創(chuàng)設(shè)現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境 提高高等數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量

摘要：現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境下的高等數(shù)學(xué)可視化教學(xué)方式、互動(dòng)開(kāi)放式課堂、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化資源建設(shè)，促進(jìn)了高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)進(jìn)程，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高等數(shù)學(xué)；信息技術(shù)；教學(xué)環(huán)境；教學(xué)質(zhì)量

現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是數(shù)學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在數(shù)學(xué)教育、教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使高等數(shù)學(xué)教學(xué)環(huán)境發(fā)生了重大變化，同時(shí)也為高等數(shù)學(xué)現(xiàn)代教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)教材的多媒體化、教學(xué)的個(gè)性化、學(xué)習(xí)的自主化、任務(wù)的合作化、管理的自動(dòng)化、環(huán)境的虛擬化和教學(xué)資源的全球化[1]，推進(jìn)教育信息化目標(biāo)提供了保障；同時(shí)也對(duì)改善高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效果、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和動(dòng)手實(shí)踐能力與數(shù)學(xué)思維的方式起著不可替代的作用。

一、創(chuàng)設(shè)可視化教學(xué)情景，提高高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效率與質(zhì)量

高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中存在大量抽象性的概念和嚴(yán)密的推理，傳統(tǒng)的教學(xué)方式與手段忽視了數(shù)學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，不能充分展示事物矛盾發(fā)展和變化規(guī)律，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)基本概念不能清晰理解，對(duì)內(nèi)在的數(shù)學(xué)思想方法不能準(zhǔn)確把握，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

借助現(xiàn)代信息技術(shù)，可以創(chuàng)設(shè)可視化的數(shù)學(xué)教學(xué)情境，模擬理論形成過(guò)程和實(shí)際問(wèn)題的綜合抽象過(guò)程。在教學(xué)實(shí)踐中，首先借助于數(shù)學(xué)軟件技術(shù)在編寫(xiě)的教材中提供形象直觀的素材，使復(fù)雜的文字關(guān)系轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單明了的幾何圖形；將抽象的概念、定理的引出建立在解決實(shí)際問(wèn)題、建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中。其次，在課堂教學(xué)過(guò)程中，借助于數(shù)學(xué)軟件提供的虛擬環(huán)境，給學(xué)生建立一個(gè)動(dòng)靜結(jié)合的教學(xué)情境，使孤立的、靜止的點(diǎn)、線成為連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)圖形，引導(dǎo)學(xué)生用運(yùn)動(dòng)變化的觀點(diǎn)思考問(wèn)題。通過(guò)形與數(shù)、靜與動(dòng)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生從形象的認(rèn)識(shí)提高到抽象的概括，可以使抽象的數(shù)學(xué)概念以直觀的形式出現(xiàn)，更好地幫助學(xué)生思考概念間的聯(lián)系，促進(jìn)新的概念的形成與理解。讓學(xué)生在接受相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，在感受和思維之間架起一座橋梁，有利于澄清一些容易混淆的概念和不易理解的抽象內(nèi)容。

同時(shí)，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用圖形、動(dòng)畫(huà)、聲音和數(shù)學(xué)軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)課堂氛圍進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，達(dá)到活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效率，節(jié)省教學(xué)時(shí)間，消除學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的困惑和激勵(lì)學(xué)生積極、主動(dòng)獲取數(shù)學(xué)知識(shí)的目的。

二、創(chuàng)設(shè)互動(dòng)開(kāi)放式課堂，加強(qiáng)教學(xué)交流與反饋，保證教學(xué)質(zhì)量

互動(dòng)式課堂[2]是指在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)立足現(xiàn)實(shí)，依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和層次，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，設(shè)計(jì)探索性和開(kāi)放性的問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性與主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、討論、分析、猜想、探索、歸納、驗(yàn)證、理解和整理的過(guò)程中，理解數(shù)學(xué)問(wèn)題的產(chǎn)生、數(shù)學(xué)概念的形成、數(shù)學(xué)結(jié)論的獲得以及數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。互動(dòng)式教學(xué)的目標(biāo)是溝通與發(fā)展，因此互動(dòng)式課堂應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放的教學(xué)空間，應(yīng)該包括正常課堂教學(xué)之外，教師、學(xué)生之間和虛擬交互環(huán)境之中彼此之間的學(xué)習(xí)、交流、討論與教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。

互動(dòng)式課堂除了采用傳統(tǒng)討論式交流互動(dòng)之外，也可以借助于互動(dòng)式教學(xué)學(xué)習(xí)工具[3]，如互動(dòng)式電子白板、答題器、互動(dòng)式教學(xué)系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展互動(dòng)式教學(xué)。由于高等學(xué)校教學(xué)時(shí)間安排、學(xué)生學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)環(huán)境的特殊性，教師、學(xué)生之間正常課堂教學(xué)過(guò)程與現(xiàn)實(shí)生活中的交流機(jī)會(huì)很少。這樣，交互開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)交互課堂由于不受時(shí)間、地域的限制，成為了教師、學(xué)生之間互動(dòng)交流的主要平臺(tái)。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和個(gè)性化的個(gè)人教學(xué)網(wǎng)站、博客、論壇、群等形式，通過(guò)一起的網(wǎng)絡(luò)研討，能夠發(fā)現(xiàn)更多的教學(xué)與學(xué)習(xí)互動(dòng)點(diǎn)，從而可以進(jìn)一步開(kāi)拓學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生探索的欲望。更重要的是，虛擬的互動(dòng)式課堂具有寬松、自由的互動(dòng)氛圍，教師能夠考慮不同學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合正常教學(xué)內(nèi)容，做到因材施教，有的放矢，最大限度滿足不同學(xué)生的發(fā)展需要。并且，由于網(wǎng)絡(luò)本身的開(kāi)放性，使得有更多人參與對(duì)問(wèn)題的討論，這樣更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、討論的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性與協(xié)作精神，有利于提高學(xué)生用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)思想的能力和滿足自我表現(xiàn)、自我實(shí)現(xiàn)的欲望。同時(shí)，面對(duì)學(xué)生自由、開(kāi)放的提問(wèn)，教師也需要不斷補(bǔ)充各方面的知識(shí)，從而促進(jìn)了教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的不斷提高，實(shí)現(xiàn)了師生互動(dòng)雙贏、互相促進(jìn)、共同提高的目的。

三、加強(qiáng)高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生善于探索與實(shí)踐的能力

實(shí)施素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力。這就要求我們改變傳統(tǒng)的、妨礙培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)觀念與教學(xué)模式，去嘗試一種給學(xué)生獨(dú)立思考、有足夠思維空間的教學(xué)模式。長(zhǎng)期以來(lái)只依靠一只筆一張紙來(lái)演算數(shù)學(xué)的傳統(tǒng)模式，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)技術(shù)的發(fā)展成為過(guò)去。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究、工程技術(shù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛和重要[4]。正如弗賴登塔爾數(shù)學(xué)教育思想中指出的：“學(xué)一個(gè)活動(dòng)的最好方法是做。”這里的做，不是指做習(xí)題，而是應(yīng)用數(shù)學(xué)、實(shí)踐數(shù)學(xué)。用數(shù)學(xué)知識(shí)，通過(guò)研究與探索，建立數(shù)學(xué)模型，解決實(shí)際問(wèn)題，并能夠由此再創(chuàng)造出自己新的理論與方法。只有通過(guò)數(shù)學(xué)再創(chuàng)造獲得的能力，才能比被動(dòng)獲得的知識(shí)理解得更深、更透和更容易保持。因而，對(duì)高等數(shù)學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)化教學(xué)顯得尤其重要。

現(xiàn)代數(shù)學(xué)軟件技術(shù)的發(fā)展和各高校上機(jī)條件的改善，為高等數(shù)學(xué)提供了數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入到高等數(shù)學(xué)的日常教學(xué)中的教學(xué)改革也受到了廣大高等數(shù)學(xué)教學(xué)工作者的關(guān)注。我們的做法是，在Mathematica軟件支持下，首先是將數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想與方法融入到教材之中，通過(guò)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)詮釋數(shù)學(xué)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)；其次在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)演示性的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生理解、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)軟件，發(fā)現(xiàn)、解決相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域與現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題；另外，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室則給出開(kāi)放性問(wèn)題，或者讓學(xué)生自己尋找、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)所學(xué)知識(shí)獨(dú)立進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)查閱資料，借助數(shù)學(xué)工具，找到問(wèn)題的解決思路與方法，從而讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)化過(guò)程中體會(huì)到了數(shù)學(xué)知識(shí)的缺乏或不足，大大激起了他們的求知欲和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和熱情，從而在生動(dòng)活潑的實(shí)踐過(guò)程中使他們既加深理解和掌握了數(shù)學(xué)理論與方法，最大限度地突出了學(xué)習(xí)的主體地位和充分發(fā)揮出他們的主觀能動(dòng)性；又能夠讓他們養(yǎng)成多角度、多層次思考問(wèn)題的習(xí)慣和提升他們實(shí)踐性的動(dòng)手能力，更有助于培養(yǎng)他們科學(xué)研究的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。

四、加強(qiáng)配套數(shù)字化資源的建設(shè)，完善教學(xué)保障體系

教育信息化首先要實(shí)現(xiàn)各種教學(xué)資源數(shù)字化，使之能夠適應(yīng)信息化教育、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)發(fā)展的需求。高等數(shù)學(xué)作為一門(mén)公共基礎(chǔ)課程，在一定時(shí)間、范圍內(nèi)具有通用性，非常適合通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程的形式實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式教學(xué)。為此，我們搭建與高等數(shù)學(xué)課程不同層次教學(xué)相適應(yīng)的教學(xué)資源庫(kù)，內(nèi)容包括教學(xué)資料庫(kù)（如電子教案、教學(xué)大綱、教學(xué)素材等）、相關(guān)視頻點(diǎn)播（如全程錄像、觀摩課錄像、相關(guān)學(xué)習(xí)視頻等）、數(shù)學(xué)工具介紹與下載、數(shù)學(xué)實(shí)踐內(nèi)容與相關(guān)專題講座、在線作業(yè)與習(xí)題庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)、數(shù)學(xué)史料、數(shù)學(xué)文化及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、研究與應(yīng)用等等，并根據(jù)專業(yè)特色與學(xué)校性質(zhì)添加個(gè)性化內(nèi)容。

內(nèi)容豐富的數(shù)字化資源庫(kù)，為學(xué)員的學(xué)習(xí)成材創(chuàng)造了廣闊、自由的環(huán)境，拓延了教學(xué)時(shí)空的維度，也加強(qiáng)了校園網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)在教學(xué)活動(dòng)中的作用。學(xué)生不僅可以加深對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，也可以獲取相關(guān)學(xué)科的知識(shí)；而且數(shù)字化資源庫(kù)的建設(shè)也可以將平時(shí)教師分散的知識(shí)變?yōu)橄到y(tǒng)的知識(shí)資源，為教師平時(shí)的積累提供了方便、高效、安全的管理與共享平臺(tái)。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，教師不僅可以減少很多重復(fù)性的勞動(dòng)，而且通過(guò)反饋、討論、研究、整理，對(duì)教師水平的提高起到一定的促進(jìn)作用，同時(shí)也進(jìn)一步豐富了電子資源庫(kù)，使其能夠更富有生機(jī)與活力完善與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝智庭.現(xiàn)代教育技術(shù)——走進(jìn)信息化教育[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]王曉紅.論構(gòu)建互動(dòng)式課堂教學(xué)模式[J].中國(guó)成人教育，2006，（3）.

[3]王雁南，蔣靜，吳愷，耿騫.讓課堂真正“動(dòng)”起來(lái)[J].中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)，2008，（12）.

[4]丁衛(wèi)平，李新平.基于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革[J].高等理科教育，2007，（2）.