基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學改革研究

蔡敏

摘要：信息技術的不斷發(fā)展與進步，使目前我國乃至世界的經(jīng)濟發(fā)展都趨向于全面的信息化，在此背景下，本文針對基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學改革進行研究。本文首先研究了基于信息技術的高數(shù)實驗教學改革的相關概念，基于對高數(shù)實驗教學概念，信息技術與高數(shù)實驗教學相結合的理論研究，探索基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學改革的意義，然后分別闡述信息技術從教學理念與教學目標、教學內(nèi)容與教學方法、教學方式與考試方法等方面對高數(shù)實驗教學的改革進行研究。

關鍵詞：信息技術；高等數(shù)學；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1673-7164（2020）48-0114-03

基金項目院江蘇省教育科學研究院現(xiàn)代教育技術研究所資助項目（項目編號：2018-R-64241）。

信息化時代多媒體和網(wǎng)絡技術的大力發(fā)展，使當代人類的思考方式和學習方式隨之發(fā)生了顯著改變。在這樣的大背景下，學校的教育教學也逐漸朝著網(wǎng)絡化和個性化等多方面改革發(fā)展，面臨著極大的挑戰(zhàn)。高等數(shù)學課程，一直是大學時期的公共基礎課程，它給予學生的不光是理論知識、思維方法，更是對學生的邏輯能力、創(chuàng)新能力、動手實操能力的培養(yǎng)[1]。高等數(shù)學實驗教學研究的提出和實踐應用探討的情形，是隨著信息化時代的到來而興起的，通過“高等數(shù)學+信息技術+實驗教學”的融合發(fā)展，可以改善現(xiàn)今教育界對于高等數(shù)學實驗教學過于偏理論教學，忽略培養(yǎng)大學生獨立思考，提高自主創(chuàng)新技能的問題，使高等數(shù)學的“教”與“學”發(fā)生沖突。如何有效地利用信息技術，對高等數(shù)學實驗教學進行改革，以適應時代發(fā)展和學生需求，成為教學改革的難點。

一、基于信息技術高數(shù)實驗教學改革的相關概念研究

（一）高數(shù)實驗教學概念分析

高等數(shù)學實驗教學是近年來在原有高數(shù)教學基礎上推出的一種新型教學模式，在高等數(shù)學教學環(huán)節(jié)中嵌入實驗教學方式，它的概念界定的核心在于實驗教學[2]。高等數(shù)學實驗教學是指高數(shù)教師引導學生利用數(shù)學知識基礎理論與計算機技術，與現(xiàn)實中存在的問題相結合，運用高等數(shù)學建造模型，分析和解決現(xiàn)實中存在的問題，是一種學生參與度極高的教學形式。相比于從前的教學模式，高等數(shù)學實驗教學更易讓學生生動認識和理解高數(shù)這一復雜學科。

（二）信息技術與高數(shù)實驗教學相結合的理論研究

將信息技術的發(fā)展優(yōu)勢與高等數(shù)學實驗教學相融合，是指在當代信息技術環(huán)境的加持下，使學生和教師角色定位發(fā)生變換。當然，在將信息技術與高數(shù)實驗教學相融合時，應堅定合理分攤，科學配置的原則，不應該只把信息技術看作是單純的教學輔具，應更加注重信息技術的科學有效應用，應以提高與課學生的科學素質(zhì)為重心，營造一種新型的教學環(huán)境，綜合考慮學生的知識儲備和已有的知識架構和綜合能力根基，創(chuàng)設多元化、包容性廣的教學環(huán)境。這一環(huán)境可以包含資源共享、情境創(chuàng)設、自主探索、頭腦風暴、信息采集等多方面元素，滿足高數(shù)實驗教學需求和學生學習要求[3]。然后制定高等數(shù)學實驗教學目標，以科學的態(tài)度和方法，借助信息技術的先進性確立高數(shù)實驗教學目標。最后通過數(shù)學實驗，提升學生進行科學研究的素養(yǎng)，提升高數(shù)教師教學的效率。因此信息化技術與高數(shù)實驗教學融合，是高數(shù)教師主導作用的具體實現(xiàn)，亦是學生作為學習主體自主探索知識的過程，激發(fā)教師統(tǒng)籌管理能力和學生主觀學習熱情和創(chuàng)造能力。

二、基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學改革的意義探索

基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學改革是非常重要且有必要的。利用信息技術對高等數(shù)學實驗教學進行改革，有利于提高高等數(shù)學實驗教學質(zhì)量。信息技術發(fā)展與新型課程改革工作的開展，改變了現(xiàn)代人們原有的教學觀念與教學方法，通過有效使用信息技術，建立綜合適配型高等數(shù)學實驗教學下全新的課程體系。這種層面的改革升級了原有高數(shù)教學方式與教學手段，在實踐意義上幫助學生全面認知高等數(shù)學知識，提升其在學生心目中的價值，而不是單一地把它作為學習任務。此外，它能幫助學生樹立科學正確的高等數(shù)學觀念，提高學生對于高等數(shù)學的學習能力、理解能力、吸收能力、創(chuàng)造能力，促進學生提高數(shù)學素養(yǎng)，逐步形成科學的世界觀和方法論，把學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)真正落到實處。從宏觀角度來看，基于信息技術對高等數(shù)學實驗教學進行改革，是時代和社會共同進步發(fā)展的需要，是先進技術與高級理論相結合的必然結果，有利于促進整個社會的進步成長[4]?；谛畔⒓夹g的高數(shù)實驗教學改革，促進學生高數(shù)應用能力與綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，激發(fā)人才創(chuàng)新意識和思維邏輯，故其在對專業(yè)高等數(shù)學人才的培養(yǎng)和輸送上，將會貢獻很大一部分力量。

三、信息技術應用于高等數(shù)學實驗教學改革的途徑

（一）教學理念與教學目標的改革

信息技術應用于高數(shù)實驗教學改革，首先要對于高數(shù)實驗課程的教師，在教學理念和教學目標上進行改革研究。第一，在教學理念上，高等數(shù)學教師應注重遵循新型教育理念，重視高等數(shù)學實驗教學的改革工作。信息化時代背景下，要求教師對待高等數(shù)學實驗教學活動的態(tài)度和觀念進行改變，與時俱進地調(diào)整教學理念，以此適應社會和教育事業(yè)發(fā)展的新要求[5]。第二，從教學目標上，運用信息技術的思維方式，對現(xiàn)實情況的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，比如學生日常學習情況，學校教學特點等方面進行科學研究，依據(jù)數(shù)據(jù)和具體情況進行探討，改革高等數(shù)學實驗教學的目標，從培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，動手實踐能力與高數(shù)實驗應用能力等方面著手，尋找合理的教師自我定位，制定新的教學目標，指明日后工作重點和方向。

（二）教學內(nèi)容與教學方法的改革

成熟的信息技術的存在，成為高數(shù)實驗教學中，教學內(nèi)容和教學方法改革的“主力推手”。高等數(shù)學實驗教學課程的內(nèi)容，取決于教學受眾學生們的數(shù)學基礎以及專業(yè)應用方向。學生們數(shù)學基礎的差異化以及專業(yè)的差異化，決定了教師教學內(nèi)容的多樣化，因此授課教師須使用信息技術細分學習需求，豐富高數(shù)實驗教學內(nèi)容，并利用信息技術對教學內(nèi)容的難易程度，學生參與程度等做出統(tǒng)籌規(guī)劃，做好引導和鼓勵工作。在教學方法上，充分使用網(wǎng)絡平臺和多媒體技術，除了用語言輸出講解，借助多媒體課件等輔助教學工具，還要啟發(fā)并鼓勵學生自主動腦思考、動手搭建高數(shù)模型，通過小組討論和任務分配等方法，提高課程參與度，提升高等數(shù)學實驗課程教學效果，實現(xiàn)教學目的[6]。需要注意的是，高數(shù)實驗教學的教師在教學內(nèi)容和教學方法上都要考慮到加強數(shù)學理論知識與實際生活之間的聯(lián)系，從學生已有的數(shù)學知識出發(fā)，為學生創(chuàng)設一定的問題情境，讓學生在實際生活中體驗數(shù)學教學，使高等數(shù)學教學真正服務于社會實踐活動。

（三）教學方式與考試方法的改革

從教學方式和考試方法來看，信息技術為高數(shù)教師從多方面客觀了解學生綜合水平和能力提供了科學數(shù)據(jù)，使教師針對不同水平同學的分層教學更準確有效。信息技術的應用可以完善高等數(shù)學實驗教學的方式，從實驗工具和實驗手段上，由于信息技術的高速發(fā)展和普及，各種數(shù)學軟件包的推廣，為數(shù)學實驗課的開設改革提供了強有力的軟件及硬件基礎。從教學素材上，現(xiàn)在的教材基本延續(xù)了過去的內(nèi)容，現(xiàn)在實驗教學更強調(diào)的是對于書中的邏輯推理和技巧性訓練，重視的是高數(shù)完整的基礎理論體系。因此，在教學方式上的改革一方面，信息化的時代讓學生有獨立操作計算機及相關軟件，并能充分利用高數(shù)相關教學軟件，另一方面，適度減少過于煩瑣或?qū)嵱眯匀醵记尚詮姷膶嶒灜h(huán)節(jié)，節(jié)省時間讓學生多次實操熟練高數(shù)實驗建模，引導并告知學生高數(shù)如何應用于實踐的聯(lián)系，讓學生意識到高數(shù)實驗是一個怎樣的過程。對于考試方法的改革研究，本文主張在考試題目構建上，無論是理論還是實驗都應適當降低難度，偏向于應用實踐為主，考試分理論和實驗，實驗部分需要學生獨立思考搭建模型，以其流程完整度，邏輯清晰度，應用實踐效能等方面作為評判標準，通過信息化系統(tǒng)設計評分程序，實現(xiàn)考試方法的改革，從而有效提高學生的自信心和創(chuàng)造性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，促進學生對高數(shù)實驗教學課程的積極性。

四、結語

自2020年疫情暴發(fā)以來，通過在多方面運用信息技術進行與新冠肺炎疫情的抗爭工作，比如受疫情影響，學生無法去學校進行課堂學習，但有了信息化技術，學生可以在家上網(wǎng)課。很多現(xiàn)象都反映了現(xiàn)代信息技術的重要性，人們在生活教學方面已經(jīng)形成了對其的依賴性。高數(shù)實驗教學基于信息技術背景的研究在近幾年逐漸出現(xiàn)，如何降低高等數(shù)學教學的難度，尋找打破傳統(tǒng)教學方式方法，盡量使抽象難懂的高等數(shù)學實驗教學課程概念通過直觀易懂的形式展現(xiàn)出來，是教師仍需努力的目標。

參考文獻：

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[2]劉明芳.基于信息技術的高等數(shù)學實驗教學模式研究[J].當代教育實踐與教學研究，2020（14）：24-25.

[3]張卓.現(xiàn)代信息技術背景下高職院校高等數(shù)學實驗教學模式探討[J].數(shù)字通信世界，2019（08）：284.

[4]巫小勇，邱建霞，袁欣欣.現(xiàn)代信息技術背景下高職院校高等數(shù)學實驗教學模式淺探[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（17）：98-101.

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（責任編輯：莫唯然）