大數據時代下“高等數學”翻轉課堂教學模式的研究

鄭松

摘 要： 大數據是當今世界發展的趨勢，給翻轉課堂應用于教學中提供了理論基礎，翻轉課堂的教學模式對新形勢下學生人文素養的培養和教師的專業發展有重要的意義。文章基于大數據時代高速發展的互聯網技術，通過借鑒前人翻轉課堂教學模式的研究成果，結合自身高等數學課程的教學經驗，提出大數據時代背景下高等數學翻轉課堂的教學模式。

關鍵詞： 大數據 高等數學課程 翻轉課堂 教學模式

1.引言

隨著信息技術的高速發展，物聯網、云技術、移動互聯網、智能手機等已經逐漸融入人們生活和工作的各個方面，這充分說明大數據時代的到來。同樣教育也邁入大數據時代，互聯網中涌現出越來越多的優質教學資源和新型教學模式和方法。學生通過互聯網可以輕松獲取海量知識，這給傳統的以教師為中心的課堂教學帶來巨大的沖擊。隨著電子書包、電子教材、ipad等不斷推出的新應用，人們逐漸意識到不斷發展的技術和翻轉課堂之間存在內在聯系：先進的技術應用為翻轉課堂提供了發揮和發展的平臺，翻轉課堂為新技術應用的發展提供了內在動力。在大數據技術逐漸成熟下，如何優化高等數學翻轉課堂教學模式，調動教師教學的熱情和學生學習主動性，提高教學質量和水平成為高等數學教學研究的重中之重。

2.翻轉課堂教學模式的內涵

翻轉課堂來源于美國可汗學院所倡導的“視頻課程”，隨之引起全世界廣大學者的關注。國際上普遍使用“Flipped Classroom”，其字面意思就是“翻轉課堂”，這個譯文形象生動，立即為學術界所采納。翻轉課堂是一種借助互聯網，通過PPT、視頻等學習資源進行各種課程學習的模式。在傳統的教學過程中，教師是課堂的中心，學生在課堂上被動接受知識，學生課后主要通過完成教師布置的作業完成知識內化的任務。在翻轉課堂中，教學方法、師生角色、教學內容等方面都產生較大的轉變，由以前的以“教”為主的價值取向轉變為以“學”為本的教學模式。

翻轉課堂的教學過程常分為三個階段：第一階段是引導性問題。教師根據學生的知識儲備情況，提出與新知識相關的問題，調動學生運用已有知識對新知識內容進行分析和同化。第二階段是視頻觀看。這一階段的教學必須建立在第一階段的基礎上，即通過對新知識的內化，讓學生清楚地知道自己對新知識的認知情況，帶著問題觀看視頻，對新知識進行進一步的內化和新問題的提出。第三階段問題的解決。在傳統的教學過程中，這個階段是在課后通過課后作業完成的。但是在翻轉課堂的教學模式中，這一階段被翻轉到課堂上，老師不再是課堂教學的中心而是課堂討論的參與者。教師在課堂上收集問題，對相似問題進行歸類，然后將問題發還給學生，通過小組討論等方式，鼓勵學生自主解決學習中遇到的問題。

3.高等數學課堂采用翻轉課堂教學模式的必要性

高等數學是高校理科課程的必修課程，因為其邏輯性強、比較抽象、公式多且難理解、概念多且難掌握、解題方法靈活多樣等，所以成為高等院校理科學科教育的難點之一。當前高等數學教學面臨如下問題：首先，教學內容陳舊。現有高等數學教學內容的選取具有強烈的學科本位傾向，重視數學知識的傳授，強調數學本身的系統性與完整性，忽視高等數學的應用性，與社會的生活實際嚴重脫節，一定程度上影響學生學習高等數學的積極性，為后續專業課學習及可持續發展帶來困難；其次，教學方法、手段單一。教學方法基本上還是以知識傳授為主，采用“黑板+粉筆”的傳統教學模式，沒有注意學生個體的差異，學生被動學習的局面沒有改變。教學手段與信息技術聯系不夠緊密，沒有充分利用移動互聯網技術諸如QQ、微信等輔助教學，沒有很好地利用網絡資源，導致學生參與度不高，難以激發學生學習數學的興趣，教學效果不理想；最后，課時明顯不足。新一輪課程改革中，各院校普遍重視專業核心課程的開設，壓縮公共基礎課程課時。高等數學學時得不到根本保證，教學內容與課時的矛盾突出，增加學生學習的難度，嚴重影響教學質量和效果。

鑒于以上問題，高等數學課程必須改革。大數據時代的到來給高等數學課程的改革提供可能性，翻轉課堂教學模式的發展給課程改革帶來新的思路。首先，翻轉課堂的中心從教師轉到學生，能夠充分調動學習者學習的積極性和主動性；其次，翻轉課堂將教學內容的重心從知識的傳授轉到學生問題的解決，有利于解決學生在實際學習中遇到的問題，從而幫助學生同化分析技巧的知識；最后，因為學生知識水平的差異，對于知識的接受水平參差不齊。通過視頻的觀看，學生可以根據自身的理解和接受情況，完成個性化任務。與傳統教學方法相比較，翻轉課堂的教學方法能夠更有效地幫助學生接受新知識。

4.高等數學課程的翻轉課堂教學模式設計

美國富蘭克林學院Robert Talbert教授經過多年教學，總結出的課前觀看教學視頻、針對性練習，課中快速少量測試、解決問題，促進知識內化、總結的兩步實施模式，被廣泛采用。當然翻轉課堂教學模式不能簡單理解為課前觀看視頻——課堂解決問題，教學模式的設計必須考慮教學目標、教學過程、學習者知識儲備等因素，因此教師必須科學地設計教學模式。結合我校高等數學教學的實際情況，按照翻轉課堂的理念我們可以構建如下教學模式。

4.1設計微視頻

微視頻必須嚴格按照教學目標的要求，突出教學的重難點，每一段視頻不宜過長，視頻中要預留給學生思考的內容，把學生引到自主探索中。為了更好地指導學生學習，教師編寫一定的輔助學習資源，可以包括電子書、課件、練習題及數學軟件，對視頻的知識點進行補充說明，幫助加深學生對知識的理解。教師可以把網絡上的精品課或公開課的視頻作為輔助資源提供給學生，供學生在自主探索時參考學習，但是現有的網絡視頻絕大部分時間較長，不能采用拿來主義原原本本地作為學生的學習視頻。而且要考慮到學生個體差異性、學習能力與基礎知識掌握的不同程度，實行個性化教學。

4.2課堂問題解決

翻轉課堂突出優點就是通過學習者課前的自主學習，延伸有效學習時間，使課堂教學具有針對性，強化教學效果。在有限的課堂教學中，教師充分利用交流、協作等形式的活動，調動學生學習的積極性，引導學生掌握新知識。課堂問題解決是檢驗第一階段知識內化情況的重要一環，也是進行知識二次內化的階段。教師應在課堂前總結微視頻的內容，收集學生的問題，并歸納學生的問題，將問題發還給學生，通過小組討論的方式解決問題。教師和學生互換角色，教師做學生，學生做小老師。小老師可以通過給別人講解知識進一步領悟和鞏固觀看視頻所獲得的知識。因此，改革后的新課堂成為師生共同探究、問題解決、協作創新的場所。

4.3課后評價反饋

翻轉課堂的評價與傳統課堂的評價完全不同，不但要注重對學習結果的評價，更要注重對學習過程的評價，做到定量評價和定性評價、形成性評價和總結性評價相結合。基于大數據分析，借助移動互聯網平臺技術搭建師生教學交流學習平臺，跟蹤學生在平臺上的閱讀、作業和交流數據信息，快速生成有效的數據信息，學生通過師生交流學習平臺學習互動獲取平時成績加分，作為學期綜合測評成績的重要參考標準，從而促進學生主動學習交流的動力。通過日積月累產生的數據信息可以客觀有效地反映學生最新的學習動態，掌握和了解學生的課堂學習狀況，為優化課堂教學質量提供最直接的數據和技術支撐。

4.4課后練習拓展

學生的水平參差不齊，在校學習的目標也大相徑庭，為了學生的全面可持續發展，可以在翻轉課堂教學模式的基礎上增加拓展模塊。課后通過師生學習平臺拓展練習，設置開放性和日常感興趣的問題，及時更新平臺系統，引導學生開闊視野，并通過師生學習交流論壇進行師生之間、學生之間的交流討論和互動。任課教師要加強和專業課教師的溝通，要明確告訴學生通過數學知識的學習可以解決專業課中哪些實際問題。

整個翻轉課堂模式貫穿于大數據分析技術，記錄師生學習全過程數據信息，通過師生評價考核信息對課堂教學進度、學生知識掌握程度和學習積極性展開實時動態跟蹤評價，為改進高等數學教學質量提供分析指標，從而提高課堂教學水平。

5.結語

大數據時代，網上的優質教育資源已經極為豐富，信息化學習環境也已具備，這為翻轉課堂教學模式的實施提供了堅實的基礎。大數據環境下，將圍繞學生個性發展的數據分析與數據挖掘，力求為每一位學習者提供基于大數據的個性化服務。但是高等數學課堂如何有效地借力翻轉課堂的教學模式？學習者學習的狀態是怎么樣？如何合理開發適合翻轉課堂教學模式的高等數學教材？這可能是未來很長一段時間內需要考慮的問題。在后續教學研究中，我們還應著重探討翻轉課堂的教學方法與其他教學模式的結合。

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