生態學視角下信息技術與大學數學整合研究

劉東海，彭丹

(湖南科技大學 數學與計算科學學院，湖南 湘潭 411201)

隨著信息技術與大學數學融合的不斷發展，大學數學課堂的生態結構也在不斷地發生變化。目前在信息技術與大學數學課堂整合的過程中，人們很大程度上是關注如何利用多媒體和數學軟件進行相關內容教學的研究，并沒有改變“教師和教材”為中心的傳統教學模式，也沒有把計算機和網絡為核心的信息技術作為豐富教學環境的創設工具［1］。隨著大學數學課時的壓縮以及大班教學的出現，目前的大學數學課堂出現“滿堂灌”的形式。在教學過程中，教師按照課件按部就班地完成教學任務，學生們的注意力主要集中在課件上，這種模式化的教學使得師生之間互動失衡，從教育生態學的角度來看，目前的大學數學課堂教學已失去了生態平衡。生態的數學課堂應該是以課堂主體和環境組成的動態開放系統，各要素之間既相互獨立，又相互影響，他們形成一個有機的、和諧的整體，以達到數學課堂教學效果的最優化。

信息技術與大學數學課程的融合本身就是一個生態系統［2］，不應把信息技術僅當作一個教學輔助工具，應視其為這個生態系統的一個重要生態因子，同時在信息技術與大學數學課堂融合的過程中，必須確保教育技術這個生態因子的生態位置。基于目前信息技術與大學數學整合的現狀，本文將從教育生態學的觀點來解釋和分析目前大學數學課程和信息技術融合過程中出現的一些問題，進而從教育生態學的角度來探討如何營造和諧的課堂生態環境，以促進信息技術與大學數學課程的深層次整合和可持續發展，構建生態化的大學數學課程體系。

1 信息技術與大學數學課程整合分析

信息技術與大學數學課程整合是指將信息技術運用到大學數學的教學過程中，使得教學內容、信息資源、信息方法和信息技術有機結合，為數學課堂提供一個較為豐富的資源環境，改變傳統的“以教材和教師為中心”的教學結構，構建一種新型的開放式教學模式，以實現學生在學習過程中由被動學習轉變為主動學習，促進他們思維能力的發展。當然信息技術與大學數學課程整合并不只是局限于學生學習方式的轉變，其實質是使得老師和學生得到全面發展，具體到信息技術與大學數學課程整合的目標就是將信息技術與大學數學課程的教學目標、教學內容、教學模式以及利用數學基礎知識解決生活中的實際問題等因素結合起來，從而提高教學質量，培養創新型人才。

1.1 整合的生態學分析

按照教育生態學的觀點，學校是一個復雜的、有機的、動態發展的生態系統，課堂生態系統是學校生態系統的子系統，與其他生態系統一樣伴隨著新事物的進入或者舊事物的離開。研究表明，信息技術作為老師教學、學生學習以及數學學習環境構建的工具，在推動數學信息化課堂發展中起了巨大的作用。在信息技術與大學數學融合的過程中，它作為一種新的事物進入課堂，打亂了原有課堂的平衡狀態，同時改變了原有生態課堂各因子之間的聯系［3］。比如在整合進程中，很多老師采用多媒體教學代替了原來傳統的黑板教學，實際上是將黑板板書變成了多媒體演示，這樣信息化技術環境下的大學數學課程教學不能培養學生的邏輯思維能力，只是將信息技術作為一種輔助性工具，也沒有把它當作課堂生態系統的一個重要組成部分，忽略了信息技術的生命性存在和社會性存在。只有當信息技術逐漸融入到我們的大學數學課堂中，發揮著其優化教學過程，提高教學質量的作用時，教學生態系統才會達到新的平衡狀態。

1.2 宏觀和微觀層次整合的生態學分析

微觀層次的整合:以知識為中心的整合主要在課堂教學中進行，屬于微觀層次的整合。目前大學數學課堂采用大班教學(每班70～160人或者更多)，超過了教學生態系統資源承受的能力，對學生生態主體造成一定的心理壓力，使得課堂生態主體與課堂生態環境失去了平衡。對于目前這種狀態，在信息技術與大學數學課程整合的進程中，應讓學生從“聽數學”的狀態變為“做數學”的狀態。如，在講解概率論與數理統計中的經典問題“生日問題”時，可以改變傳統的只注意列式的講解，而是組織一個探究活動:讓同學們統計班上每個同學的生日，找出有多少人生日在同一天，同時利用R 軟件分別計算當班上人數為30人、50人、100人時，至少有兩人生日在同一天的概率，并與班上實際的情況進行比較分析。從生態學的視角來看，這種教學方式在發揮教師主導性作用的同時，也注重了教學生態系統中的另外一個重要生態因子——學生的主體性參與，讓學生利用信息技術去解決實際問題，這樣一來既提高了老師信息化教學設計的能力，也讓學生在生態數學課堂中充分表達自己的觀點，師生之間進行充分的互動，在和諧的生態環境中共同生長［4］。

宏觀層次的整合:信息技術與大學數學課程的整合包括改變傳統的教學觀念、改進教學方法、構建多元的數學課堂教學模式等，這些都屬于宏觀層次的整合［5］。隨著移動互聯網和大數據時代的到來，課堂已經不再是學生獲取數學知識的唯一途徑，在信息技術與大學數學融合的進程中，老師必須根據班上同學學習數學課程的差異性，構建多元化的數學課堂教學模式。例如在課堂教學中，老師講解完基礎知識后，可以利用信息技術開設局域網絡空間，讓數學基礎較好的同學自主討論學習，對于基礎較差的同學繼續采用小班教學，這種混合交叉的教學模式有利于教學生態系統中各生態因子之間的相互作用，滿足每一個個體學習的需要。信息技術與大學數學課程整合以來，取得了一定的成果，但在整合進程中還是存在目標不清楚、實質內涵不了解等問題。其實大學數學課程中的很多基礎課都是信息技術發展的動力源，而信息技術也是老師和學生了解所需信息、獲取新數學知識的一種認知工具，數學課程基本理念得以實現的技術平臺等。從教育生態學的視角來看，在信息技術與大學數學整合的進程中，我們必須從教學目標、教學環境以及生態環境下的教學模式等方面來討論生態化大學數學課堂的構建。

2 信息技術與大學數學整合的生態型教學

目前的大學數學教學現狀仍需要改變，信息技術與大學數學課程的融合還要不斷深入，基于教育生態學的原理，以構建生態化的大學數學課程為目標，讓教學生態系統中各個生態因子之間合理配置、和諧發展，營造和諧共生的生態化大學數學教學課堂。

2.1 生態化教學目標

大學人才培養目標的生態化要求既要符合社會實際的需要，也要符合學生自身發展的需要，教學目標必須根據實際情況，不斷地進行調整以實現教學生態平衡。具體到大學數學課程，應該知道學習數學的目的是為了應用，不能只強調做題解題，要從客觀角度來考慮學生學習數學的興趣。信息技術與大學數學課程整合的“應用目標”就是要求老師在整合的過程中不斷學習新的信息技術，將其運用到數學教學上來，同時要不斷探索新的教學模式;學生在整合過程中需要作為教學課堂的主體參與教學活動，在學習新數學知識的基礎上，利用所學不斷開發新的技術，在學習過程中感受和體會到信息技術與數學結合起來的美妙。這種“應用性目標”既體現了社會需求，也體現了生態理念中人與社會關系調適的和諧。

2.2 生態課堂環境

在信息技術與大學數學整合的進程中，構建和諧的生態課堂環境是順利開展數學教學活動的基礎［6］。老師可以結合教材，利用信息技術將數學教學融入一些探究活動之中，讓學生在具體問題的解答過程中逐漸培養分析問題和解決問題的能力。作為教學生態系統因子的老師和學生通過相互作用形成一個有機的整體，努力構建和諧的生態課堂環境，形成以教師為主導、學生為主題、信息技術為橋梁的生態教學課堂。現在很多數學問題需要借助信息技術才能有效解決，師生只有充分了解和掌握各種信息技術工具，才能解決相關數學問題。

例如在講解多元統計分析中的主成份分析時，可以在課后讓同學們以小組為單位在網上或隨機調查分析數據，如隨機抽取30名同學，測量他們的身高、體重、胸圍以及坐高，通過計算機編程對學生的身體指標做成分分析，在下次課上讓一組同學演示他們的結果，這樣能突破傳統的數學課堂教學限制，形成“課后合作探究，課上小組演示”的開放式教學［7］。

又如講解定積分

可以很容易推導出遞推關系

除了在理論上能推導出每一個具體的In表達式，可能大家更關心的是它們的近似值，這時老師在課堂上可以要求學生使用Matlab等軟件來實現，畫出每個值的變化圖形，并描述In之間的變化。這樣互動交流的生態課堂環境，可以實現師生在生態課堂中的和諧共生。

2.3 生態環境下整合的教學模式

基于信息技術與大學數學的整合構建和諧的生態課堂，以教師和教材為中心的傳統教學模式已不能適應新的教學形勢，促使大學數學課程從傳統的“理論、方法+教材”模式轉變為“理論、方法、信息技術+教材”模式［8］。從生態學的觀點來看，生態主體只有不斷地與外界進行物質、能量和信息的交換才能不斷地生長。信息技術深度融合于大學數學課堂教學中，可以構建一種老師、學生、網絡空間的互動教學模式，強化師生和學習環境“三位一體”的生態關系，明確以老師主導、學生為主體的生態課堂教學格局，促使大學數學教學走向健康發展的生態之路。

［1］張文蘭，焦偉婷，劉斌.基于教育生態學基本規律分析信息技術與課程整合［J］.現代教育技術，2009，19(11):17－20.

［2］李遠航，秦丹，陳曉燕.適應與平衡:基于生態學視角的信息技術與課程整合［J］.中國遠程教育，2009(1):64－66.

［3］蔡麗，張文蘭.從教育生態學的視角看信息技術與課程整合的“高原期”現象［J］.現代教育技術，2008，18(6):5－7.

［4］彭偉國，張文蘭，毛仁興.影響信息技術與課程深層整合的生態學歸因分析［J］.中國電化教育，2010(2):92－95.

［5］章木林，張霞.教育生態學視域下的信息技術與大學英語課程整合［J］.重慶廣播電視大學學報，2012，24(5):35－38.

［6］張定強，金江熙.對信息技術與數學課程整合的一些新思考［J］.電化教育研究，2006(1):55－57.

［7］王旭媚.信息技術與數學學科教學整合的嘗試與思考［J］.數學教育學報，2004，13(2):97－98.

［8］王永紅.教學模式的生態學思考［J］.理論月刊，2008(10):107－109.