淺析大數(shù)據(jù)背景下微積分課程的教學(xué)改革

高卓艷

[摘? ? ? ? ? ?要]? 大數(shù)據(jù)的興起為教育提供了開放的教學(xué)環(huán)境、豐富的教學(xué)資源、及時的教學(xué)反饋，但它對教育也提出了新的要求。微積分是高校大部分學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的趨勢，微積分課程的教學(xué)改革也迫在眉睫。綜合分析高校微積分課程教學(xué)現(xiàn)狀及不足之處，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)等方面提出適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的微積分課程教學(xué)改革建議。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 大數(shù)據(jù);微積分;教學(xué)改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）10-0042-02

大數(shù)據(jù)是社會高速發(fā)展，信息流通、科技發(fā)達的時代產(chǎn)物。全球知名公司麥肯錫指出：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，“數(shù)據(jù)”已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。大數(shù)據(jù)憑借其科學(xué)的預(yù)測模式，在社會經(jīng)濟、物理學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)甚至軍事等各個領(lǐng)域已有了廣泛的應(yīng)用，并且呈現(xiàn)出逐漸細(xì)化的態(tài)勢[1]。然而，大數(shù)據(jù)其實并沒有那么虛無縹緲，不可掌握，人們大可不必因為其數(shù)據(jù)量龐大而對其分析結(jié)果的科學(xué)性產(chǎn)生質(zhì)疑。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以大大促進教育的公平性和個性化發(fā)展[1]，它不論在理論還是實踐層面，給教學(xué)帶來巨大影響。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息行業(yè)的飛速發(fā)展，教育行業(yè)也迎來了大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)。能好好把握大數(shù)據(jù)，掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)，才能在未來的競爭中獲得更多的主動權(quán)。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，我們將比任何時候都更接近學(xué)生、發(fā)現(xiàn)真正的學(xué)生。合理地引進大數(shù)據(jù)技術(shù)，運用新方法、新概念使傳統(tǒng)精粹和現(xiàn)代內(nèi)涵相結(jié)合，是高等教育教學(xué)革新的重要手段[2]。

微積分是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，是各個學(xué)科的理論支撐工具，對剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)生來說，是一個不小的挑戰(zhàn)。微積分應(yīng)用廣泛，自微積分創(chuàng)立以來，數(shù)學(xué)科學(xué)迎來空前發(fā)展，微積分為第一第二次工業(yè)革命提供了重要的理論工具，推動了工業(yè)革命的發(fā)展，進一步又推動數(shù)學(xué)科學(xué)向前發(fā)展[3]。微積分課程是每個高校必開的公共基礎(chǔ)課，主要目的是培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力、基本運算能力和數(shù)據(jù)分析能力，尤其是讓學(xué)生學(xué)會用定性與定量相結(jié)合的數(shù)學(xué)方法解決實際生活中的問題，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及生活工作打下扎實的基礎(chǔ)。但隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，微積分課程的教學(xué)落后于時代要求，適用于大數(shù)據(jù)時代的微積分教學(xué)改革勢在必行。

一、大數(shù)據(jù)背景下傳統(tǒng)的微積分教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容不夠多樣化

現(xiàn)階段的微積分教學(xué)內(nèi)容單一并且固定，主要以介紹課本知識為主，已經(jīng)遠遠不能滿足學(xué)生對于知識更新的需求。這種在教學(xué)過程中只重視“學(xué)術(shù)完整性”的教學(xué)內(nèi)容在日后的教學(xué)過程中將不利于學(xué)生的實踐能力增長，嚴(yán)重的還可能與世界發(fā)展形勢脫節(jié)[4]。從教師方面來說，教師備課，只能憑借課本和少有的輔導(dǎo)書來備課，內(nèi)容固定，并且枯燥乏味。從學(xué)生來說，拿到手材料的只有學(xué)校發(fā)的微積分課本，相關(guān)知識的輔導(dǎo)書也少之甚少。教學(xué)內(nèi)容的貧乏，無法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。

（二）教學(xué)方式與手段單一陳舊

傳統(tǒng)的微積分教學(xué)方式主要集中在課堂講授方面，由微積分教師主導(dǎo)整個的講課內(nèi)容和進度，這樣“填鴨式”的教學(xué)方法只會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，遏制學(xué)生積極探索的能力，也就不能幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維方式。大數(shù)據(jù)時代下的微積分教學(xué)方式應(yīng)充分考慮到信息技術(shù)在課堂當(dāng)中所扮演的角色，積極運用多媒體，創(chuàng)新講課形勢，提高學(xué)生的積極性和課堂參與度。

（三）教學(xué)大綱和教學(xué)課時安排不合理

很多高校安排的微積分總課時量少，課程緊張，教材內(nèi)容講解詳略不當(dāng)。微積分內(nèi)容較多，且理論銜接性較強，教師為了完成教學(xué)大綱任務(wù)，常常會講授很多知識點，等下節(jié)課已經(jīng)忘記了前面講過的知識點，導(dǎo)致學(xué)生越來越難以接受傳授的教學(xué)知識點。且上課時講了很多知識點，沒有時間安排知識點的實際應(yīng)用講解，這樣學(xué)生理解不透徹，容易抓不住要點，出現(xiàn)學(xué)生課后死記硬背定義定理的情況，學(xué)習(xí)效率不高。

（四）教學(xué)目標(biāo)不明確

很多專業(yè)開設(shè)微積分課程主要是讓學(xué)生為后續(xù)所學(xué)課程打基礎(chǔ)的，讓學(xué)生掌握用微積分?jǐn)?shù)學(xué)思想解決實際問題的方法。目前高校所設(shè)專業(yè)眾多，每個專業(yè)微積分課程的教學(xué)目標(biāo)都不一樣，而很多高校都是統(tǒng)一規(guī)定一個抽象的教學(xué)目標(biāo)。這樣微積分教師在授課的時候只講微積分知識點，不重視微積分思想在各個專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，忽略了微積分的應(yīng)用層面，這種單一講解理論的教學(xué)嚴(yán)重誤導(dǎo)學(xué)生對微積分課程應(yīng)用性的理解，作為基礎(chǔ)學(xué)科，微積分學(xué)不扎實會影響到其他專業(yè)課的掌握。

二、大數(shù)據(jù)背景下微積分課程教學(xué)改革策略

基于大數(shù)據(jù)背景下社會對數(shù)學(xué)人才的需求，以提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力、培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和數(shù)學(xué)創(chuàng)新意識為教學(xué)主線，我們可以發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)等方面對微積分課程教學(xué)進行改革，具體如下。

（一）借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，積極優(yōu)化微積分課程教學(xué)內(nèi)容

由于教學(xué)設(shè)備、師資力量的原因，傳統(tǒng)的微積分教學(xué)內(nèi)容長久不變，不免枯燥乏味。針對這一點，每個高校都有不同的專業(yè)，隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，我們可以針對高校不同專業(yè)學(xué)生，設(shè)計不同的教學(xué)側(cè)重點，這樣有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。如對會計專業(yè)，可結(jié)合財政金融方面的相關(guān)數(shù)據(jù)進行教學(xué)，對于統(tǒng)計專業(yè)，可以重點講解如何用海量數(shù)據(jù)進行建模。另外教師可以根據(jù)學(xué)生對不同教學(xué)資源類型的反饋，綜合利用各種渠道對課本知識內(nèi)容加以擴充[5]-[7]。

（二）借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，將傳統(tǒng)課堂與網(wǎng)絡(luò)課堂進行有效結(jié)合，尋求更豐富的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的課堂主要是以黑板和PPT來授課，這種授課方法時間久了，學(xué)生容易走神，所以我們可以通過大數(shù)據(jù)教學(xué)手段對教學(xué)方式進行優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)上有海量的教學(xué)資源，如網(wǎng)絡(luò)視頻、微視頻、慕課等。我們可以在課前安排學(xué)生自主學(xué)習(xí)，然后帶著問題來上課，在課堂上師生一起討論解決，這樣可以提高課堂學(xué)習(xí)效率。也可以在微積分教學(xué)過程中，教師可以給學(xué)生提前分組，經(jīng)過小組討論備課，挑選一位或多位同學(xué)來給講課，這樣既可以督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加深對微積分概念的理解，又可以鍛煉學(xué)生的講解能力。對于實操性強的知識點，我們可以結(jié)合生產(chǎn)生活中常見的問題，做成一個具體的項目，讓學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)的海量資源經(jīng)過搜素完成初步的數(shù)據(jù)收集分析工作，然后團隊合作建立問題模型，教師針對其中的數(shù)學(xué)知識進行講解引導(dǎo)之后，最后學(xué)生給出解決問題的方案和步驟。教師是整個項目的引導(dǎo)者，學(xué)生作為項目實施的主體，在項目的完成過程中學(xué)習(xí)知識、提升能力。經(jīng)過大數(shù)據(jù)科學(xué)研究表明，在文本、圖片、視頻等授課方式中，最受學(xué)生青睞的是視頻授課方式。所以微積分教師可以在網(wǎng)絡(luò)上及時進行資源統(tǒng)合，將視頻作為輔助資源提供給學(xué)生，供學(xué)生在自主探索時參考學(xué)習(xí)[8][9]。

（三）借助大數(shù)據(jù)，針對不同的專業(yè)，安排合理的教學(xué)大綱和教學(xué)課時或者以大數(shù)據(jù)為依據(jù)彌補課程設(shè)置缺陷

微積分學(xué)課程由于其內(nèi)容難度較高，不易被學(xué)生理解，因此 需要充足的課時數(shù)來保證基本教學(xué)效果的實現(xiàn)。然而，個別高等學(xué)校在實際的教學(xué)設(shè)置中，肆意壓縮微積分課程的課時數(shù)來擴充專業(yè)核心課程，使課程在規(guī)定的時間內(nèi)無法實現(xiàn)相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)和效果，嚴(yán)重影響教學(xué)進度。借助大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)開放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，老師在課前布置自主學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻完成相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和作業(yè)，課堂上老師不再講授新的知識，只針對學(xué)生的疑問和作業(yè)中的難點進行講解，鼓勵學(xué)生之間互相討論解惑。這樣就課堂教學(xué)不會感到時間緊張，同時提高課堂教學(xué)效率。教師和學(xué)生在教與學(xué)中輕松自在，不會感到枯燥乏味。

（四）借助大數(shù)據(jù)技術(shù)針對每個開設(shè)專業(yè)制定明確的教學(xué)目標(biāo)

由于各個高校開設(shè)專業(yè)多，針對每個專業(yè)制定微積分教學(xué)目標(biāo)不僅具體制定工作繁瑣，而且教師在有限的授課課時中很難實現(xiàn)。隨著大數(shù)據(jù)的迅速發(fā)展，我們可以通過大數(shù)據(jù)提取出微積分在各個專業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用。這樣在教師明確所教專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)的前提下，學(xué)生通過大數(shù)據(jù)可自行了解各個微積分知識點在自己所學(xué)專業(yè)里的具體應(yīng)用。這樣既可以解決課時有限的問題，又提高了學(xué)生的專業(yè)水平。

三、結(jié)語

大數(shù)據(jù)教育是以數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)為重要輔助手段的現(xiàn)代化教育變革方法。大數(shù)據(jù)是時代的發(fā)展趨勢，高校作為人才培養(yǎng)的基地，更應(yīng)該抓住大數(shù)據(jù)的浪潮，開展相應(yīng)的教育教學(xué)改革。而微積分是高校常開的一門必修基礎(chǔ)課，掌握好它可以幫助學(xué)生用數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法去解決實際生活中的問題。通過探討分析，微積分課程教學(xué)改革可以結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)等方面進行改革，讓學(xué)生更輕松地理解知識點，并可讓學(xué)生體會到微積分的趣味性，從而提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)思想解決實際問題的能力。這樣的教學(xué)不僅可利用大數(shù)據(jù)時代帶來的海量信息資源為高校教學(xué)服務(wù)，為微積分教學(xué)服務(wù)，同時也培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代需求的數(shù)據(jù)分析能力，使我們的數(shù)學(xué)教學(xué)進入與時俱進的良性發(fā)展軌道。

參考文獻：

[1]張利.“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)背景下的教育教學(xué)改革[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，34（3）：67-68.

[2]賀丹.大數(shù)據(jù)背景下高校教育教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2018（49）：101-103.

[3]施開波.《微積分》課程的教學(xué)改革探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（39）：103-104.

[4]路易斯·M·伏利德勒，愛德華·F·沃爾夫.美國微積分教學(xué)改革的最新進展[J].高等數(shù)學(xué)研究，2012（1）.

[5]陳寶琴，李升.大數(shù)據(jù)時代下數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革探討[J].西部素質(zhì)教育，2018，4（16）：186.

[6]夏飛，賈茗.大數(shù)據(jù)技術(shù)下大學(xué)數(shù)學(xué)改革實踐探析[J].文化創(chuàng)新比較研究，2018，2（28）：86，88.

[7]陳許紅.大數(shù)據(jù)背景下經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)改革研究[J].新課程研究（中旬刊），2017（6）.

[8]黃玉蘭.大數(shù)據(jù)背景下的高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革初探[J].科技風(fēng)，2017（9）.

[9]易亞利，胡源艷，歐詩德.大數(shù)據(jù)背景下對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的探討：以高等數(shù)學(xué)為例[J].玉林師范學(xué)院學(xué)報，2018，39（2）：143-147.

◎編輯 張 慧