OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合下的高等數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)的初探

盛璐

【摘要】在國家信息化發(fā)展的戰(zhàn)略中，教育信息化不斷被強(qiáng)調(diào)，如何利用信息化手段擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源有效覆蓋，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力，為我們教學(xué)改革指明了一個方向.“翻轉(zhuǎn)課堂”改變了以往傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，傳遞“以學(xué)生為中心”的教育理念.OBE理念則是以提高學(xué)生解決問題能力為導(dǎo)向的先進(jìn)教育模式.這兩種教學(xué)模式的結(jié)合，對教學(xué)評價是重大轉(zhuǎn)變，滿足了新時代發(fā)展的各種需求.本文以高等數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)模式的改革為案例，將教學(xué)過程分為課前知識學(xué)習(xí)階段、課中知識內(nèi)化階段和課后鞏固階段，分別對這三個階段進(jìn)行了課程設(shè)計，重新定義了教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié).

【關(guān)鍵詞】OBE理念；翻轉(zhuǎn)課堂；改革；數(shù)學(xué)實驗課

一、選題背景

OBE是成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education）的簡稱，也稱能力、目標(biāo)、需求導(dǎo)向教育，是一種以學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的先進(jìn)教育理念.這種教育模式認(rèn)為，學(xué)生最終所取得的學(xué)習(xí)成果，是整個教學(xué)設(shè)計和實施的目標(biāo).目前，國內(nèi)已有很多高校將這種教育模式用于人才培養(yǎng)建設(shè)中.

隨著平板電腦、智能手機(jī)等不斷推出各式各樣的應(yīng)用，人們逐漸認(rèn)識到不斷革新的信息技術(shù)與現(xiàn)代教育模式之間的關(guān)系，以此為契機(jī)，“翻轉(zhuǎn)課堂”這一教學(xué)新形式應(yīng)運(yùn)而生.它顛覆了傳統(tǒng)的以課堂教學(xué)模式為主的教學(xué)形式，主導(dǎo)知識傳授通過現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在課后完成，而知識的內(nèi)化則通過教師在課堂上的講授，并通過和同學(xué)之間的相互協(xié)助最終完成.近年來，隨著開放教育資源（OER）運(yùn)動，微課在教育界的崛起，大量優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源為翻轉(zhuǎn)課堂的實現(xiàn)提供了有力支撐.

數(shù)學(xué)實驗課作為大學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)課程，將OBE理念融入其課程教學(xué)的研究在國內(nèi)尚處于起步階段，而翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式能將這種理念更好的體現(xiàn)，我們應(yīng)加快研究的步伐，從各方面進(jìn)行研究探索，讓學(xué)生能夠收獲高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)的學(xué)習(xí)成果.

二、OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂的意義

目前，在全國范圍內(nèi)，各高校的高等數(shù)學(xué)實驗課開設(shè)處于“精英教育”階段，授課的對象主要是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好，且對數(shù)學(xué)建模有興趣的學(xué)生，在該課程的教學(xué)設(shè)計中，利用OBE理念有利于學(xué)生形成自我學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、反思學(xué)習(xí)的能力，教學(xué)設(shè)計更注重專業(yè)的需求，通過選擇與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，做到有的放矢，便于突出重點和難點，有助于學(xué)生更有效的掌握與專業(yè)相關(guān)的知識，真正做到學(xué)以致用.

“翻轉(zhuǎn)課堂”的推行首先需要教師建立合適的教學(xué)視頻，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展，教師建立視頻更加便利.教師在進(jìn)行統(tǒng)一組織課堂活動的過程中，要求學(xué)生自行構(gòu)建所需學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，自己去解決各種問題，這也就意味著對學(xué)生各方面的要求更高.此外，這一教學(xué)策略的實行，給予了學(xué)生在實際情況下運(yùn)用所學(xué)知識的機(jī)會.有助于傳遞“以學(xué)生為中心”的教育理念，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，減少教師的講授時間，留給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)活動時間.

三、OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合下的高等數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)模式的探討

為了充分發(fā)揮OBE理念以及“翻轉(zhuǎn)課堂”兩者存在的優(yōu)點，根據(jù)后者的實行過程，對平時的教學(xué)過程加以劃分，主要分成兩個環(huán)節(jié)，即課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)以及課中知識內(nèi)化環(huán)節(jié)，課前的學(xué)習(xí)依靠學(xué)生的自覺性主動學(xué)習(xí)，而課中的學(xué)習(xí)需要教師在一旁加以指導(dǎo).遵循OBE理念，以問題解決為主要目的，并將學(xué)生作為一切活動開展的中心，從而實現(xiàn)課中知識內(nèi)化的目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力.因此，將OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合，探討高等數(shù)學(xué)實驗課的開設(shè)，具體運(yùn)用如下：

（一）課前知識學(xué)習(xí)

高等數(shù)學(xué)實驗課是計算機(jī)技術(shù)與高等數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合的一門課程，教學(xué)過程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)實際問題的特點，建立該問題的數(shù)學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行求解，而專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件（如，Matlab，Mathematica等）就是連接實際問題和計算機(jī)的紐帶.那么這些問題如果都集中在課堂上來進(jìn)行講授的話，必然會使得課堂效率很低.而“翻轉(zhuǎn)課堂”可以很好地解決這一問題，課前教師會布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，而視頻教學(xué)內(nèi)容一是教師團(tuán)隊自己創(chuàng)建，其次為利用網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)的教學(xué)資源.例如，在講解線性規(guī)劃這一實驗時，讓學(xué)生在課外視頻學(xué)習(xí)線性代數(shù)中線性方程組的相關(guān)知識；如何求得簡單方程最優(yōu)解相關(guān)知識；自學(xué)Ligo和Matlab軟件.錄制教學(xué)視頻時，內(nèi)容要深入淺出，重點講解結(jié)題的方法和思路，對于一些難理解的定理盡量弱化，讓學(xué)生能夠自學(xué)理解，對解決不了的，把問題記錄下來，通過交流平臺告訴教師，等到課堂上有針對性地進(jìn)行講解.只有在課前做好豐富的準(zhǔn)備，學(xué)生才能提高注意力，產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)動機(jī)，實現(xiàn)課堂教學(xué)的教育目的.

（二）課中知識內(nèi)化

基于OBE理念與“翻轉(zhuǎn)課堂”的結(jié)合，關(guān)鍵是利用學(xué)生和教師的協(xié)作學(xué)習(xí)來確立最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并讓教師加以引導(dǎo)，幫助學(xué)生加快對相關(guān)問題的認(rèn)識.數(shù)學(xué)實驗課的課中知識內(nèi)化，首先是由教師解決之前課前學(xué)習(xí)時學(xué)生較為關(guān)注的問題，這個過程不僅可以答疑解惑，也可以將課前知識進(jìn)行梳理.其次就是要明確所要教授的內(nèi)容，數(shù)學(xué)實驗課的每一個教學(xué)單元所要講解的實驗都和我們現(xiàn)實生活中的問題息息相關(guān)，這和OBE教學(xué)模式中的以能力和需求為導(dǎo)向的教育理念相契合.如線性規(guī)劃實驗中生產(chǎn)銷售計劃問題和運(yùn)輸問題；無約束優(yōu)化實驗中的飲酒駕車血液中酒精含量問題等.在教學(xué)的過程中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生，鼓勵學(xué)生積極思考.數(shù)學(xué)實驗課是一門以學(xué)生為主，教師為輔的課程，整個課程以建立數(shù)學(xué)模型和通過編程計算數(shù)據(jù)的形式展開，學(xué)生只有通過自己在計算機(jī)上反復(fù)地計算，對計算出的數(shù)據(jù)反復(fù)核對、分析，才能逐漸掌握和使用數(shù)學(xué)軟件，通過對不同數(shù)學(xué)模型、不同的數(shù)學(xué)方法的分析、比較，才能體會到數(shù)學(xué)知識本身的“奧妙”.

（三）課后知識鞏固

無論是當(dāng)前“翻轉(zhuǎn)課堂”，還是OBE理念教學(xué)模式，都十分注重于評估和總結(jié).OBE理念重視學(xué)生結(jié)果和能力的培養(yǎng)；“翻轉(zhuǎn)課堂”通常會重視學(xué)習(xí)效果的具體評價等.數(shù)學(xué)實驗課拋開了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)定理的證明推導(dǎo)，只需要將抽象復(fù)雜的公式和方程變?yōu)橛邢薜牟僮鞒绦?，得到各種需要的數(shù)值結(jié)果和數(shù)值模擬，而這些結(jié)果是往往需要花費(fèi)比較多的時間才能解決，那么在課堂上，教師將闡述每一個實驗的目的和內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，如何借助數(shù)學(xué)軟件來計算出該模型的解或近似解.課堂上學(xué)生多以聽為主，那么課后的上機(jī)操作就是將課堂內(nèi)容復(fù)習(xí)和鞏固的過程，學(xué)生只有在課后多觀察、多動手才能將知識吃透，并探索出規(guī)律性的結(jié)果.課后知識鞏固不僅只針對學(xué)生，同時對教師也提出了反思要求，要注意對“翻轉(zhuǎn)課堂”設(shè)計的反思，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)情況，思考出現(xiàn)問題的深層次原因，避免在下次的翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)中再犯類似錯誤.只有精益求精的態(tài)度，“三省吾身”的要求，才能夠貫徹OBE理念，促使“翻轉(zhuǎn)課堂”的應(yīng)用更加完美.

四、結(jié) 語

數(shù)學(xué)實驗是一門綜合性比較強(qiáng)的課程，不僅要求選修這門課的學(xué)生，要具備一定的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率統(tǒng)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).更要求教師有比較全面的數(shù)學(xué)知識，熟悉各類數(shù)學(xué)模型的建立，還要有比較熟練的計算機(jī)應(yīng)用能力，掌握常用數(shù)學(xué)軟件的使用和編程，熟悉各種智能算法.該課程的開設(shè)不僅為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和能力的提高提供了平臺，可以讓學(xué)生更有信心參加建模競賽，同時對教師隊伍的業(yè)務(wù)能力提高有顯著促進(jìn)作用.“翻轉(zhuǎn)課堂”對傳統(tǒng)課堂而言是一場顛覆性的變革，OBE理念是教育模式改革的重要支撐，基于OBE理念和翻轉(zhuǎn)課堂的高等數(shù)學(xué)實驗課，必讓學(xué)生能夠收獲高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)的學(xué)習(xí)成果.

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