河海大学：看数学如何成为新工科育人的“创新引擎”

河海大学：看数学如何成为新工科育人的“创新引擎”

中工网

光明日报记者 苏雁 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”。

来源：光明日报