基于現(xiàn)代信息技術(shù)的工科數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量提升策略

孟桂芝+趙輝+王樹忠

摘 要：在信息化教育的背景下， 利用現(xiàn)代信息技術(shù)開展工科數(shù)學(xué)教學(xué)具有重要的現(xiàn)實意義。文章提出了在工科數(shù)學(xué)教學(xué)過程中結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，更新教師教學(xué)觀念，優(yōu)化教學(xué)模式，改進教學(xué)手段，完善考核方式等提升工科數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的策略，并進一步指出在工科數(shù)學(xué)教學(xué)中運用現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)注意的問題。實踐表明，這些措施均有利于提高工科數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；工科數(shù)學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）06-0008-02

教育技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)技術(shù)（黑板、粉筆、圖片、模型和實物）、媒體技術(shù)（幻燈、投影儀、錄音及語言實驗室等），現(xiàn)已進入以計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息技術(shù)階段。隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種現(xiàn)代教育技術(shù)在教育教學(xué)上的應(yīng)用日益加強。它不僅改變教育技術(shù)如計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)等，而且也能促進教師教育觀念的改變，提高教學(xué)的活力。在教育教學(xué)上若以信息技術(shù)為突破口，將信息技術(shù)變成學(xué)生手中的認(rèn)知工具，則可以真正增強學(xué)生終身學(xué)習(xí)和可持續(xù)性發(fā)展的能力。因此，如何將教育信息技術(shù)更好地融入到數(shù)學(xué)教學(xué)中，使得數(shù)學(xué)教學(xué)在研究方式和應(yīng)用范疇等方面得到全新的拓展，從而使得工科數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量得到有效提高已成為急需解決的問題。

一、更新教學(xué)觀念，重視現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)學(xué)教育的目的是思維訓(xùn)練的實施、實用知識的獲取、文化素養(yǎng)的提升。工科數(shù)學(xué)作為理工科學(xué)生的必修課程，具有教學(xué)內(nèi)容多、課時少、難度大等特點。目前，哈爾濱理工大學(xué)數(shù)學(xué)工科教學(xué)，既有“學(xué)”的問題，如數(shù)學(xué)的高度抽象性問題與中學(xué)的銜接、學(xué)生能力、學(xué)習(xí)態(tài)度等問題，導(dǎo)致相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)困難較大，也有“教”的問題，即教學(xué)模式始終是黑板+粉筆，教師在課堂上講授，學(xué)生在課下被動地聽，通過課堂練習(xí)，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和考試等反饋學(xué)生掌握知識的能力。這種以灌輸知識為主的教學(xué)模式，過多地注重理論推導(dǎo)和運算技能，忽視創(chuàng)新力的培養(yǎng)和實際背景以及文化素養(yǎng)的提升。在如今高度發(fā)展的信息社會里，教師應(yīng)更新教學(xué)觀念，不能一成不變，要有效利用現(xiàn)代教育技術(shù)，以完成具體的教學(xué)任務(wù)為目的，引入問題實際背景和數(shù)學(xué)史介紹，積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，提升學(xué)生地能動性的發(fā)揮。例如教師在講授“高等數(shù)學(xué)”中微積分基本公式時，可以利用多媒體教學(xué)，引入動畫案例：一輛車在高速公路上飛速行駛，突然在前方約70米處出現(xiàn)一個行人，司機緊急剎車，問是否會發(fā)生事故？該案例可以歸結(jié)為變速直線運動中物體走過的路程問題，從而引入微積分基本公式的學(xué)習(xí)，同時在該教學(xué)過程中可以鏈接牛頓和萊布尼茨的生平簡介，這一方面豐富教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的文化素養(yǎng)；另一方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

二、優(yōu)化教學(xué)模式，加強信息化教學(xué)

在現(xiàn)在的信息社會里，現(xiàn)代信息技術(shù)手段為學(xué)生實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)提供了便利的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。無論是學(xué)生獲取知識的速度還是獲取知識的總量，都比過去快了許多。教師可對部分選修內(nèi)容研究引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，通過反饋式教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在自主學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展需要來選擇課程，通過有計劃地觀看課程視頻、參與課程討論、習(xí)題測試等環(huán)節(jié)來完成學(xué)習(xí)。特別是在MOOCs（Massive Online Open Courses，大規(guī)模在線開放課程，簡稱MOOCs）不斷滲透高等教育的情況下，MOOCs不僅具有開放共享性、可擴容性、互動性強的優(yōu)點，而且具有學(xué)習(xí)進程的可控度和自由度更高，學(xué)習(xí)者的上課地點不受限制等優(yōu)勢，教師在教學(xué)過程中可以嘗試將現(xiàn)代技術(shù)信息和工科數(shù)學(xué)教學(xué)結(jié)合起來，優(yōu)化現(xiàn)有的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生以自學(xué)模式為主，自學(xué)→解疑→練習(xí)→自評→反饋，這種交互性的學(xué)習(xí)環(huán)境和教師意見的及時反饋能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和持久性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。例如，在哈爾濱理工大學(xué)進行“線性代數(shù)（二）（少學(xué)時）”課程教學(xué)中，由于課時限制，一些教學(xué)內(nèi)容如相似矩陣及二次型，線性空間和線性變換只能作為選修內(nèi)容，但這些教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生后繼專業(yè)的學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。因此，教師可以在課下，以任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式為主，精選教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)例題，貫徹“少而精”的原則，設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)與考試測試進行討論式、參與式和探究式的學(xué)習(xí)與實踐，提高學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識的興趣與動力，使其養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，培養(yǎng)其獨立學(xué)習(xí)新知識的能力。

三、改革教學(xué)手段，與多媒體教學(xué)有機結(jié)合

目前，工科數(shù)學(xué)類課程傳統(tǒng)教學(xué)模式普遍存在著概念、定理、結(jié)論、論證推理和例題演算的“滿堂灌”講授現(xiàn)象。由于重復(fù)性的、機械性的活動多，時而久之，學(xué)生對這種教學(xué)模式失去興趣，而興趣又是學(xué)習(xí)最好的老師，因此教師在教學(xué)中可通過引入信息技術(shù)手段，改進教學(xué)環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)的黑板教學(xué)與現(xiàn)代的多媒體教學(xué)方式相結(jié)合，化抽象為具體，以黑板教學(xué)為主，輔助進行多媒體教學(xué)。在課上，教師可以采用啟發(fā)式或任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，循序漸進，再利用多媒體輔助教學(xué)，對一些學(xué)生難以理解的概念，可以利用多媒體生動、形象、直觀、聲文并茂等的特點激發(fā)學(xué)生的興趣，增強學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的記憶和理解，從而提高教學(xué)質(zhì)量。例如在“復(fù)變函數(shù)與積分變換”的學(xué)習(xí)中，利用復(fù)球面表示復(fù)數(shù)的方法，學(xué)生理解起來難度大，但是利用多媒體教學(xué)就非常直觀。又如教師在講授“高等數(shù)學(xué)”的二重積分的概念時，利用生活中的實例求曲頂柱體的體積引入二重積分的定義，利用多媒體技術(shù)對體積進行分割，近似替代，求和，取極限，整個過程更直觀，這種通過學(xué)生多感官的感受去學(xué)習(xí)和理解二重積分的概念使學(xué)生更容易掌握。

四、完善考核方式，構(gòu)建在線考試模式

目前，哈爾濱理工大學(xué)的考核方式主要是過程性考核+期末考試。而過程性考核主要是平時成績，以作業(yè)和出勤為主。而一部分學(xué)生在完成作業(yè)的時候帶著應(yīng)付教師的目的。這樣就達不到通過平時成績了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)的目的。通過利用信息技術(shù)，使用軟件技術(shù)加強學(xué)生完成作業(yè)的獨立性就顯得尤為重要，同時，借助工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程在線考試系統(tǒng)，教師可以實現(xiàn)在線掌握學(xué)生平時作業(yè)完成及在線測試情況，及時督促學(xué)生學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的共性問題。通過在線考試和智能評分系統(tǒng)，學(xué)生可以打破時間、空間的限制，自由、獨立、自主地學(xué)習(xí)，快速有效地解決疑難問題，構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)。在線考試和智能評分系統(tǒng)一方面為學(xué)生的課堂教學(xué)、課外自主學(xué)習(xí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源；另一方面又節(jié)省了他們搜尋查找的時間，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)更有可能、更加高效快捷。目前，哈爾濱理工大學(xué)已利用Maple在線考試系統(tǒng)對“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”和“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”三門課程對學(xué)生進行在線測驗，這種測驗作為平時成績的一部分，不僅促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且加強了學(xué)生動手使用計算機的能力。

雖然在教學(xué)中有很多可利用的信息技術(shù)手段，但是，不能說信息技術(shù)手段就能一定替代傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在教學(xué)中運用現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)注意以下問題。

（一）合理吸收傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢

雖然多媒體教學(xué)具有動態(tài)性、直觀性、信息量大等特點，但是多媒體教學(xué)在數(shù)學(xué)教學(xué)中只能作為輔助教學(xué)手段，因為過大的信息量使學(xué)生抓不住教學(xué)內(nèi)容的主次，過多使用多媒體教學(xué)，容易使學(xué)生產(chǎn)生視覺疲勞。此外，PPT教學(xué)翻頁快，學(xué)生稍不留神教學(xué)內(nèi)容就過去了。而傳統(tǒng)教學(xué)主次分明，教學(xué)內(nèi)容在黑板上的停留時間長，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容清晰明了。因此在教學(xué)中，要注意教學(xué)對象的層次，合理吸收傳統(tǒng)教學(xué)中的優(yōu)勢，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容使用多媒體技術(shù)，協(xié)同發(fā)揮。

（二）注重師生間的溝通

對學(xué)生課后進行網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)難以控制，無法像傳統(tǒng)教學(xué)一樣和學(xué)生在課上溝通，傳統(tǒng)教學(xué)教師可以通過學(xué)生課堂的反應(yīng)適當(dāng)調(diào)整上課速度，對學(xué)生不理解的內(nèi)容及時適當(dāng)加以解釋、答疑。因此，即使采用信息化教學(xué)，仍然需要教師設(shè)置網(wǎng)上答疑時間，對學(xué)生不懂的地方及時反饋，增強學(xué)生和教師的情感交流，這樣便于教師了解學(xué)生的知識掌握的程度。

總之，在工科數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，需要發(fā)揮教師的主體作用和學(xué)生的自主作用，正確合理地對待信息技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的多元化，兼顧學(xué)生的基礎(chǔ)、層次等特點，在教學(xué)過程中注重傳統(tǒng)教學(xué)和信息教學(xué)的結(jié)合以及師生的溝通，貼近學(xué)生的距離，這樣才能有利于提高工科數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

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