泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)模式研究

代安定 陳暑波 熊佩英 吳承遜

【摘要】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，泛在學(xué)習(xí)模式成為一種可實施的教學(xué)模式。本文在明確了泛在學(xué)習(xí)的基本內(nèi)涵與相關(guān)理論的前提下，給出了一種泛在學(xué)習(xí)教學(xué)模式，闡述學(xué)習(xí)者、教育者與泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上提出了數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)模式改革措施，具有一定的理論和實踐意義。

【關(guān)鍵詞】泛在學(xué)習(xí)；數(shù)學(xué)建模；教學(xué)模式；課程改革

隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式發(fā)生了巨大的變化。近年來，許多高校實現(xiàn)了WiFi信號的全覆蓋，使得學(xué)生利用手機和電腦等設(shè)備進行泛在學(xué)習(xí)已成為現(xiàn)實，并受到國內(nèi)外研究者的大量關(guān)注和研究。另一方面，手機、iPad等移動設(shè)備的娛樂功能也對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾和沖擊。如何利用現(xiàn)代移動技術(shù)，實現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)模式與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的有機結(jié)合，變手機為有益的教學(xué)工具，成為當(dāng)代老師迫切需要解決的問題。

一、泛在學(xué)習(xí)概念與特性

關(guān)于泛在學(xué)習(xí)，它有多種名稱，如無縫學(xué)習(xí)、普適學(xué)習(xí)、無處不在的學(xué)習(xí)等。國內(nèi)外對泛在學(xué)習(xí)的定義眾說紛紜，但目前仍沒有界定出一個公認(rèn)的、易于理解的概念。歸納起來，對泛在學(xué)習(xí)的定義主要有如下幾種觀點。

（1）第一種觀點認(rèn)為泛在學(xué)習(xí)是一種計算機技術(shù)條件下的學(xué)習(xí)環(huán)境。如美國教育發(fā)展中心的一份報告（2003）指出，泛在學(xué)習(xí)是在泛在計算技術(shù)條件下設(shè)計的一種學(xué)習(xí)環(huán)境。Zhang Guozen 等（2006）認(rèn)為，泛在學(xué)習(xí)是人們在任何時間、任何地點使用任何終端的智能學(xué)習(xí)環(huán)境，不同于現(xiàn)存的通過網(wǎng)絡(luò)獲得信息的方法，也不同于在學(xué)校、圖書館等具體地點進行學(xué)習(xí)。

（2）第二種觀點認(rèn)為泛在學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式或教學(xué)模式。如白娟、鬲淑芳（2003）指出泛在學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者可以在近乎無限的數(shù)據(jù)庫中攝取知識，也可以與學(xué)伴和教師交流。2007 年在《中國電化教育》雜志上兩次關(guān)于“1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)”的專題中提到泛在學(xué)習(xí)是普適計算環(huán)境下未來的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生提供一個可以在任何地方、隨時使用手邊可以取得的科技工具來進行學(xué)習(xí)活動的3A（Anywhere、Anytime、Anydevice）學(xué)習(xí)。

（3）第三種觀點側(cè)重于學(xué)習(xí)者，認(rèn)為泛在學(xué)習(xí)是一種以人為本的學(xué)習(xí)環(huán)境。如付道明、徐福蔭（2007）認(rèn)為普適計算環(huán)境的泛在學(xué)習(xí)是指在信息空間與物理空間相融合的空間里，學(xué)習(xí)的發(fā)生、學(xué)習(xí)的需求以及學(xué)習(xí)資源無處不在，學(xué)習(xí)者可以得到普適計算環(huán)境隨時、隨地的支持。石慧慧、劉奎（2008）指出無縫學(xué)習(xí)是真正意義上的以人為本的學(xué)習(xí)環(huán)境。在充滿計算和通信能力的環(huán)境中，人們可以隨時隨地，利用任何終端獲取所需要的任何信息。梁瑞儀、李康（2009）把泛在學(xué)習(xí)看成是讓學(xué)生在基于無縫連接的信息環(huán)境中隨時隨地自由化學(xué)習(xí)，強調(diào)的是一種社會發(fā)展到一定程度的個人學(xué)習(xí)狀態(tài)。

雖然上述對泛在學(xué)習(xí)的定義有所不同，但都承認(rèn)泛在學(xué)習(xí)具有泛在性、移動性、易獲取性、交互性、主動性和即時性等特點。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，泛在學(xué)習(xí)在教學(xué)上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在教學(xué)資源廣、終端形態(tài)多樣、交流平臺多和資源共享等方面。

二、泛在學(xué)習(xí)模式設(shè)計

目前，人人、處處、時時的泛在學(xué)習(xí)有許多種模式。在文獻中依據(jù)學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)的資源基礎(chǔ)將泛在學(xué)習(xí)的模式分為三類，即非正式資源學(xué)習(xí)、準(zhǔn)正式主題學(xué)習(xí)和正式課程學(xué)習(xí)。高校課堂教學(xué)一般以正式課程學(xué)習(xí)為主要形式。本文基于正式課程學(xué)習(xí)形式提出的泛在學(xué)習(xí)模式如圖1所示。該模式主要由教育者（教師）、學(xué)習(xí)者（學(xué)生）和泛在學(xué)習(xí)環(huán)境三部分組成。教育者主要負責(zé)課程的設(shè)計、制定教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控及引導(dǎo)、學(xué)習(xí)評價和泛在學(xué)習(xí)資源庫的建設(shè)等。學(xué)生的學(xué)習(xí)的主體，通過自主學(xué)習(xí)完成課程教學(xué)任務(wù)，達到教學(xué)的目標(biāo)。

三、基于泛在學(xué)習(xí)模式的數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革

結(jié)合所給出的泛在學(xué)習(xí)模式，下面從教學(xué)方式、實踐教學(xué)和考核方式等方面探討數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革的相關(guān)措施。

（一）改革教學(xué)方式，建立自主學(xué)習(xí)模式

傳統(tǒng)課堂教學(xué)基本以教師為中心，教材為藍本，教師以講授數(shù)學(xué)建模原理為主，學(xué)生理解困難、缺乏實踐動手能力。而泛在學(xué)習(xí)教學(xué)側(cè)重于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下，老師可將已有的教學(xué)資源，如電子教案、課程PPT、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)視頻等，構(gòu)建無所不在的泛在學(xué)習(xí)資源庫。學(xué)生通過瀏覽相關(guān)課程內(nèi)容，實現(xiàn)對數(shù)學(xué)建模課程無處不在的學(xué)習(xí)。

教師在實施該泛在學(xué)習(xí)模式時，應(yīng)該注意如下幾點。

（1）在教學(xué)資源庫的構(gòu)建過程中，教師應(yīng)在課前根據(jù)教學(xué)重點和學(xué)生的實際水平設(shè)計出符合其個性化學(xué)習(xí)需求的電子教學(xué)資源。

（2）在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，教師應(yīng)加強與學(xué)生的溝通、指導(dǎo)。該過程可通過聊天平臺（如QQ群，微信群）實施。教師通過聊天平臺向?qū)W生發(fā)布問題和學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在教師指導(dǎo)下對問題進行分析，并主動查找資料完成自主學(xué)習(xí)。

（3）教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)督。這是學(xué)生形成良好的泛在學(xué)習(xí)觀的重要環(huán)節(jié)，也決定著泛在學(xué)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的好壞。教師可通過如下幾點對學(xué)生學(xué)習(xí)進行監(jiān)督：學(xué)生在完成自主學(xué)習(xí)后，督促其將學(xué)習(xí)的結(jié)果反饋給教師；課堂上對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的結(jié)果進行點評；學(xué)生對學(xué)習(xí)成果進行匯報等。

（二）加強實踐教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

數(shù)學(xué)建模課堂教學(xué)多以理論講授為主，如講解基本的數(shù)學(xué)模型、初等模型、簡單的優(yōu)化模型、規(guī)劃模型和微分方程模型等。雖然課堂上會講解相應(yīng)的例題，但學(xué)生大多是消極地接受，很少參與，缺乏對數(shù)學(xué)建模的興趣和實現(xiàn)的動手能力。因此加強實踐性教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣和實際的動手能力。

基于泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下數(shù)學(xué)建模實踐教學(xué)可構(gòu)建兩個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)：基礎(chǔ)模型實訓(xùn)和綜合實訓(xùn)?；A(chǔ)模型實訓(xùn)以布置任務(wù)和問題的形式實現(xiàn)。教師根據(jù)授課內(nèi)容提取適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)和問題，通過聊天平臺發(fā)布，學(xué)生利用泛在學(xué)習(xí)資源進行自主學(xué)習(xí)。這個環(huán)節(jié)主要側(cè)重于初等模型和數(shù)學(xué)建模的基本原理的訓(xùn)練。綜合實訓(xùn)是檢驗和提高學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)。教師布置一些綜合性較高的課題（如數(shù)學(xué)建模競賽題，或直接組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽），學(xué)生從中自由選擇感興趣的題目，通過查找資料、自主學(xué)習(xí)、學(xué)生間相互討論、師生互動等，達到對所學(xué)知識綜合運用的教學(xué)目的。同時，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新精神。