(duì)解決復(fù)雜工程問題的地位。因此，工科數(shù)學(xué)教師要高度重視新工科人才問題解決能力的培養(yǎng)。而可行的途徑是開展研究性教學(xué)，發(fā)揮數(shù)學(xué)教學(xué)提升邏輯推理、分析、綜合和批判性思維等核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面的先天優(yōu)勢，提升學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)能力。因?yàn)椋瑥谋举|(zhì)上來說，研究性學(xué)習(xí)就是基于問題解決的學(xué)習(xí)[7]。在研究性教學(xué)過程中，教師要進(jìn)行角色的轉(zhuǎn)變，要由傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者變成問題、教學(xué)場景和情境的設(shè)計(jì)者以及教學(xué)過程的組織者、調(diào)控者和學(xué)生的指導(dǎo)者，提升開展研究性教學(xué)的教學(xué)認(rèn)知能力、教學(xué)組織能力和教學(xué)監(jiān)控能力。工科數(shù)學(xué)教師要關(guān)注新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)和新工科對(duì)數(shù)學(xué)理論和方法的支撐需求，發(fā)掘數(shù)學(xué)理論和工程應(yīng)用問題的契合點(diǎn)，并在它們之間搭建橋梁，精心還原和設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)理論的工程問題情境，精心營造研究性的教學(xué)場景，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題的能力，激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)其經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行問題的分類和表征與確定問題的解決策略、執(zhí)行策略以及評(píng)價(jià)問題解決的結(jié)果這樣一個(gè)過程，幫助學(xué)生習(xí)得突破現(xiàn)有思路和方法的限制，尋求解決問題的創(chuàng)新性思路和方法的認(rèn)知策略和能力，以提升新工科人才所必需的批判性思維、創(chuàng)新性思維以及宏觀思維的能力。總而言之，課程思政教學(xué)能力、學(xué)科交叉融合能力、混合式教學(xué)能力和研究性教學(xué)能力是工科數(shù)學(xué)教師在新工科建設(shè)進(jìn)程中所要重點(diǎn)關(guān)注的教學(xué)能力要素。

三、工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力提升保障措施

教師教學(xué)能力的發(fā)展和提升是一個(gè)持之以恒的長期過程，不可能一蹴而就。在新工科建設(shè)的過程中，工科數(shù)學(xué)教師教學(xué)能力的提升要堅(jiān)持長期性和發(fā)展性的原則，并通過多種保障措施確保教師教學(xué)能力不斷提升。

（一）加強(qiáng)教師教學(xué)發(fā)展中心內(nèi)涵建設(shè)，為教師的能力發(fā)展助力賦能。我國高校從2012年起陸續(xù)建立了以促進(jìn)教師發(fā)展、提升教師教學(xué)能力的服務(wù)型教學(xué)組織機(jī)構(gòu)———教師教學(xué)發(fā)展中心。目前，高校教師教學(xué)發(fā)展中心已經(jīng)從規(guī)模擴(kuò)張向內(nèi)涵建設(shè)邁進(jìn)。面對(duì)新工科人才培養(yǎng)提出的新挑戰(zhàn)，教師教學(xué)發(fā)展中心要依托自身優(yōu)勢，通過多種途徑為工科數(shù)學(xué)教師的能力提升助力賦能：要在工科數(shù)學(xué)教師與工科教師之間牽線搭橋，搭建跨學(xué)科的教學(xué)能力發(fā)展交流平臺(tái)；要組織多樣化的新工科教學(xué)能力提升培訓(xùn)研修活動(dòng)，推動(dòng)教師教育教學(xué)理念的更新、教學(xué)方法的改革與教育信息技術(shù)能力的提升；要組建跨學(xué)科的教師能力發(fā)展專家團(tuán)隊(duì)，為工科數(shù)學(xué)教師在新工科教學(xué)和能力提升中遇到的問題答疑解惑，并提供專業(yè)化的咨詢?cè)\斷。

（二）打造新工科數(shù)學(xué)教學(xué)學(xué)術(shù)共同體，搭建新工科教學(xué)能力發(fā)展的朋友圈。在新工科教育背景下，從教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定、教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)資源的構(gòu)建、教學(xué)方法的選擇、教學(xué)組織的設(shè)計(jì)以及教學(xué)效果的評(píng)價(jià)等多個(gè)維度來看，新工科數(shù)學(xué)教學(xué)都需要?jiǎng)?chuàng)新性的思路和方法來解決各種相關(guān)問題，這屬于教學(xué)學(xué)術(shù)的范疇。將教學(xué)上升到教學(xué)學(xué)術(shù)，打造由工科數(shù)學(xué)教師與工科專業(yè)教師構(gòu)成的新工科數(shù)學(xué)教學(xué)學(xué)術(shù)共同體是打破學(xué)科壁壘、提高新工科數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量、提升工科數(shù)學(xué)教師能力的現(xiàn)實(shí)選擇。通過不同學(xué)科專業(yè)教師間思維認(rèn)知的碰撞、專業(yè)知識(shí)的互為補(bǔ)充以及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的取長補(bǔ)短，教學(xué)學(xué)術(shù)共同體的教師一同致力于在工科數(shù)學(xué)教學(xué)瓶頸問題的反思與研究，這將為教學(xué)能力的共同提升提供切實(shí)的保障。

（三）完善教學(xué)評(píng)價(jià)、激勵(lì)制度，激發(fā)教師教學(xué)能力。發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力一方面，要堅(jiān)持發(fā)展性和指導(dǎo)性原則，完善教學(xué)評(píng)價(jià)制度。要著眼于教師的教學(xué)改進(jìn)和能力提高，對(duì)工科數(shù)學(xué)教師的教學(xué)工作“量”和“質(zhì)”進(jìn)行多維度、全方位評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教師教學(xué)能力的不足，并及時(shí)向教師反饋提升建議。另一方面，要完善職稱評(píng)聘、崗位考核、績效分配等激勵(lì)制度。要用好教學(xué)評(píng)價(jià)與激勵(lì)制度這根對(duì)教師發(fā)展方向起引導(dǎo)作用的指揮棒，扭轉(zhuǎn)職稱評(píng)聘舍教學(xué)而就科研的失衡局面，改變青年教師偏重教學(xué)就是自毀前程的現(xiàn)實(shí)狀況，增加中青年教學(xué)型教師的職稱晉升指標(biāo)，加大教學(xué)學(xué)術(shù)成果的認(rèn)定比重和獎(jiǎng)勵(lì)力度，激發(fā)教師教學(xué)能力發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力，引導(dǎo)更多的教師潛心教學(xué)、樂于教學(xué)。

作者:孫和軍 單位:南京理工大學(xué)