數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程信息化教學的研究與實踐

郝 妍, 柳海微

(1. 沈陽師范大學 數(shù)學與系統(tǒng)科學學院, 沈陽 110034; 2. 沈陽市第五中學, 沈陽 110042)

0 引 言

近年來,信息技術(shù)迅猛發(fā)展,基于互聯(lián)網(wǎng)、云端的大數(shù)據(jù)技術(shù)正在引發(fā)新的教育革命,互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的優(yōu)質(zhì)教學資源和新型教學方式、方法,學生通過網(wǎng)絡可以輕松獲取海量知識,已經(jīng)不滿足于教師的教材、教參、輔導書、考試題及現(xiàn)成的標準答案等課程資源,這就給傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學帶來巨大沖擊。因此教育工作者們需要重新思考,如何改革課堂教學來適應大數(shù)據(jù)時代的未來教育。在2015年國際教育信息化大會上,習近平總書記明確提出:“建設‘人人皆學、處處能學、時時可學’的學習型社會,培養(yǎng)大批創(chuàng)新人才,積極推動信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展,是人類共同面臨的重大課題。”[1]此后,基于信息技術(shù)的教育理念、教學平臺、教學資源、教學技術(shù)手段不斷推出,極大地促進了信息化教學的革新。眾多學者對新時代信息化教學進行了深入的研究,取得了諸多成果,見文獻[2-14]。通過這些研究成果,可以預見,信息技術(shù)對教育的影響將越來越大,教育教學信息化,將是大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的必然要求,也將是高校教育的發(fā)展趨勢。

1 數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程信息化教學現(xiàn)狀

在當今這個處處信息化、智能化的時代,人們對于教師的要求也變得更加“信息化”。以前的教書匠只需三尺講臺、一塊黑板、一支粉筆、一本教材就可以教學,顯然,現(xiàn)在這種標準是行不通的。教師要有多方面的技能,要學會使用先進的教學技術(shù)和手段,要與大數(shù)據(jù)時代相接軌,而數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程的教學方法卻一直處于傳統(tǒng)、滯后的階段。數(shù)學課向來被學生們認為是枯燥無味的,詳實的理論推導、繁重的計算步驟都是老師們一字一句的寫在黑板上,而老師們也長年處于一根粉筆、一本教案站講臺的情形。許多老師,多年來教案從不更新,相同的內(nèi)容相同的方法,年復一年地講下來,翻來覆去總是那樣幾句話,從而形成了老師“單向灌輸、學生被動接受”的課堂局面。在課堂上,學生的主要任務就是消化、理解老師講授的內(nèi)容,學習主動性和創(chuàng)造性被嚴重忽視,以至于慢慢的被消磨殆盡。學生坐在教室里沒有學習興趣,上課時溜號、玩手機的比比皆是,學生對這種傳統(tǒng)的“填鴨式”的教學方式已經(jīng)厭倦。雖然近幾年來,信息化的教學手段正在逐步地被引入到數(shù)學課程教學中,但更多的仍然停留在使用教學課件等比較初級的階段。基于此種教學現(xiàn)狀,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學理念、引入先進的信息化教學手段以適應學生多元化的需求和個性化的發(fā)展勢在必行。

2 數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程信息化教學改革的思路與設想

2.1 與時俱進,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學觀念

教師的教學理念,會直接體現(xiàn)在整個教學過程中,也會直接影響教學效果,從而要改變目前的教學現(xiàn)狀,首先需要教師改變傳統(tǒng)的教學觀念。

1) 作為教師,應該把“以教師為中心”的教學理念轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生為主體”,教師要充分運用信息化教學手段,在正確引導學生思維方向的同時,更加注重學生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng),不斷提高課堂教學水平,進而提高學生的學習興趣和學習的主動性。

2) 教師需要主動自覺地完成從知識的“灌輸者”到教學活動的指導者、能力素質(zhì)發(fā)展的促進者的角色轉(zhuǎn)變,應該由灌輸式的講授者轉(zhuǎn)向?qū)W生學習的合作者,促進課堂教學真正向有利于學生能力發(fā)展的角度轉(zhuǎn)變。

2.2 多措并舉,提高教師信息素養(yǎng)

1) 通過組織培訓、講座或自學等方式提高教師的信息意識、信息素養(yǎng)、信息能力與技術(shù)操作技能。做到熟練掌握多媒體課件、微課、慕課的制作,了解并會使用雨課堂等各種教學平臺、教學軟件等信息化教學手段,理解翻轉(zhuǎn)課堂的意義。

2) 積極鼓勵和組織教師參加各類信息化教學競賽,如多媒體課件設計競賽、數(shù)學微課程教學設計競賽、信息化教學課程案例競賽等,以競賽為驅(qū)動來提高教師信息化教學水平。對信息化教學手段使用表現(xiàn)優(yōu)異者,可以給予精神鼓勵和物質(zhì)獎勵,從而營造積極學習和使用信息化技術(shù)的氛圍。

2.3 深入普及,加強信息化教學實踐

在信息化教學中,可供教師選擇的教學方法有很多,教師可以根據(jù)教學內(nèi)容和學生的特點進行靈活選擇,并根據(jù)教學需要制作出多媒體課件、教學視頻,或者制作慕課、微課,將其發(fā)布到公共的教學資源平臺,或利用已有的網(wǎng)絡學習載體,如智慧樹、超星學習通等,讓學生在課堂之外還有更多的網(wǎng)絡資源進行復習、討論、提問、預習等。

1) 通過引入信息化教學,豐富學生的學習渠道

在多媒體教學的基礎上,嘗試制作微課、慕課,在環(huán)境允許的條件下把雨課堂引入到課堂中,課后通過中國大學慕課、超星學習通等網(wǎng)絡平臺讓學生真正體驗到信息化教學帶來的益處和樂趣。

2) 通過信息化教學,引發(fā)學生的學習興趣,開闊學生的思維

在教師的指引下,學生可以利用校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)對教學資源進行收集、整理和分析,從而激發(fā)學生學習的積極性。學生的學習不再是灌輸式的,而是一種具有自主性和選擇性、銜接性和創(chuàng)造性兼得的學習,這樣不僅符合學生主動學習的需要,又能保證學生的個性在學習中得到充分發(fā)揮。

3) 通過信息化教學實踐,改變數(shù)學課堂“死氣沉沉”的現(xiàn)狀

扭轉(zhuǎn)數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程在學生心目中枯燥無趣的局面,利用信息化教學把抽象、晦澀難懂的數(shù)學語言轉(zhuǎn)化為形象、生動的動畫、視頻輸出,激發(fā)學生的學習興趣。

3 以《解析幾何》《數(shù)學史》《常微分方程》課程為例探究信息化教學改革實踐

3.1 《解析幾何》線下多媒體教學

《解析幾何》作為本科生步入大學數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)的第一門課,對學生們了解大學課程的學習方式有著重要的作用。雖然這門課程在近些年進行了多次的教學改革探索,但教學效果提升一直不太明顯。從2018年開始,基于大學一年級的學生課堂教學時間緊任務重的特點,結(jié)合學校教學環(huán)境網(wǎng)絡設置的情況,將信息化教學引入《解析幾何》課程的方式采用了線下多媒體教學。

經(jīng)過2年教學改革實踐的《解析幾何》線下多媒體教學具有如下特點:

1) 講解與課件相融合

制作出適合教學使用的多媒體課件,并充分利用教室里的多媒體硬件設備進行展示,極大地提高了課堂教學質(zhì)量。但這并不意味著多媒體課件可以代替老師的講解,因為學生所學的知識是離不開教師教的過程,老師要把教學課件用得恰到好處,充分發(fā)揮它應有的作用。

2) 演示與板書相融合

通過計算機的演示,幫助學生形象的理解空間立體圖形,增強幾何直觀能力。當然數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程教學離不開板書的詳細表達,教師通過板書進行解題演算過程、定理證明步驟的嚴謹推導,對提高教學效果有著重要的作用。可以說板書推導與課件動畫演示相融合是教好幾何類課程的重要方式。

3) 直觀與抽象相融合

空間立體圖形抽象空洞、難以想象,而課件中動畫演示形象生動直觀。經(jīng)過教學實踐,對課件內(nèi)容進行反復修改,盡量提高課件的質(zhì)量,充分利用其圖文并茂、能動會變的特點,將抽象的數(shù)學內(nèi)容直觀化和形象化,以便于學生更好地理解和掌握。

3.2 《數(shù)學史》線上線下混合式教學

自2018年起,《數(shù)學史》課程采取跨校修讀學分的管理模式進行課程教學實踐。跨校修讀學分是指高校間以第三方教學管理平臺為依托,在前期精品資源共享課建設的基礎上,在校學生可以根據(jù)高校間的協(xié)議選擇修讀非本校開設的課程并獲得相應的學分,且所獲學分須由本校審核后給予認可的一種新型教學管理模式[15]。本課程選擇修讀的是大連理工大學的《數(shù)學文化》精品開放課程,利用超星泛雅網(wǎng)絡學習平臺,組織學生開展在線學習。

《數(shù)學史》課程是數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)開設的一門課程,內(nèi)容涵蓋豐富,在整個教學工作中,既包含編年體式的歷史記事,又有不同數(shù)學分支的學術(shù)成就。因此,講授數(shù)學史對教師的要求相當高。利用《數(shù)學文化》視頻開放課程既可以解決教師對各個數(shù)學分支了解不全面的問題,又可以讓學生更深入的學習到某些數(shù)學分支的發(fā)展歷史。在課程內(nèi)容安排上采取課堂講授與在線學習相結(jié)合的手段,對于某些章節(jié),課堂上教師講授之后,學生課后通過視頻課程進一步理解、滲透,以達到更好的學習效果。

除了在線學習,針對《數(shù)學史》的課程特點,綜合采用了課堂講授、網(wǎng)絡學習平臺、翻轉(zhuǎn)課堂3種形式相結(jié)合的教學模式。課堂上按照教學大綱要求,通過多媒體課件和板書相結(jié)合的形式進行授課。課后通過觀看超星學習平臺上的《數(shù)學文化》課程視頻作為補充,學生們可以合理安排自己的時間進行網(wǎng)上學習,擺脫了學校教學周的限制。針對某些章節(jié),課程教學采用布置問題、網(wǎng)絡視頻自學、回到課堂上以小組匯報的翻轉(zhuǎn)課堂模式進行,進一步提升了教學效果。

可以說跨校修學分的教學模式能提高各個高校教學資源的合理利用,能增強學生學習的積極性和主動性。《數(shù)學史》課程采取的以教師為主導、學生為主體、線上線下相結(jié)合、知識傳授與內(nèi)化相融合的方法,取得了良好的教學效果。

3.3 《常微分方程》線上全方位教學

此次疫情期間的“停課不停學、不停教”是彰顯信息化教學優(yōu)勢的最好時機。《常微分方程》這門課程利用超星學習平臺給學生帶去了全新的線上學習體驗。利用教學平臺教師發(fā)布每節(jié)課的學習任務點,有教案、課件、視頻、知識點總結(jié)、作業(yè)等,供學生線上學習知識。其中課件是多媒體教學在線上的展示;教學視頻是教師從優(yōu)質(zhì)慕課、在線課程中精心篩選的,適合自己學生和教學大綱的高等學府資深教授的線上教學;知識點總結(jié)是教師根據(jù)每節(jié)課的教學重點、難點總結(jié)的精煉內(nèi)容,教師通過錄制微課的形式上傳到平臺供學生觀看。教師可以利用平臺其他功能進行教學管理,如點名、簽到、通知、討論、作業(yè)批改等,時刻掌握學生的學習動態(tài),教師還可以利用平臺統(tǒng)計學生任務點的完成情況,最終按照分布比例自動計算出學生的成績。可以說整個教學平臺是一個比較完善的擁有豐富資源和先進設施的線上教務系統(tǒng),為疫情期間的教與學帶來了智能和方便的體驗。

3.4 信息化教學實踐的教學反思

經(jīng)過2年的信息化教學實踐,嘗試了不同方式的信息化教學模式——線下多媒體教學、線上線下混合式教學和全方位的線上教學,綜合數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程特點和學生的接受效果,目前認為前2種信息化教學模式更適合于該專業(yè)老師的教和學生的學。數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)課程理論性較強,定義定理公式抽象復雜,缺少了線下的課堂教學,沒有了一步一步嚴謹?shù)拿鎸γ娴陌鍟壿嬐评?學生接受起來有些困難,教師有種“有力無處使”的遺憾。雖然在線學習有著空間和時間上的靈活便利,但是這種學習方式更適合于學習自覺性強、知識渴望性高、會自主學習、數(shù)學悟性高的學生們。對于普通的數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)學生來說,線下多媒體教學和線上線下混合式教學,是有效利用信息化教學方法,有效改變“填鴨式”教學面貌,有力提升課堂教學效果的重要方式。